2019-04-25 15:29:29

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生态学
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冻土层(Tundra),亦作冻土、冻原或苔原,语出萨米语tūndra(tundar的属格),意思是"无树的平原"。在自然地理学指的是由于气温低、生长季节短,而无法长出树木的环境;在地质学是指0℃以下,并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土(数小时、数日以至半月)、季节冻土(半月至数月)以及多年冻土(数年以上)。冻土层处于水的结冰点以下超过千百年甚至数万年的状况,称为永久冻土(Permafrost)。地球上多年冻土、季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%,其中,多年冻土面积占陆地面积的25%。

基本信息

  • 中文名

    冻土层

  • 外文名

    Tundra

  • 亦作

    冻土、冻原或苔原

  • 定义

    由于气温低等而无法长出树的环境

  • 分类

    短时冻土季节冻土、多年冻土

  • 占地面积

    占陆地面积的25%

折叠 编辑本段 简述

所谓冻土是指温度下降到零度或零度以下,壤里的水分就会凝结成冰,并将土壤也冻结在一起,形成一层坚硬的冻土层。冻土有季节性冻土和多年冻土。冻土层的厚度与地表、地下温度关系密切。

当天气变暖时冻土层就会融化,我们称这种冻土为季节冻土。但在有些地方存在一种持续多年不化的冻土,那就是多年冻土。如在北极、青藏高原,因为那里常年温度都在零度以下,所以冻土就会保持常年不化,即使在温度偏高的年份,只是表面一小层土壤被融化,深层仍然是坚硬的冻土。

冻土的存在主要受温度的影响,纬度越高的地方温度就越低,多年冻土主要分布在亚欧大陆和北美洲的北部,南半球陆地面积少,冻土的面积少。另外,从地面往高空,越往高处温度越低。有些高山上的温度常年也都低于零度,如美洲的安第斯山脉,非洲的乞立马扎罗山以及我国的青藏高原,那里的坡地、山峰终年积雪。所以中低纬度的高山和高原上也存在多年冻土。

我国高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭,面积为38-39万平方公里;高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山以及东部某些山地,如长白山、五台山等地。

折叠 编辑本段 类别

冻土类别

形成条件和时间

短时冻土

数小时、数日以至半月

季节冻土

半月至数月

多年冻土

冻土层处于水的冰点以下超过数年

永久冻土

形成冻土层的时间年限超过千百年甚至数万年以上

折叠 编辑本段 分布地区

前苏联和加拿大近一半的领土都是冻土层,阿拉斯加有85%的土地都是冻土层,赤道附近的乞力马扎罗峰顶也发现有多年冻土。年平均温在0℃以下,一般都在-10℃至-17℃,冬季气温可低至-40℃,甚至-55℃,夏季温度也很低,7月份平均温度不超过10℃,全年结冰日长达240天以上。好山与漠土年均温也很低弗兰格尔岛冻原弗兰格尔岛冻原,一般为-4℃至-12℃。冻土区降水很少,欧洲部分为200-300毫米,亚洲和北美洲北部在100毫米以下,西藏冻漠土区因地势高、远离海洋,降水更稀少,一般为60~80毫米,其北部更少,为20~50毫米,其中90%集中于5-9月。降水虽然少,但气温低,蒸发量不大,长期冰冻,土壤湿度很大,经常处于水分饱和状态,夏季土壤-母质融化,砂土可达1~1.5米,壤土70~100厘米,泥炭土35~40厘米,以下即为永冻层,高山冻漠土在宽谷、湖盆永冻层深度80厘米,山坡上可达150厘米。

