南極冰蓋的秘密

熱心網(wǎng)友：由于南極大陸的冰蓋厚度深達(dá)幾百至幾千米，而且氣候極其寒冷，成冰過(guò)程中無(wú)融化現(xiàn)象，因而，冰川學(xué)家在研究南極大陸冰蓋的年齡及其形成的歷史過(guò)程時(shí)，采用了鉆取冰巖芯樣品的方法來(lái)測(cè)定冰川的年齡和形成過(guò)程。 他們發(fā)現(xiàn)，從冰川的冰巖芯樣品中，不僅能測(cè)定冰川的年齡及其形成過(guò)程，還可以得到相應(yīng)歷史年代的氣溫和降水資料，以及相應(yīng)年代的二氧化碳等大氣化學(xué)成分含量，開(kāi)辟了恢復(fù)古氣候和古環(huán)境的新的道路。 記載表明，從南極大陸冰蓋獲取的冰巖芯樣品，至今已超過(guò)2 000米，獲得了15萬(wàn)年以前的古氣候和古環(huán)境資料。 怎樣從冰巖芯中獲取古氣候和古環(huán)境資料呢？ 首先，談?wù)勗鯓荧@取冰齡的資料。南極大陸冰蓋是由積雪本身的重量長(zhǎng)年擠壓而成，稱作重力冰。在南極地區(qū)，由于氣溫低，積雪不融化，每年的積雪形成一層層沉積物，年覆一年，從底部至上逐漸形成一層層的冰層，越向上年代越新。冬季氣溫低，雪粒細(xì)而緊密；夏季氣溫高，雪粒粗而疏松；因而，冬夏季積雪形成的冰層之間具有顯著的層理結(jié)構(gòu)差異，宛如樹(shù)干的年輪一樣，用這種直觀的方法只可辨認(rèn)約90米厚的冰層，代表近500年的冰沉積。 要測(cè)定100米以上深度的冰層年齡，必須采用氧同位素方法。 所謂氧的同位素，即同屬氧元素(O)但具有不同質(zhì)量數(shù)的氧原子，如160，170和180就是氧的三種同位素。氧元素符號(hào)左上角的數(shù)就是它的質(zhì)量數(shù)，顯然，180的質(zhì)量大于160。180不易蒸發(fā)，160易蒸發(fā)。因而，在夏天高溫時(shí)，水中所含160減少，故180/160的值增加；冬天低溫時(shí)，180/160的值減小。據(jù)此，測(cè)定冰巖芯中各冰層的180/160值的變化，即可確定冰層的年齡，其比值的每一起伏為一年。 有了冰層的冰齡資料，再進(jìn)一步確定各冰齡的氣溫和降水，便有了歷史氣候的最基本資料了。 原則上，可以根據(jù)各年冰層厚度來(lái)確定當(dāng)年降水量。其條件是，必須選取風(fēng)速很小地區(qū)的冰巖芯資料才能排除風(fēng)吹雪的影響。如在南極內(nèi)陸區(qū)域，由于風(fēng)速小，冰芯資料最理想。 用冰巖芯提取古代氣溫資料的方法，可通過(guò)如下途徑來(lái)進(jìn)行。 首先，實(shí)際測(cè)定一組現(xiàn)代南極冰蓋上某點(diǎn)的氣溫以及相應(yīng)時(shí)間降雪中180/160的值，得到南極地區(qū)氣溫與180/160值關(guān)系的曲線；之后，把過(guò)去某一年冰層中180/160值與上述曲線比較，即可知道當(dāng)年的氣溫。 原蘇聯(lián)科學(xué)家利用這種方法，測(cè)定了南極東方站0～2 038米的冰巖芯樣，從中提取了15萬(wàn)年以來(lái)全球氣溫的變化資料。獲取古環(huán)境資料的方法可根據(jù)不同的大氣化學(xué)成分而定。 二氧化碳與氣候的密切關(guān)系，早為世界關(guān)注。因此，獲取二氧化碳?xì)v史資料的問(wèn)題首先得以提到日程。 在南極地區(qū)降雪堆積并擠壓成冰層的過(guò)程中，總會(huì)保留下冰間空穴，保存著當(dāng)年的空氣。在分析冰巖芯樣品時(shí)，分析冰芯中滯留氧泡的大氣化學(xué)成分，即可測(cè)得其二氧化碳的含量。有了上述測(cè)定冰齡的前提，二氧化碳的歷史演變資料即可得到。 依照同樣方法，還可分析得到諸如甲烷、氮等氣體的歷史資料。 從冰巖芯樣品中還可分析其他各種元素成分的歷史資料，如硫，砷，氟，鉀……這些都是研究環(huán)境變化的重要依據(jù)。同鉆取冰巖芯樣品分析古氣候和古環(huán)境資料的思路一樣，從南極地區(qū)的湖底沉積中鉆取巖芯，也可得到古氣候和古環(huán)境的歷史資料。 南極自然環(huán)境 南極洲，位于南極點(diǎn)四周，為冰雪覆蓋的大陸，周圍島嶼星羅棋布。