全球变化响应的灵敏指示器
—— 冰冻圈
目前世界上冰川 (冰盖 )覆盖总面积约 1490× 104km2，占陆地总
面积 10%，冰与雪的总体积折合水量约 4340× 104km3，相当于
世界海洋每年蒸发总量的 10倍，若全部融化流归海洋将使世
界海洋水层增厚 65-80m。更重要的是冰雪聚集着地球上全部
淡水资源的 85-90%左右，它已成为人类开发利用淡水资源的
重要对象。
一、冰冻圈的组成、特征和空间结构
1.冰冻圈（ Cryosphere）定义
地球表层系统中受冰或冰冻作用影响的部分。
地球表层每年至少部分时间温度在 0℃ 以下，形成各种类型的积
雪、冰川、河流、湖泊的淡水冰、海冰及地下水或永久冻土。
2.组成
1）积雪或雪盖
?雪,由于气温较低，空气中的水汽直接凝华，而成为由冰晶组成
的六出分支的星状雪花，有时夹有针状或柱状晶粒，有时很多雪
花溶合成团似棉絮。
?雪崩,雪崩多发于中纬度中高山区，坡地上的积雪骤然塌落，顺
沟槽或山坡快速下滑。春季多湿雪崩（暖雪崩），冬季多干雪崩
（冷雪崩）。雪崩扫荡沿程的岩块碎屑，形成雪崩槽沟；然后堆
叠在山麓，待雪化后出现岩块碎屑组成的雪崩扇或雪崩锥。
?雪线：雪的年累计量与消融量相当的平衡线。
大体以夏季最热月积雪区的外缘边界为限，以内为多年积雪区，
以外到冬季积雪区外缘之间为季节性积雪区。
从降雪的积累情况看，唯有在多年积雪区才有降雪的连续积累，
在平衡方程式中记为降雪量减去消融量等于积累量。在季节性积
雪区，实际上是降雪量小于消融量，没有长期的降雪的积累。
一个地方雪线的具体分布位臵取决于以下三方面因素的影响。
一是 温度 。形成多年积雪要求该地近地面空气温度长期保持在
0℃ 以下；
二是 降雪量 。积雪的消融除融化成液态水之外，还有升华蒸发损
耗。如果降雪量的增加 (或减少 )超过融雪量随温度升高 (或下降 )
而增长 (或降低 )的值，那么，雪线的具体位臵就可能出现在近地
面空气温度较偏高 (或更低 )的地方。
三是 地貌因素 。地貌因素对雪线的影响，主要表现在山势和坡
向上。陡峻的山地，不利于积雪保存，雪线偏高；对于北半
球而言，南坡、西坡日照多，冰雪消融量大，雪线偏高，而
北坡和东坡的雪线位臵较低。
2） 大陆极地和高山冰川、冰帽与冰盖
? 冰川是一种密实程度不同的固体冰雪堆积物，它在地心引力
场作用下运动着。
? 冰川依据其面积大小和下伏地形状况，一般可分为冰盖、冰
帽和各种冰川，约占陆地面积的 11％，占地球淡水资源的 75
％。
? 山岳冰川
主要分布在中低纬高山上的冰川。其中分布在雪线附近或更高
围椅状洼地 (冰斗 )中的冰体称冰斗冰川，规模大的可达数平
方公里，小的不足 1平方公里，有的有短小冰舌从洼地缺口处
伸出。从冰斗中伸出较长的冰舌，前端停滞在高悬的山坡上
或支沟谷之中的冰川称悬冰川。它的特点是规模较小但前端
的进退变化比较大，即对当地气候变化的反映比较灵敏。
在有多量冰雪补给情况下，一条冰斗冰川的冰舌或数条冰斗冰
川汇合顺山谷伸延比较远的冰川称 山谷冰川 。由几条山谷冰川
汇合而成的也称 复式山谷冰川 * 。
山谷冰川长可达数公里到数十公里，厚可达数十米至数百米。
山谷冰川的特点是冰川前舌可以伸延到雪线高度以下。
山麓冰川,指山谷冰川至山麓铺
展或汇合而形成的扇形的宽展冰体。
阿拉斯加太平洋沿岸的马拉斯平冰
