冰川學(xué)是研究地球表面各種自然冰體的學(xué)科。冰川學(xué)的外文原意為冰學(xué)。冰川學(xué)有狹義和廣義之分。廣義冰川學(xué)除研究冰川、冰蓋的形成、特征、變化和作用過(guò)程外，還研究地表積雪、雪崩、風(fēng)吹雪、季節(jié)結(jié)冰、海冰、河冰、湖冰、地下冰等一切冰體；現(xiàn)代冰川學(xué)研究?jī)?nèi)容大致由三部分組成：冰川物理、冰川水文與冰川氣候、冰川地質(zhì)與冰川地貌。在科學(xué)技術(shù)日新月異的當(dāng)代，現(xiàn)代冰川學(xué)將差不多一應(yīng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)新手段盡皆吸納進(jìn)本學(xué)科研究領(lǐng)域：遙感應(yīng)用、微波測(cè)距、雷達(dá)測(cè)厚、冰芯分析、深海鉆探、低溫模擬等等；研究結(jié)果的指向也更加縱深廣闊，作為恢復(fù)過(guò)去環(huán)境氣候變化的最佳手段，以全新的面貌和意義，參與了成為熱點(diǎn)的全球變化研究大題目，一躍而為國(guó)際科學(xué)領(lǐng)域前沿。以南北極冰巖芯所提示的16萬(wàn)年來(lái)的全球環(huán)境氣候變化序列，顯示了現(xiàn)代冰川學(xué)年輕的生命力，顯示了人類(lèi)借助冰川以期深化認(rèn)識(shí)自然的巨大潛力。
概述
冰川學(xué)（glaciology）是研究地球表面各種自然冰體的學(xué)科。自然冰體包括山岳冰川、大陸冰蓋、海冰。河冰、湖冰、地下水、季節(jié)性結(jié)冰以及積雪和運(yùn)動(dòng)中的雪等。早期只研究冰川，現(xiàn)已擴(kuò)展到研究地表一切形態(tài)的自然冰體。冰川學(xué)按其研究?jī)?nèi)容，分為物理冰川學(xué)、水文氣候冰川學(xué)和地質(zhì)地貌冰川學(xué)3個(gè)分支學(xué)科。
作為天然冰體的冰川，是由多年降雪不斷積累變質(zhì)而成，它具有一定形狀并一直在運(yùn)動(dòng)著，以較長(zhǎng)時(shí)期存在于地球寒冷地區(qū)。冰川是自然界中具有強(qiáng)生命力的物體，它至少有四個(gè)特點(diǎn)：發(fā)育與存在的長(zhǎng)期性；運(yùn)動(dòng)性；是一種特殊的變質(zhì)冰；在大陸上形成的、具有一定形態(tài)和規(guī)模的冰體。冰川是地球上重要的淡水資源庫(kù)，世界上陸地面積的十分之一強(qiáng)，亦即大約1470萬(wàn)平方公里面積為冰川所覆蓋；所庫(kù)存的淡水資源達(dá)2800萬(wàn)立方公里，占全球淡水資源總量的五分之四－可見(jiàn)它的存在對(duì)于人類(lèi)生活的影響之巨大。源自青藏高原的中國(guó)和南亞的大江大河，差不多都由冰川孕育；黃河之水最初來(lái)自地下，但沿途也由冰川不斷補(bǔ)給。可否說(shuō)，冰川是我們母親河流之母。
冰川學(xué)的外文原意為冰學(xué)。冰川學(xué)有狹義和廣義之分。19世紀(jì)中葉，當(dāng)瑞士科學(xué)家阿伽西，在阿爾卑斯山麓的下鷹冰川著手測(cè)量冰川運(yùn)動(dòng)那一刻起，一門(mén)嶄新的學(xué)科就此開(kāi)辟，雖然其時(shí)它的研究對(duì)象還僅限于高山冰川和島嶼冰川及地球發(fā)展史的冰期問(wèn)題。一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，國(guó)際冰川學(xué)歷經(jīng)發(fā)展成長(zhǎng)的若干階段，日趨綜合完善。
發(fā)展簡(jiǎn)史
把冰川作為一門(mén)科學(xué)來(lái)研究是由山岳冰川開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期后逐漸開(kāi)展對(duì)大陸冰蓋的研究。第二次世界大戰(zhàn)后，由于新技術(shù)的應(yīng)用，冰川學(xué)發(fā)展迅速。其研究發(fā)展大體分成3個(gè)階段。