折叠 编辑本段 冻土层施工

冻土是一种对温度极为敏感的土体介质,含有丰富的地下冰,冻土中有一定数量的未冻水存在。不含冰的岩土称为寒土。因此,冻土具有流变性,其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征,在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险:冻胀和融沉,冻胀是因为凝结的冰块非常坚固,膨胀的冰块将土顶上来,并形成大土包。中国的青藏铁路全长1956公北极冻原的分布北极冻原的分布里,其中有长达550公里的地段需要通过冻土层,其中风火山隧道全部位于永久冻土层内,另外还有长达111公里的 "片石层通风路基"。工程师需要透过多种方法如:石气冷、碎石护坡、以桥代路、热棒降温等方式使冻土层的温度稳定,以避免因为冻土层的转变而使铁路的路基不平,防止意外的发生。中国专家指出,青藏铁路的冻土区使用了"热棒"技术,所谓的热棒是一根根中空密闭的钢管,直径约15厘米,高约2米,里面注入氨水,并将热棒的一部份埋入地下,由于上下的温差会让氨水变成气体上升,带走热量,可用以降低冻土的温度,到了夏季,热棒则停止工作。2005年10月12日青藏铁路全线贯通,冻土层行车时速为100公里。

折叠 编辑本段 暖化

冻原依据其地理位置,可分为北极冻原、南极冻原及高山冻原三大类。西伯利亚西部冻土层含有大量的甲烷,达七百多亿吨,占全球地表甲烷总数四分之一。近年来由于受全球气候变暖的影响,世界各地的冻土有解冻的情况发生,近50年来,北半球冻土面积缩小了300万-400万平方公里。青藏铁路最终克服冻土工程,成为中国引以为傲的成就,但有科学家指称,随着全球暖化的情况日益严重,青藏高原的永久冻土层正在迅速融化中,造成冻土区域的地面不稳定性,再加上青藏高原地震活动频繁,使得青藏铁路的未来抹上一层隐忧。冻土带边缘的植物冻土带边缘的植物无论哪一类冻原,占优势的植物都是草、苔藓和地衣。在森林和冻原之间的过渡地带称为树木线

在地质学里有一门专科叫作冻土学,专门研究有关冻土层的地质特性。

折叠 编辑本段 冻土深度

俗话说:"冰冻三尺,非一日之寒。"北方地区,冬季温度常在0℃以下,潮湿的土壤呈冻结状态,这种现象在气象学上称为冻土。温度愈低且持续时间愈久,冻土层便愈厚。根据埋人地面气象观测场中的冻土器内水柱冻结的部位和长度,可探测冻结层次的上限和下限深度。

进入北极圈,冻土厚度可达200~600米,有的地方甚至达到了1000米。在北冰洋沿岸,冻土层厚达400~900米,这里是世界上冻土厚度最后的地方,最厚的地方达1400米。

在世界各地,冻土带占据苏联领土的一半,加拿大和阿拉斯加的大部分地区,地球陆地面积1/4。我国冻土带主要分布在北纬30度以北的广大地区,此线以南几乎不见冻土。西部川陕地区由于山脉地形屏障,北纬33度以南未出现过冻土现象。

冻土最深的地方是在大兴安岭北部、新疆和青藏高原,例如,内蒙古的二连浩特和新疆的乌恰都在300厘米以上,位于新疆天山腹地的和静县巴音布鲁克气象站,曾记录到439厘米的深度,是我国冻土记录中的冠军。

在高山或高原上的冻土,有些年份常延至盛夏才能融化,还有至9月份未化完的,新的一年的冻土过程又开始了,实际上这些地区已逐渐向永久冻土层过渡。大约在年平均气温低于-5度,便会有永冻土存在,青藏公路昆仑山北坡、西藏北部安多地区永久冻土层厚达80-100米;

山西省海拔2896米的五台山气象站1976年修建上山公路,在顶段一米深也有经夏不化的永冻土存在。

我国永冻土面积约有214.8万平方公里,主要集中在青藏高原和大小兴安岭地区。

冻土气象观测资料对建筑、工程施工、交通运输和农田水利建设都具有重要意义。在季节性冻土地区埋设输油管道和自来水管等地下管道时,需在冬季采取加热或绝热措施,或者深埋至最大冻土层以下,以免有冻裂的危险,但过深则会造成人力、物力的浪费;房屋地基也要在最大冻土深度以下,以保证坚固安全;春季冻土融化使道路返浆,不便行走和运输、并对农业生产和人民生活造成重大影响。

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