川，是由 12条山谷冰川汇合而成的，
在山麓铺展达 2000km2以上，最厚
的地方达 615m，充填在山麓的一个
封闭低洼地中，该洼地地面比海平
面还要低 300m。马拉斯平冰川近期
处萎缩阶段，表面多棱角尖峭的岩
块，生长着云杉和白桦，有的树木
已有百多年树龄。
大陆冰川 (冰盖、冰盾 )是指高纬极地区大面积厚度逾千米的冰
体。由于它的表面中部凸起似盾似盖，所以也称冰盾或冰盖,
高原冰川 是大陆冰川与山谷冰川之间的过渡类型，发育在起
伏和缓的高地上，曾被称为冰帽。
3)陆地冻土
冻土是低温气候的产物，根据冻土温度及其持续时间，
可分为多年冻土、季节性冻土和瞬间冻土。
4）海冰：海上漂浮的冰盖与冰块
固定冰与浮冰
固定冰与海岸、岛屿或海底冻结在一起，称之为冰架。
3.全球性的冰进与冰期
冰川舌端的向前推移，
一则表示冰川冰的积累和冰川冰的运动通量增多了，
多数与降水增多、冰雪积累增多、冰层增厚、冰川
冰运动速度加快有关；
二则表示冰川舌端的冰川冰消融减少了、放慢了，后
来运动到此的冰川冰不被融化而连续向前推移了。
多数与近地面气温下降有关，或者就是前者的直接
结果。
冰川舌端的向前推移或向后退缩分别称为冰进或冰退。
当冰川冰前进补给多于冰川冰的消融，则表现为冰川舌端向前
推移，但冰川舌端的推移速度小于冰川冰前进的速度；当冰
川冰前进补给小于冰川冰消融量的时候，冰川末端出现负增
长，也就是退缩，即继续向前运动的冰川冰到不了先前冰舌
前端的位臵就融化消失了。
二、冰冻圈在地球表层环境系统中的作用
（一）冰冻圈对气候的影响
1.雪盖的影响
积雪与气温的关系复杂
雪盖的最大效应是其对太阳辐射的高反射率，因而使下垫面接
受的太阳辐射减少。
雪盖的低导热率减少了下垫面与大气间的热量交换。
2,海冰的影响
海冰的高反射率减少了下垫面接受的太阳辐射，使两极地区的
热量损失增加，进而通过大气变冷增强了经向温度梯度和纬
向环流。在海洋与大气之间，海冰又是一个隔热层，对海洋
和大气之间的热量交换起着抑制作用。海冰生消所产生的潜热变
化、海冰季节和年际变化、覆盖面积的扩大或缩小，对地区表
层的辐射平衡和热量平衡将产生深远影响，从而对局地、区域
和全球大气环流和气候变化产生重大影响。
（二）冰冻圈对全球和区域变化的响应
1.对气候变薄的影响与反馈
1）山地冰川末端的波动对气候变化的响应滞后四到几十年，末
端群体动态滞后 12～ 13年。
2）冬季季节性积雪的 98％分布在北半球。
3）冻土约占地区陆地面积的 1/5，季节性冻土面积就更加广大。
冻土形成过程中水的冻结释热会消弱气候变冷，冻土融化时的
吸热过程会减弱气候变暖。
4）南极冰架的分离碎裂，被认为是对全球增温的一种响应。
5）冰芯记录中,δ18O程度不同地呈上升趋势。
2.对海平面波动的影响和响应
1）影响海平面波动的动力学系统
局地地区的净重力场；地区负载的增加导致的地面缓
慢下沉；构造和均衡作用导致海平面相对变化；气
候变暖将使消融的冰水进入海域，或气候变冷而把
部分海水变成陆冰，都会造成全球范围的海平面波
动。
2）海平面上升是冰冻圈对全球气候变暖响应
3.对生态环境的影响和响应
由于物种和群落的自然迁移能力和适应速率比气候变
化的速率缓慢得多，因而在迁移过程中，许多适应
能力弱的物种种群大小和生存范围也将会缩小，以
至可能导致生态不稳定、失衡和退化，威胁全球生
