谁懂啊！地球上居然有这么大的天然冷冻室

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2024-12-25 11:14

正文

这个巨大的天然冷冻室其实就是冻土，是0 ℃以下，含有冰的冻结土层；而多年冻土，又称永久冻土，指的是地表以下温度连续两年或以上低于0 ℃的土层，包括土壤、土和岩石。它们主要出现在气候寒冷的地区，地温持续低于冰点，冻结的土壤在地表以下形成坚固的冻土层，在我国主要分布于青藏高原和东北大小兴安岭地区。其中大小兴安岭冻土区作为我国典型高纬度冻土区，易受外界环境因素变化的影响，对气候变化具有重要作用。

冻土的结构

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多年冻土在垂直方向上可以分成两层，分别为活动层和永冻层，活动层是指暖季融化冷季冻结的土层，是冻土地层内水热交换最主要的区域，而永冻层位于其下方，常年处于冻结状态。

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东北地区冻土在水平方向上又可以分成连续多年冻土、不连续多年冻土和岛状多年冻土：

连续多年冻土

连续多年冻土位于大兴安岭西北端，西界额尔古纳河，北界漠河，属于寒温带大陆性气候，代表地区如漠河县霍拉盆（古莲）在每年的6~8月多年冻土表层融化，那时的地表会形成一片沼泽，融化深度一般为0.6~0.8 m，最大时可达到1.9 m。

不连续多年冻土

不连续多年冻土又称岛状融区多年冻土，是连续多年冻土与岛状多年冻土的过渡类型，位于上述连续多年冻土区的外围，呈环状，冻土呈不规则、不连续分布，年平均气温约为-3 ~-5 ℃，冻土一般厚达20~50 m，季节融化深度为0.5~2.5 m，代表区域如嫩江上源南翁河的源头，位于伊勒呼里山南坡，有花岗岩块石堆积，是原始林区，有着生长茂密的落叶松，并混有白桦、白松等。地面生长茂密的水草和灌木形成了很厚的腐殖质层，夏季形成沼泽，冬季会形成各种类型的冰丘、冰椎，结冰积满沟谷。

岛状多年冻土

岛状多年冻土分布在不连续多年冻土区的外围，西界内蒙古牙克石，与呼伦贝尔高原相邻，冬界黑龙江，属于中温带大陆性气候，年平均气温0～－3 ℃，冻土厚5～20 m，呈岛状出现。

冻土形成的原因

那么这个天然冷冻室是怎么形成的呢？很明显，气温低是形成多年冻土的决定性条件，在大兴安岭北段（伊勒呼里山及以北）、中段（阿尔山及以北）和小兴安岭大部分区域由于所处地理位置纬度较高，且多为中低山，气候寒冷，年平均气温均在0 ℃以下，年降水量400~600 mm，蒸发量小，属于湿冷气候，所以造成了多年冻土发育。

除此之外，气温亦受到海拔高度的影响，相同纬度山区气温比平原区低，大兴安岭与小兴安岭相交于伊勒呼里山，呈人字型，中间为松嫩平原，东边为三江平原，此种地形使多年冻土南界呈曲线状，西部偏南，中部偏北，东部稍偏南，东端又偏北。

不同的中小型地貌单元因受阳光的照射程度不同，对多年冻土的形成和保存也有一定影响，如山的南坡多年冻土易融化，而在山的北坡多年冻土则易保存，河流越弯曲，融区越多，当河流弯曲到一定程度，洪水期河流裁弯取直，冲刷破坏地表植被，使下伏冻土融化，甚至能够形成热陷湖。

冻土对人类生活的影响

低温热棒--成功解决了青藏铁路路基多年冻土层夏季融沉、冬季冻胀的不稳定问题

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这些多年冻土为人们的生活带来了极大的不便，主要源自于冻土表层冻融层的冻融变化产生各种冻融现象，比如：多年冻土因表层水分冻结而产生膨胀，造成冻胀、冻裂，进而引起上面的建筑物隆起变形；承压水通过地层、河湖水面的裂隙流出地表形成冰椎，冻土层的地下水在地下结成冰核并不断增大膨胀形成冰丘，在冰椎、冰丘出现地段易发生房屋涌水，并对铁路、公路造成影响和破坏。

在夏季，冻土冻融层融化时会使地面发生沉陷，形成沉陷漏斗、浅洼地及盆地，甚至形成热陷湖，热融沉陷会对房屋建筑和道路造成破坏，有时还会出现热融滑塌灾害，根河附近的公路路段就经常出现塌陷而凹凸不平的情况，极大影响了交通行驶。

那高纬冻土对于生活在低中纬地区人们的生活有影响吗？近年来，人类的生产生活改变了生态和地温的天然平衡，全球气候变暖、大小兴安岭火灾频发加速了多年冻土的融化，具体表现为多年冻土面积的锐减、活动层厚度的加深和多年冻土温度升高等。

这些永冻土中冻结了大量有机物和未知的病菌，一旦冻土大规模融化，这些碳和病菌都会被从土壤中释放出来，一方面加剧碳排放，一方面病菌随着结冻的水流汇聚到河流之中，对人类造成威胁。

除此之外，冻土区气候寒冷、干旱，冻土中水分的流失还会造成植被的衰退和土壤裸露破碎，甚至导致荒漠化。

在日常生活中，我们认识了解冻土的机会可能并不是很多，但是多年冻土是各类工程建筑物受破坏的主要原因，冻土区生态又十分脆弱，极易收到外界的干扰破坏，这个天然冷冻室里还封存了许多的碳和病菌。为了防止冻土区生态崩溃，远古病菌释放，我们在日常生活中更要做到减少碳排放，低碳出行，减缓全球变暖，为全球各个地区的人类争取更多的适应时间。

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来源：石头科普