初創(chuàng)階段
冰川學(xué)起于對(duì)歐洲阿爾卑斯山冰川的研究。1772年，A.C.保羅·博爾迪埃首次描述了冰川冰的塑性。19世紀(jì)30年代及其以后，J.L.R.安德魯·阿加西測(cè)量了冰川運(yùn)動(dòng)，最早指出山谷冰川最大流速出現(xiàn)在冰川中部，并向源頭和末端遞減；提出大冰期學(xué)說(shuō)；闡述冰川搬運(yùn)作用，首先提出終、側(cè)磧、中磧等術(shù)語(yǔ)，為冰川學(xué)奠定了基礎(chǔ)。19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)冰川上存在著運(yùn)動(dòng)波的傳遞現(xiàn)象；利用熱鉆鉆深200米，穿透整個(gè)冰川，確定冰川表面運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于底部；開(kāi)始應(yīng)用攝影測(cè)量方法繪制冰川地圖和觀測(cè)冰川變化。研究范圍由歐洲擴(kuò)展到亞洲和美洲????等。
開(kāi)創(chuàng)大陸冰蓋研究階段
1911年，J.P.科赫和A.L.阿爾弗雷德·魏格納橫貫格陵蘭大冰蓋，研究雪層，測(cè)量冰層溫度；以后又首次應(yīng)用地震法測(cè)量冰蓋厚度，開(kāi)創(chuàng)了大陸冰蓋冰川學(xué)的研究。該階段大陸冰蓋和山岳冰川研究側(cè)重冰川水文等方向，較重要的有H.U.斯韋爾德魯普的冰川熱量平衡的觀測(cè)研究，R.芬斯特瓦爾德對(duì)冰層塊體運(yùn)動(dòng)的論述和H.J.K.W.阿爾曼對(duì)冰川的地球物理學(xué)分類(lèi)等。
綜合研究階段
第二次世界大戰(zhàn)后，特別是50年代以來(lái)，國(guó)際范圍或多國(guó)合作研究大大促進(jìn)了冰川學(xué)的發(fā)展。如1957～1958年的國(guó)際地球物理年(IGY)有103個(gè)站同時(shí)進(jìn)行冰川觀測(cè)，為全球冰川進(jìn)退變化、冰川物質(zhì)平衡等提供了大量可對(duì)比的資料。1965～1974年的國(guó)際水文十年(IHD)，1975年開(kāi)始的國(guó)際水文計(jì)劃(IHP)，以及國(guó)際南極洲冰川計(jì)劃等，對(duì)冰川水文學(xué)、冰川氣候研究的發(fā)展起了重要作用。在研究中還不斷應(yīng)用新技術(shù)，促進(jìn)物理冰川學(xué)的發(fā)展。如研究冰蓋深鉆孔中的冰巖芯，為恢復(fù)古氣候提供了可靠的依據(jù)，并發(fā)展了同位素冰川學(xué)；應(yīng)用雷達(dá)技術(shù)測(cè)量冰蓋厚度；衛(wèi)星影像對(duì)冰雪的監(jiān)測(cè)；遙測(cè)技術(shù)紀(jì)錄冰川范圍和時(shí)間等。物理冰川學(xué)的發(fā)展以J.W.格倫的冰流律和П.А.舒姆斯基的成冰作用理論為代表。同時(shí)，成立了國(guó)際冰雪委員會(huì)(ICSI)、國(guó)際冰川學(xué)會(huì)(IGS)，出版了國(guó)際《冰川學(xué)雜志》、《冰川學(xué)和冰川地質(zhì)學(xué)雜志》。
中國(guó)冰川的研究起步較晚，始于1958年。30年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院高山冰雪利用研究隊(duì)及其以后組建的蘭州冰川凍土研究所聯(lián)合各有關(guān)單位，對(duì)西部高山區(qū)的現(xiàn)代冰川和某些第四紀(jì)冰川進(jìn)行了廣泛的考察，初步查明了中國(guó)冰川的分布及其規(guī)律和對(duì)河流的作用；提出了中國(guó)山岳冰川的分類(lèi)；進(jìn)行了冰川變化、雪崩、風(fēng)吹雪、冰川泥石流等研究；解決了高山區(qū)公路建設(shè)中若干困難問(wèn)題。有些成果，如珠穆朗瑪峰冰川地圖、喀喇昆侖山巴托拉冰川進(jìn)退預(yù)報(bào)等達(dá)到世界先進(jìn)水平。