南極洲的面積，包括南極大陸及其島嶼面積共約1 400萬(wàn)平方千米，占世界陸地面積的10%，與美國(guó)和墨西哥面積之和相當(dāng)，是中國(guó)陸地面積的1.45倍，是澳大利亞陸地面積的2倍，為世界第五大陸。 南極洲四周圍繞著多風(fēng)暴且易結(jié)冰的南大洋，為大西洋、太平洋和印度洋的延伸，面積約3 800萬(wàn)平方千米，為方便研究，被稱為世界第五大洋。 南極洲距離南美洲最近，中間隔著只有970千米的德雷克海峽。距離澳大利亞約有3 500千米；距離非洲約有4 000千米；與中國(guó)北京的距離約有12 000千米。 南極洲是由岡瓦納大陸分離解體而成，是世界上最高的大陸，平均海拔2 350米。橫貫?zāi)蠘O山脈將南極大陸分成東西兩部分。這兩部分在地理和地質(zhì)上差別很大。東南極洲是一塊很古老的大陸，據(jù)科學(xué)家推算，已有幾億年的歷史。它的中心位于難接近點(diǎn)，從任何海邊到難接近點(diǎn)的距離都很遠(yuǎn)。 南極洲有藏量豐富的礦物資源，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的就有220多種，包括煤、鐵、銅、鉛、鋅、鋁、金、銀、石墨、金剛石和石油等。還有具有重要戰(zhàn)略價(jià)值的釷、钚和鈾等稀有礦藏。據(jù)科學(xué)家估計(jì)，在羅斯海、威德?tīng)柡：蛣e林斯高晉海蘊(yùn)藏著150億桶的石油和3萬(wàn)億立方米的天然氣。南極洲煤的蘊(yùn)藏量大約有5 000億噸。在東南極洲的維多利亞地以南煤的蘊(yùn)藏量極為豐富，煤田面積達(dá)2萬(wàn)平方千米。 在南極大陸的巖石或陡坡上惟一發(fā)現(xiàn)到的植物是最低等的植物，它們面北朝著太陽(yáng)生長(zhǎng)。生物學(xué)家在大陸的邊緣及附近的島嶼，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約400種不同的苔蘚植物。在南極洲最溫暖的南設(shè)得蘭群島以外和南極半島的北部，也發(fā)現(xiàn)了兩種粉紅色的顯花植物。在夏天解凍的池塘里，還發(fā)現(xiàn)了200種淡水藻類。在雪地上也有藻類生長(zhǎng)。 南極地區(qū)的動(dòng)物主要有鯨、海豹和企鵝。它們從陸地周圍的海水中覓取食物。在20世紀(jì)50年代，南極海域的捕鯨量曾達(dá)到世界捕鯨量的70%左右。所捕獲的最大藍(lán)鯨，身長(zhǎng)37.8米，為目前所知世界上最大的動(dòng)物。南極海域生產(chǎn)名貴毛皮的海豹慘遭捕殺，現(xiàn)有6種海豹。生活在南極地區(qū)的企鵝有4種，即帝企鵝、阿德利企鵝、金圖企鵝和帽帶企鵝。帽帶企鵝大部分分布在南極半島。帝企鵝體型最大，高約122厘米，重達(dá)41千克；阿德利企鵝是南極洲最常見(jiàn)的鳥(niǎo)類，高約48厘米，重約5千克。南極洲的許多島上也有其他種類的鳥(niǎo)，包括雪鳥(niǎo)、信天翁、海鷗、賊鷗和燕鷗。南極洲還有一些不會(huì)飛的昆蟲(chóng)。在南極點(diǎn)的483千米范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有粉紅色的小蟲(chóng)生長(zhǎng)。南極海域的特色之一是浮游生物如甲殼動(dòng)物豐富，其中磷蝦的蘊(yùn)藏量就有10億～50億噸。有些科學(xué)家認(rèn)為，如果每年捕獲1億～1.5億噸，不會(huì)影響南大洋的生態(tài)平衡。 南極大陸的98%被冰雪覆蓋著。經(jīng)過(guò)科學(xué)家多年的測(cè)量計(jì)算，南極冰蓋的總體積為2 800萬(wàn)立方千米，平均厚度為2 000米，最大厚度為4 800米。最厚的冰蓋位于東南極洲的澳大利亞凱西站以東510千米處。南極大陸常年被冰雪覆蓋著，使得南極大陸，特別是東南極洲形成一個(gè)穹狀的高原，平均高度為2 350米，成為地球上最高的大陸，比包括青藏高原在內(nèi)的亞洲大陸的平均高度要高2.5倍。但是如果不計(jì)這巨大的冰蓋，南極大陸的平均高度僅有410米，比整個(gè)地球上陸地的平均高度要低得多。