冰盖

冰盖（Ice sheet），即“大陆冰川”“大陆冰流”，是指面积巨大、冰层很厚、不受地形限制、覆盖了大片陆地的冰流。因其总体轮廓大致呈盾形，所以又称作“冰盾”。

冰盖，即“大陆冰川”“大陆冰流”，是面积巨大、冰层很厚、不受地形限制，覆盖了大片陆地的冰流。因其总体轮廓大致呈盾形，所以又称作“冰盾”。国家地理学会对冰盖的定义为——冰盖是超过 50,000 平方公里（19,000 平方英里）的冰川冰块。国家冰雪数据中心对冰盖的定义为——冰盖是延伸超过 50,000 平方公里（20,000 平方英里）的大块陆地冰。

南极冰盖示意图

• 成冰作用

冰盖的成冰作用是在没有融水参与（仅在固相和气相条件）下进行，称为冷型变质成冰作用或干燥型变质成冰作用。成冰过程中，以沉陷和凝华再结晶作用为主。形成的冰叫原生重结晶冰，这种冰的气泡很多，颗粒较细（1~3毫米）。干雪相成冰的时间远比温性冰川长。温性的苏厄德冰川，在13米深处粒雪变成冰的时间为3~5年；格陵兰的赛特冰川，在66米深处粒雪变成冰的时间达100年以上；南极东方站，在100米深处粒雪变成冰的时间达4000年。

• 物质平衡

冰川的物质平衡是指冰川的积累与冰川的消融之间的数量关系。冰川的积累主要来自粒雪盆的降雪，其次为周围山坡峰岭上的风吹雪和雪崩，以及少量来自表面水汽的凝结和冻结在雪内的雨水。冰川的消融主要是指在太阳辐射、暖湿气流及其它有关热源的作用下，冰川发生的融化或蒸发。南极作为大陆冰川主要分布地之一，其气温很低，南极东方站附近年平均气温为-56℃，最低气温记录达-88.3℃；年降水量少，南极约一半地区的净积累量少于10厘米/年。因此，冰盖的积累量小，消融弱，物质平衡水平低，这些冰体比较稳定。据估算，南极冰盖的年物质平衡变化范围为相当于水深+80~-30毫米，但大多数估算为正值。南极冰盖物质消耗主要是冰架边缘的不断崩解和强风把大量积雪吹离冰盖。因为温度低，消融局限于有利部位，在物质支出中居次要地位。格陵兰冰盖物质收支估算亦为正值。平均总积累量为446立方公里/年，总消融量为315立方公里/年水当量。

地球上冰盖的形成并不是一蹴而就。在地质历史的新生代，气候逐渐变冷，两极冰盖开始生长，古新世和早始新世延续了白垩纪的温暖气候，并在古新世和始新世之交达到顶峰；这种罕见的温暖适宜期在巅峰状态延续了3~4Ma之后，地表气候始逐渐变冷；直至始新世和渐新世之交左右，变冷仍是一个渐变的过程，而34~33Ma的骤然变冷标志着南极冰盖的形成，地球从此由两极无冰过渡到单极有冰。之后，地球在晚渐新世出现了回暖。到了中中新世，气候转型事件开始发生，地表气候急剧转冷，形成完整的东南极冰盖；此后，一系列阶段性变冷事件开始发生并调整，地表气候在中新世晚期过渡到相对稳定期，南极冰盖在地表成为主要冰盖；在7Ma之前北极冰盖开始形成，至此，地球两极发育冰盖代替了单极发育冰盖；从7Ma到2.7Ma，地球变冷速度加快；直到2.7Ma，北极冰盖完全形成。冰盖的形成像其他冰川一样，在气候变得越来越寒冷时，大气降水由降雨变为降雪，积雪年复一年地积聚，然后融化。略微融化的雪变得更硬并压缩。它慢慢地将质地从蓬松的粉末变成一块坚硬的圆形冰粒——粒雪。新雪落下，掩埋了粒雪，下面的粒雪变得更加密集。随着时间的流逝，粒雪一层一层的累积叠加。当叠加的粒雪层厚度达到大约50米、变得足够厚时，粒雪颗粒会融合成一大块固体冰，滞留后积累形成冰盖，这一过程可以长达几万年。另外，当气候变冷、雪线降低，山岳冰川逐渐扩大并向山麓地带延伸，就成为山麓冰川。如果气候继续不断变冷、变湿，积雪厚度加大，范围扩展，山麓冰川还会不断向平原扩大，同时由于冰雪加厚而掩埋山地，就成了大陆冰川，即“冰盖”。