研究?jī)?nèi)容
冰川學(xué)按其研究?jī)?nèi)容，分為物理冰川學(xué)、水文氣候冰川學(xué)和地質(zhì)地貌冰川學(xué)三個(gè)分支。
物理冰川學(xué)主要研究冰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分，又稱(chēng)冰川物理學(xué)。其中，發(fā)展較快的是結(jié)構(gòu)冰學(xué)，它研究雪、冰晶體的成長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)和變化各種積雪變質(zhì)和水凍成冰過(guò)程，冰的動(dòng)力變質(zhì)和熱力變質(zhì)，世界成冰帶的劃分等。另外，冰力學(xué)研究冰的彈性、塑性及其強(qiáng)度，各種天然冰體內(nèi)的應(yīng)力分布和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，冰川、雪崩、風(fēng)吹雪中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，冰川的躍動(dòng)前進(jìn)與預(yù)報(bào)；冰熱物理學(xué)研究天然冰體內(nèi)的溫度變化，冰的熱學(xué)和輻射性質(zhì)，相的組成及相態(tài)轉(zhuǎn)換等；冰地球化學(xué)研究分析冰內(nèi)雜質(zhì)和痕量元素，氫氧同位素和某些組成變化，尤其是深鉆孔中冰巖芯分析技術(shù)的發(fā)展，有利于重建古氣候與環(huán)境變化。
水文氣候冰川學(xué)包括冰川水文學(xué)和冰川氣候?qū)W。主要研究冰雪與大氣圈、水圈的相互作用。包括冰形成、存在和消融的氣候條件，冰與大氣間的熱量和輻射交換，冰川進(jìn)退與氣候變化和海面變化的關(guān)系，冰雪的氣候作用與消融過(guò)程，冰川融水對(duì)河流的補(bǔ)給作用，冰川洪水、冰湖潰決、冰川泥石流等災(zāi)害及其預(yù)報(bào)。
地質(zhì)地貌冰川學(xué)包括冰川地質(zhì)學(xué)和冰川地貌學(xué)。研究冰川與地表的相互作用及其地貌過(guò)程、冰緣現(xiàn)象、冰川沉積、第四紀(jì)及其他地質(zhì)時(shí)代的冰川問(wèn)題。
全球冰川面積1600萬(wàn)千方公里以上，約占地球陸地面積的11%、全球淡水區(qū)資源的69%左右。
在干旱區(qū)和半干旱區(qū)冰雪融水是重要水源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)新疆、青海省和甘肅省每年約有300億立方米的冰川融水徑流和融雪徑流補(bǔ)給河流，占某些河流補(bǔ)給量的40～50%，以至更多。冰川變化影響著全球的大氣環(huán)流、水循環(huán)和氣候給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)重要影響。如果全球的冰川全部融化，海平面的上升，將使世界許多大城市和海濱低地淹沒(méi)于海洋之中。海冰、浮冰和冰山的分布影響著海上交通和海上生產(chǎn)。在高寒山區(qū)，雪崩、風(fēng)吹雪，冰湖潰決和冰川泥石流等常常造成災(zāi)害，需要運(yùn)用冰川學(xué)的理論與方法進(jìn)行預(yù)測(cè)和防治。20世紀(jì)中期以來(lái)，世界許多國(guó)家的冰川研究重點(diǎn)：已從山岳冰川轉(zhuǎn)向?qū)?a href="/hebeideji/9019408414661054977.html">極地冰蓋的考察和研究，尤其對(duì)南極大陸冰蓋(地球上最大的冷源)的研究。以后需要進(jìn)一步用新技術(shù)、新方法，進(jìn)行常年觀測(cè)。