南極洲的冰和雪是世界上最大的淡水庫(kù)，全球90%的冰雪儲(chǔ)存在這里，占整個(gè)地球表面淡水儲(chǔ)量的72%。南極洲有眾多的冰川。其中，蘭伯特冰川是世界上最大的冰川，這條冰川充填在一條長(zhǎng)400千米、寬64千米、最大深度為2 500米的巨大斷陷谷地中。它以每年平均350米的流速流注入海。南極洲四周的冰障有10多座。在羅斯冰架臨海的羅斯冰障長(zhǎng)達(dá)900千米。平均高出海面50米，是南極洲最大的一座冰障。據(jù)專家測(cè)定，冰障在不斷地移動(dòng)，羅斯冰障的前端一般每天移動(dòng)3米，最快達(dá)4米。在南極大陸的毛德皇后地和阿黛利地的冰舌，向海中伸出100多千米，寬度達(dá)50多千米，高度20～30米。由于海冰從海岸向大洋延伸，南極大陸面積冬季和夏季相差甚大?？茖W(xué)家測(cè)定，在格林尼治子午線上，夏季南極大陸的直徑為3 600千米，而冬季可達(dá)5 400千米。 移動(dòng)的島嶼 在南極周圍的海洋——南大洋中，漂浮著數(shù)以萬(wàn)計(jì)的冰山，其體積之大，數(shù)量之多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人們的想象。 冰山和浮冰不同，浮冰是海水凍成的海冰，冰山卻是從南極冰蓋分離出來(lái)的。每年都有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的冰山從陸緣冰的邊緣分裂出來(lái)，成為南極海域獨(dú)具特色的象征。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南大洋的冰山大約有218 300座，平均每個(gè)冰山重10萬(wàn)噸。 南大洋的冰山一般長(zhǎng)幾百米，高出海面幾十米。大的冰山長(zhǎng)度達(dá)到170千米。有的臺(tái)狀冰山高出水面達(dá)到450米。1956年美國(guó)人觀測(cè)到一座罕見(jiàn)的大冰山，長(zhǎng)333千米，寬96千米。這樣巨大的冰山，難道還不是移動(dòng)的島嶼嗎？實(shí)際上，它的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大洋中的一些小島。像1987年10月初，羅斯冰架斷裂出一座冰山，長(zhǎng)140千米，寬約40千米，高出水面225米，它的面積達(dá)到6 400平方千米。 冰山，在海上看起來(lái)似乎是靜止的，實(shí)際上它在移動(dòng)，隨著海流的方向移動(dòng)。由于南大洋的冰山體積大，海面溫度低，一般壽命可以維持10年左右才會(huì)慢慢消融，而北冰洋的冰山平均壽命僅有2～4年。 南大洋飄泊的大量冰山，雖然美麗壯觀，給大洋增色不少，但是對(duì)于航行在海上的船只來(lái)說(shuō)，冰山始終是可怕的威脅。尤其是在大霧迷漫、能見(jiàn)度很差的天氣，或者是夜航期間，船只必須小心翼翼地避開(kāi)冰山。現(xiàn)代化的考察船和其他船只，配備了雷達(dá)裝置，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)冰山，因而減少了和冰山相撞的危險(xiǎn)。 白色的沙漠 南極是世界上最干燥的大陸。 不同于撒哈拉大沙漠高溫少雨的典型熱帶沙漠氣候，南極大陸的干旱卻是因?yàn)榈蜏睾湓斐傻?。?jù)觀測(cè)記錄，整個(gè)南極大陸的年平均降水量只有55毫米。降雨量的多少?gòu)难睾Ｏ騼?nèi)陸呈明顯下降的趨勢(shì)。沿海地區(qū)，冷暖氣流的交匯，降水量較多，每年可達(dá)300～400毫米，但這些降水量較多的地區(qū)都處在南極大陸的邊緣。南極大陸由于覆蓋廣袤的冰原，它的上空常年為高壓冷氣團(tuán)控制，從海洋上吹來(lái)的暖濕氣流根本無(wú)法進(jìn)入南極內(nèi)陸，而且在寒冷冰原上空的冷空氣異常干燥，含有的水蒸氣極少，所以越往南極內(nèi)陸，降水的機(jī)會(huì)越少。年平均降水量只有30毫米，南極點(diǎn)附近只有5毫米，幾乎沒(méi)有降水現(xiàn)象。 由于氣候寒冷，南極大陸降下來(lái)少量的水，也不是液態(tài)的雨水，而是紛紛揚(yáng)揚(yáng)的雪花或雪粒。