物的多样性。
—— 冰冻圈
目前世界上冰川 (冰盖 )覆盖总面积约 1490× 104km2，占陆地总
面积 10%，冰与雪的总体积折合水量约 4340× 104km3，相当于
世界海洋每年蒸发总量的 10倍，若全部融化流归海洋将使世
界海洋水层增厚 65-80m。更重要的是冰雪聚集着地球上全部
淡水资源的 85-90%左右，它已成为人类开发利用淡水资源的
重要对象。
一、冰冻圈的组成、特征和空间结构
1.冰冻圈（ Cryosphere）定义
地球表层系统中受冰或冰冻作用影响的部分。
地球表层每年至少部分时间温度在 0℃ 以下，形成各种类型的积
雪、冰川、河流、湖泊的淡水冰、海冰及地下水或永久冻土。
2.组成
1）积雪或雪盖
?雪,由于气温较低，空气中的水汽直接凝华，而成为由冰晶组成
的六出分支的星状雪花，有时夹有针状或柱状晶粒，有时很多雪
花溶合成团似棉絮。
?雪崩,雪崩多发于中纬度中高山区，坡地上的积雪骤然塌落，顺
沟槽或山坡快速下滑。春季多湿雪崩（暖雪崩），冬季多干雪崩
（冷雪崩）。雪崩扫荡沿程的岩块碎屑，形成雪崩槽沟；然后堆
叠在山麓，待雪化后出现岩块碎屑组成的雪崩扇或雪崩锥。
?雪线：雪的年累计量与消融量相当的平衡线。
大体以夏季最热月积雪区的外缘边界为限，以内为多年积雪区，
以外到冬季积雪区外缘之间为季节性积雪区。
从降雪的积累情况看，唯有在多年积雪区才有降雪的连续积累，
在平衡方程式中记为降雪量减去消融量等于积累量。在季节性积
雪区，实际上是降雪量小于消融量，没有长期的降雪的积累。
一个地方雪线的具体分布位臵取决于以下三方面因素的影响。
一是 温度 。形成多年积雪要求该地近地面空气温度长期保持在
0℃ 以下；
二是 降雪量 。积雪的消融除融化成液态水之外，还有升华蒸发损
耗。如果降雪量的增加 (或减少 )超过融雪量随温度升高 (或下降 )
而增长 (或降低 )的值，那么，雪线的具体位臵就可能出现在近地
面空气温度较偏高 (或更低 )的地方。
三是 地貌因素 。地貌因素对雪线的影响，主要表现在山势和坡
向上。陡峻的山地，不利于积雪保存，雪线偏高；对于北半
球而言，南坡、西坡日照多，冰雪消融量大，雪线偏高，而
北坡和东坡的雪线位臵较低。
2） 大陆极地和高山冰川、冰帽与冰盖
? 冰川是一种密实程度不同的固体冰雪堆积物，它在地心引力
场作用下运动着。
? 冰川依据其面积大小和下伏地形状况，一般可分为冰盖、冰
帽和各种冰川，约占陆地面积的 11％，占地球淡水资源的 75
％。
? 山岳冰川
主要分布在中低纬高山上的冰川。其中分布在雪线附近或更高
围椅状洼地 (冰斗 )中的冰体称冰斗冰川，规模大的可达数平
方公里，小的不足 1平方公里，有的有短小冰舌从洼地缺口处
伸出。从冰斗中伸出较长的冰舌，前端停滞在高悬的山坡上
或支沟谷之中的冰川称悬冰川。它的特点是规模较小但前端
的进退变化比较大，即对当地气候变化的反映比较灵敏。
在有多量冰雪补给情况下，一条冰斗冰川的冰舌或数条冰斗冰
川汇合顺山谷伸延比较远的冰川称 山谷冰川 。由几条山谷冰川
汇合而成的也称 复式山谷冰川 * 。
山谷冰川长可达数公里到数十公里，厚可达数十米至数百米。
山谷冰川的特点是冰川前舌可以伸延到雪线高度以下。
山麓冰川,指山谷冰川至山麓铺
展或汇合而形成的扇形的宽展冰体。
阿拉斯加太平洋沿岸的马拉斯平冰
川，是由 12条山谷冰川汇合而成的，
