長期覆蓋在陸地上的面積大於5萬平方公裡的冰體,又稱大陸冰川,簡稱冰蓋。地球上現存的大陸冰蓋有南極冰蓋和格陵蘭冰蓋。

  南極冰蓋 始於漸新世末(距今2600萬年)。至少在距今500萬年前就達到目前規模。冰蓋絕大部分分佈於南極圈內,直徑約4500公裡,面積約13980000平方公裡,約占南極大陸面積的98%。平均厚度為2000~2500米,最大厚度達4000多米。冰蓋的總體積約244500000立方公裡,占世界陸地冰量的90%,淡水總量的70%。冰蓋外圍發育有面積約為150多萬平方公裡的陸緣冰,主要有羅斯冰架、菲爾希納冰架和埃默裡冰架等。在內陸冰蓋的補給和推動下,冰架邊緣不斷崩坍出大量的平頂冰山。

  南極冰蓋由東、西兩部分合成,以橫斷南極山脈為界。①東南極冰蓋,覆於東南極地盾之上構成巨大的冰盾,占南極冰蓋全部冰量的80%以上,中央最高處達4200米,冰蓋厚度由內陸向沿海逐漸變薄。冰盾上的蘭伯特冰川長約400000米,寬8000米,厚2500米,是世界上最大的冰川,其流速年平均為350米。它入海後構成埃默裡冰架,其前緣推移速度每年可達1000米以上。②西南極冰蓋,覆於地形復雜的褶皺山地之上,厚度變化較大。在冰蓋自身的壓力下,冰體由中央向四周流動逐漸加快,從每年0~10米增大到30~100米,大部分通過羅斯冰架和菲爾希納冰架入海。(圖1)

圖1 南極冰蓋

  南極冰蓋屬於冷冰川。特點是溫度低、積累量和消融量小、成冰作用緩長,如高原站(南緯79°15′,東經40°30′)成冰過程需3500年,因此相對比較穩定。南極冰蓋是地球上最幹寒的地區,高原內部的年平均氣溫低達-55℃,年降水量小於50毫米,冰面終年不化,成冰過程極慢。冰蓋邊緣的年平均溫度為-10~-15℃,最高、最低氣溫分別為10℃和-40℃,年降水量200~500毫米,夏季(11月~翌年2月)雪冰消融強烈,消融帶的海拔高度在1000~1400米以下,雪線高度界於0~100米之間。因此,南極冰蓋內陸是典型的極地大陸性冰川,沿海地帶和南極半島則具有極地海洋性冰川特性。南極冰蓋是地球上最大的冰庫和冷源,其形成與發展對全球氣候變化、海面升降和人類生活有重大影響。如果南極冰蓋全部融化,世界洋面將升高60米左右。

  格陵蘭冰蓋 形成於第四紀,在距今約18000年時冰蓋面積比今日大7倍,並與當時北美冰蓋相連接。格陵蘭島大部分位於北極圈內,全島面積為2175600平方公裡,是世界上最大的島嶼。格陵蘭冰蓋面積約1802400平方公裡,平均厚度約1500米,最大厚度達3200米,占世界冰量的7~9%。它由南北兩個穹形冰蓋連結而成,冰蓋邊緣一直覆蓋到海邊,有許多冰川的冰舌伸向海面,在若幹峽灣中形成許多冰山。西格陵蘭的一些冰川,如雅各佈港·伊斯伯依冰川,每年流動速度達7000米,是世界上流動最快的冰川。目前,冰蓋中部西側的冰層表面每年以0.1米的速率在增厚,而東側則稍有變薄。冰蓋西海岸的消融區冰面每年變薄約0.2米。(圖2)

圖2 格陵蘭冰蓋

  格陵蘭冰蓋顯示更強的極地海洋性冰川性質。冰蓋西南部沿海的年平均氣溫高達1℃,1月和7月的平均氣溫分別為-7.8℃和9.7℃,年降水量達1000毫米,雪冰積累量和消融量都很大。冰蓋內部的情況顯著不同,年平均氣溫約-30℃,2月和7月的平均氣溫分別為-47.2℃和-12.2℃,年降水量僅200毫米,氣溫低、降水少,雪冰積累量和消融量較小,成冰過程緩慢,如世紀營地(北緯77°11′,西經61°10′)成冰過程需125年。

  研究簡史 格陵蘭冰蓋的研究早在第一次國際極地年(1882~1883)以前就開始瞭。1877年A.海蘭就對格陵蘭的冰川運動速度作瞭觀測。在20世紀20年代至第二次國際極地年(1932~1933)期間,A.L.韋格納率隊進行瞭橫穿格陵蘭冰蓋的路線考察。在國際地球物理年(1957~1958)以後,美國科學傢於1966年在格陵蘭西北部的世紀營鉆深1387米,打穿冰蓋至基巖,在揭示冰內和冰下的物理和化學特征及古氣候演變歷史方面取得瞭重要成果。

  南極冰蓋的研究史較短,系統的研究始於第二次世界大戰後。國際地球物理年期間大規模的國際合作研究揭示瞭冰蓋的基本性狀。1971年開始為期10年的《國際南極冰川研究計劃》(IAGP),精確測量瞭東南極大陸冰蓋,並確定瞭其動態。1975年開始為期10年的《南極極區實驗》(POLEX-South)把南極冰蓋的研究納入瞭全球大氣研究的范圍,並對南極氣候、南大洋和冰蓋進行瞭統一研究。中國對南極冰蓋的考察和研究始於1980年,幾年來對南極冰蓋的成冰作用、冰結構、冰川動力學和冰川化學等方面研究取得瞭成果。