冰盖的形态特征表现为分布面积大，厚度往往超过千米；冰层很厚，不受地型限制；表面大致平缓，中心凸起，向四周降低，呈盾形，间有冰原石山突出冰上。如格陵兰冰盖整体面积为165万平方公里，中心最厚处为1860米，边缘厚度为45米，呈现出冰盖中心凸起，四周降低的特征。冰盖在海岸一带，往往伸出巨大冰舌，断裂后入海成为飘浮的冰山。

冰盖的运动是由冰雪自身的重量所造成的差异运动，以及由地热和摩擦热而产生的冰体沿底床的滑动来实现的，其中以沿底床滑动的原因为主。冰盖的运动是从中心向四周作放射状流动，其流动具有可塑性，它的运动不受下伏地形影响，可以在不平坦的表面上流动、渗出和滑动；在其冰层的强大压力作用下，冰盖可以越过较大的地形障碍，在局部地方表现为向上运动，冰盖能够覆盖其运动路径上的一切，包括整个山谷、山脉和平原。冰盖运动的速度变化，一般是从它们的中心部位向边缘递增。冰盖由于冰层重量大，对地面有强大压力，压力长期作用可使陆地下陷。冰川消融以后，某些压陷地带可以积水成湖。

冰盖内的温度分布是不一致的，影响因素主要包括冰盖表面的年积累量、冰的导热率、地热流、冰流动产生的热以及粒雪和冰表层温度随海拔高度变化等。冰盖的温度分布特点表现为：冰盖活动层深度较浅，多在10一16m间，而且全年为很低的负温，纵深层至冰盖底部亦恒为负温，甚至很低的负温；冰盖活动层以下的冰温随深度增加而逐渐增温（正温梯度），至底层附近可达到压力融点，但部分在南极冰盖的实测冰温资料中，有许多剖面的冰温为负温梯度，即随冰盖深度而冰温降低；冰盖的温度梯度的振幅以表面层及冰盖边缘较大。

格陵兰冰盖中部温度分布图

格陵兰和南极冰盖许多地点的年平均气温和10米深处的杜雪温度差仅在2℃以内，一般趋势是粒雪温度略低于气温。冰架底部温度等于海水冰点，冰架底部热通量取决于海水温度、盐度和冰架下海水的环流。因为冰架由冰盖补给，冰盖内温度分布也影响冰架的温度分布状况。

根据冰盖深钻孔冰岩心的信息，冰盖中包含少量从大气散落的各种物质，如海盐、花扮、风吹尘埃、火山灰、外层空间物质（陨石等）和自然污染及核试验的痕量元素。工业时代前的痕量元素的浓度可以测量，把它与现在值比较，便可得到世界范围污染物质扩散的信息。有些散落物如微粒浓度、痕髓元素（Na、Mg、Ca、K、A1）和极地雪中氧、氢同位索比率等，表现出明显的季节变化。

冰盖按照形成位置可以分为大陆冰盖、岛屿冰盖、高原冰盖三种类型。

大陆冰盖是覆盖岛屿或大陆的全部或大部的辽阔而浓厚的冰壳。其特征是：冰盖下面的地形，在大陆冰盖的表面上大多看不到。在大陆冰盖的表面，其中央部分几乎是一个平坦的白色荒漠，当过渡到一些边缘上，由于消融的影响，冰下的地形才可以看到。大陆冰盖总的形状为平凸形或盾形。

南极大陆冰盖

岛屿冰盖是指分布在岛屿上的冰盖，是大陆冰盖的缩影，只是面积比大陆冰盖小，在表现特征上与大陆冰盖相同。

加拿大巴芬岛冰盖

高原冰盖是指分布在高原上的冰盖，其不同于大陆冰盖和岛屿冰盖。因为它位于高原，受高原地形的影响。在高原盆地里，由于四周山地冰流汇入盆地而形成的冰盖，称为“盆地型高原冰盖”。在高原很平坦的夷平面山顶上形成的冰盖，叫做“夷平面型高原冰盖”。