與其他學(xué)科關(guān)系
冰川學(xué)是地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)之間的跨界學(xué)科，在中國(guó)一般將其列入自然地理學(xué)中。現(xiàn)代冰川學(xué)是以地球物理學(xué)為基礎(chǔ)，與物理學(xué)、數(shù)學(xué)、結(jié)晶學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、水文學(xué)、氣候?qū)W、氣象學(xué)、自然地理學(xué)、沉積學(xué)等密切相關(guān)的綜合性學(xué)科。
意義和展望
冰雪是地球表面上的寶貴淡水資源，也是寒區(qū)自然地理環(huán)境的重要組成部分。研究冰雪的開(kāi)發(fā)利用和預(yù)測(cè)、防治冰雪災(zāi)害，對(duì)人類(lèi)有十分重要的意義。①全球冰川面積1600萬(wàn)平方公里以上，約占地球陸地面積的11％、全球淡水資源的69％左右。它們大部分集中在南極大陸和格陵蘭。隨著各國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)淡水的需求十分迫切，有些國(guó)家在研究如何利用南極洲冰山和開(kāi)發(fā)南極大陸冰蓋與冰架下的礦藏等。②冰川變化影響著全球的大氣環(huán)流、水循環(huán)和氣候，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)重要影響。如果全球的冰川全部融化，海平面的上升，將使世界許多大城市和海濱低地淹沒(méi)于海洋之中。③海冰、浮冰和冰山的分布影響著海上交通和海上生產(chǎn)。在高寒山區(qū)，雪崩、風(fēng)吹雪、冰湖潰決和冰川泥石流等常常造成災(zāi)害，需要運(yùn)用冰川學(xué)的理論與方法進(jìn)行預(yù)測(cè)和防治。
20世紀(jì)中期以來(lái)，世界許多國(guó)家的冰川研究重點(diǎn)，已從山岳冰川轉(zhuǎn)向?qū)?a href="/hebeideji/9019408414661054977.html">極地冰蓋的考察和研究，尤其對(duì)南極大陸冰蓋（地球上最大的冷源）的研究。以后需要進(jìn)一步用新技術(shù)、新方法，進(jìn)行常年觀測(cè)，用較長(zhǎng)系列資料建立各種模型，旨在揭示大陸冰蓋、山岳冰川所儲(chǔ)存的氣候和環(huán)境信息，冰川變化與全球氣候變化的關(guān)系，以及冰蓋對(duì)氣候的反饋?zhàn)饔玫龋蕴接懞凸烙?jì)今后全球氣候與環(huán)境變化趨勢(shì)。
分支學(xué)科
地理學(xué)、自然地理學(xué)、地貌學(xué)、動(dòng)力地貌學(xué)、構(gòu)造地貌學(xué)、氣候地貌學(xué)、應(yīng)用地貌學(xué)、植物地理學(xué)、凍土學(xué)、古地理學(xué)、水文地理學(xué)、土壤地理學(xué)、化學(xué)地理學(xué)、綜合自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、農(nóng)業(yè)地理學(xué)、工業(yè)地理學(xué)、商業(yè)地理學(xué)、交通運(yùn)輸?shù)乩韺W(xué)、旅游地理學(xué)、人口地理學(xué)、人種地理學(xué)、聚落地理學(xué)、鄉(xiāng)村地理學(xué)、城市地理學(xué)、社會(huì)地理學(xué)、文化地理學(xué)、醫(yī)學(xué)地理學(xué)、政治地理學(xué)、軍事地理學(xué)、地圖學(xué)、地名學(xué)、理論地理學(xué)、歷史地理學(xué)、區(qū)域地理學(xué)、應(yīng)用地理學(xué)。
參考資料 >