在山麓铺展达 2000km2以上，最厚
的地方达 615m，充填在山麓的一个
封闭低洼地中，该洼地地面比海平
面还要低 300m。马拉斯平冰川近期
处萎缩阶段，表面多棱角尖峭的岩
块，生长着云杉和白桦，有的树木
已有百多年树龄。
大陆冰川 (冰盖、冰盾 )是指高纬极地区大面积厚度逾千米的冰
体。由于它的表面中部凸起似盾似盖，所以也称冰盾或冰盖,
高原冰川 是大陆冰川与山谷冰川之间的过渡类型，发育在起
伏和缓的高地上，曾被称为冰帽。
3)陆地冻土
冻土是低温气候的产物，根据冻土温度及其持续时间，
可分为多年冻土、季节性冻土和瞬间冻土。
4）海冰：海上漂浮的冰盖与冰块
固定冰与浮冰
固定冰与海岸、岛屿或海底冻结在一起，称之为冰架。
3.全球性的冰进与冰期
冰川舌端的向前推移，
一则表示冰川冰的积累和冰川冰的运动通量增多了，
多数与降水增多、冰雪积累增多、冰层增厚、冰川
冰运动速度加快有关；
二则表示冰川舌端的冰川冰消融减少了、放慢了，后
来运动到此的冰川冰不被融化而连续向前推移了。
多数与近地面气温下降有关，或者就是前者的直接
结果。
冰川舌端的向前推移或向后退缩分别称为冰进或冰退。
当冰川冰前进补给多于冰川冰的消融，则表现为冰川舌端向前
推移，但冰川舌端的推移速度小于冰川冰前进的速度；当冰
川冰前进补给小于冰川冰消融量的时候，冰川末端出现负增
长，也就是退缩，即继续向前运动的冰川冰到不了先前冰舌
前端的位臵就融化消失了。
二、冰冻圈在地球表层环境系统中的作用
（一）冰冻圈对气候的影响
1.雪盖的影响
积雪与气温的关系复杂
雪盖的最大效应是其对太阳辐射的高反射率，因而使下垫面接
受的太阳辐射减少。
雪盖的低导热率减少了下垫面与大气间的热量交换。
2,海冰的影响
海冰的高反射率减少了下垫面接受的太阳辐射，使两极地区的
热量损失增加，进而通过大气变冷增强了经向温度梯度和纬
向环流。在海洋与大气之间，海冰又是一个隔热层，对海洋
和大气之间的热量交换起着抑制作用。海冰生消所产生的潜热变
化、海冰季节和年际变化、覆盖面积的扩大或缩小，对地区表
层的辐射平衡和热量平衡将产生深远影响，从而对局地、区域
和全球大气环流和气候变化产生重大影响。
（二）冰冻圈对全球和区域变化的响应
1.对气候变薄的影响与反馈
1）山地冰川末端的波动对气候变化的响应滞后四到几十年，末
端群体动态滞后 12～ 13年。
2）冬季季节性积雪的 98％分布在北半球。
3）冻土约占地区陆地面积的 1/5，季节性冻土面积就更加广大。
冻土形成过程中水的冻结释热会消弱气候变冷，冻土融化时的
吸热过程会减弱气候变暖。
4）南极冰架的分离碎裂，被认为是对全球增温的一种响应。
5）冰芯记录中,δ18O程度不同地呈上升趋势。
2.对海平面波动的影响和响应
1）影响海平面波动的动力学系统
局地地区的净重力场；地区负载的增加导致的地面缓
慢下沉；构造和均衡作用导致海平面相对变化；气
候变暖将使消融的冰水进入海域，或气候变冷而把
部分海水变成陆冰，都会造成全球范围的海平面波
动。
2）海平面上升是冰冻圈对全球气候变暖响应
3.对生态环境的影响和响应
由于物种和群落的自然迁移能力和适应速率比气候变
化的速率缓慢得多，因而在迁移过程中，许多适应
能力弱的物种种群大小和生存范围也将会缩小，以
至可能导致生态不稳定、失衡和退化，威胁全球生
物的多样性。