在更新世时期，巨大的冰盖覆盖了北美、欧亚大陆和南美洲的大部分地区，大约在18,000年前地球上的冰盖达到最大尺寸。在地质历史上，冰盖曾经广泛分布，如北美的劳伦泰的冰盖，欧洲的斯堪的纳维亚冰盖，以及中国的华北冰盖、松辽冰盖，但这些冰盖均已经融化消失，仅遗留下冰盖遗迹。如今，地球上大约十分之一的土地被冰盖覆盖，主要分布在地球的南极和格陵兰岛。

末次冰盛期的冰盖分布

南极冰盖的起源可追溯到3400万年以前，南美洲与南极大陆的南极半岛彻底分离，形成现在的德雷克海峡，环南极洋流生成，南极大陆开始变冷，南极冰盖开始形成。至大约1400万年前，南极迅速降温，被厚度惊人的冰雪覆盖，终年不化的积雪逐渐堆积成极厚的冰层，形成现今规模巨大的南极冰盖。南极冰盖面积达1398万平方千米，占南极大陆总面积的98%，直径达到4500千米。南极冰盖的平均厚度为1720米，最厚的地方达到4200米。南极冰盖的总体积多达2450万立方千米，蕴涵有全球70%的淡水资源，如果全部融化，全球海平面将上升近60米，使地球上的陆地面积缩小近2000万平方千米，许多沿海地区将被淹没。

南极冰盖

格陵兰冰盖是世界第二大冰盖，是覆盖格陵兰岛约83.7%的单一冰盖，由南北两个穹形冰盖连接而成，冰盖边缘一直覆盖到海边，有许多冰川的冰舌伸向海面，在若干峡湾中开成许多冰山。格陵兰冰盖形成于第四纪，在距今约18000年时冰盖面积比今面积大7倍，并与当时北美冰盖相连接。冰盖南北长2530千米，最宽（北缘附近）1094千米，面积164万平方千米，平均厚度1500米左右，最大厚度3200米，冰盖所含冰雪总量占全球淡水资源的5.4%。格陵兰冰盖的规模仅次于南极洲，但却更加脆弱。比起南极洲冰盖，它距离寒冷的极地要远得多，冰盖最南端位于北纬60度以南。之前的几个世纪，格陵兰冰盖冬夏两季的消融和补充保持着平衡，从20世纪90年代起，格陵兰冰盖的融化速度越来越快。

格陵兰冰盖

冰盖发生融化时，会对极涡产生影响，进而影响全球的气候。北极冰盖自从20世纪初北极航道的开通及后来的油气勘探和开采，开始逐渐融化，冰川逐渐流失，永久性冻土层逐渐下降，极区盆地边缘逐渐沉陷，北极地区海平面和大气等位面也大幅度下降，导致北极涡旋逐渐变弱，生风乏力，从而使全球气候变暖。南极冰盖较厚，气温较低，极涡周围被高原环绕，不易受到外来风的干扰，因此南极极涡比北极极涡更加稳定和强大，不易破裂，持续时间更长。若能保持极区冰盖不融化，冰川不流失，永久性冻土层不下降，则极涡能得到加强，生风有力，使全球气候变凉。

冰盖含有大量的冰冻水。如果格陵兰冰盖完全融化，科学家估计海平面将上升约7.4米（23英尺）。如果南极冰盖融化，海平面将上升约60米（200英尺）。随着地球变暖，从1992年到2020年，极地冰盖总共失去了超过8.3万亿吨冰，海平面上升高度的1/4是冰盖融化导致的。研究表明，如果世界保持目前的温室气体排放水平，整个格陵兰冰盖可能会在3000年融化。

冰盖包含每年的冰层，这些冰层可以记录地球气候历史。通过对锁定在冰层中的气泡的研究，可以得知一百万年前地球的气候是什么样的。格陵兰岛和南极洲的动植物主要存在于冰盖边缘和冰盖边缘之外，冰盖能够通过淡水径流的方式帮助支持当地生态系统，运输营养物质，建立支持大型哺乳动物的食物链。