除了南極半島北端以及較低緯度的一些島嶼，在暖季有降雨現(xiàn)象，整個(gè)南極大陸實(shí)際上看不見(jiàn)降雨。到南極大陸進(jìn)行科學(xué)考察的科學(xué)家，最明顯的感覺(jué)是空氣干燥，在最初的頭幾個(gè)星期，差不多所有的人嘴唇都會(huì)干裂。 正因?yàn)槿绱?，人們把南極大陸稱作白色的沙漠。 極度的干燥，使各國(guó)科學(xué)站對(duì)防火視為性命攸關(guān)的大事。因?yàn)樗麄冎?，干燥，加上風(fēng)大，哪怕有一點(diǎn)點(diǎn)小火星，都會(huì)釀成難以挽回的大禍。澳大利亞在南極大陸東部瀕臨紐康姆灣的凱西站，就曾在一場(chǎng)大火中毀于一旦。 為了防御可能發(fā)生的火災(zāi)，各國(guó)科學(xué)站的房屋都注意保持一定的間隔，對(duì)易燃物品如木料、油桶的存放尤其小心。中國(guó)南極長(zhǎng)城站的各棟房屋之間都保持相當(dāng)距離，貯存燃料的油庫(kù)特意建在距離站區(qū)很遠(yuǎn)的海濱高地，這都是預(yù)防火災(zāi)的措施。此外，各國(guó)都十分重視建筑材料的防火性能，中國(guó)在南極建成的第一個(gè)科學(xué)站——長(zhǎng)城站，室內(nèi)的天花板、四面的墻壁采用的是石膏板，室內(nèi)地板、房門和地毯也經(jīng)過(guò)防火處理，目的都是為了杜絕火災(zāi)事故。有“南極第一城”之稱的美國(guó)麥克默多基地對(duì)防止火災(zāi)也很重視，不僅對(duì)每個(gè)新來(lái)乍到的人反復(fù)進(jìn)行防火教育，基地還有一支專職的消防隊(duì)，所有的電話機(jī)上都標(biāo)有火警的電話號(hào)碼，以防萬(wàn)一。 南極的各國(guó)科學(xué)站如此重視防止火災(zāi)，不是沒(méi)有原因的，這不僅是因?yàn)槟蠘O是地球的風(fēng)極，大風(fēng)的天氣會(huì)容易釀成火災(zāi)，而且南極是世界上最干燥的大陸，又缺乏水源，一旦著火，必定造成可怕的災(zāi)難。 殺人風(fēng) 在南極考察隊(duì)員中流傳一句：南極的冷不一定能凍死人，南極的風(fēng)能殺人。 南極被稱作世界的“風(fēng)極”，有人稱南極是“暴風(fēng)雪的故鄉(xiāng)”。而寒冷的南極冰蓋則是孕育暴風(fēng)的產(chǎn)床，它像一臺(tái)制造冷風(fēng)的機(jī)器，每時(shí)每刻都用冰雪的軀體冷卻空氣，孕育風(fēng)暴。由于南極大陸是中部隆起向四周傾斜的高原，一但沉重的冷空氣沿著南極高原光滑的表面向四周俯沖下來(lái)，頓時(shí)狂風(fēng)大作，天昏地暗，一場(chǎng)可怕的極地風(fēng)暴便大施淫威了。這時(shí)，雪冰夾帶著沙子從滑溜溜的冰坡鋪天蓋地滾來(lái)，簡(jiǎn)直像一道無(wú)形的瀑布，像一股飛奔而來(lái)的洪流，人在暴風(fēng)中不過(guò)像迅猛流水中的一片葉子和一粒石子，休想站住腳。日本的一位考察隊(duì)員就在暴風(fēng)雪中被吹得卡在冰柱中失去了生命。 那么南極的風(fēng)究竟有多大呢？ 我們通常所說(shuō)的12級(jí)臺(tái)風(fēng)，風(fēng)速達(dá)到32.6米/秒，可南極的狂風(fēng)常常超過(guò)12級(jí)臺(tái)風(fēng)。在南極半島、羅斯島和南極大陸內(nèi)部，風(fēng)速常常達(dá)到55.6米/秒以上，有時(shí)甚至達(dá)到83.3米/秒! 在南極的各國(guó)科學(xué)站，都經(jīng)常遇到暴風(fēng)襲擊的情景。尤其是寒冷而黑暗的冬季，呼嘯的狂風(fēng)，將房屋摧毀，推倒通訊鐵塔，卷走車輛，甚至將一座科學(xué)站變成一片廢墟的事時(shí)有發(fā)生。 因此，為了考察人員的安全，南極各國(guó)科學(xué)站都有嚴(yán)格規(guī)定，大風(fēng)時(shí)絕對(duì)禁止外出，一切室外活動(dòng)都是不能允許的。平時(shí)外出一定要兩人結(jié)組同行，并給每人一個(gè)登山包，里面裝高頻電話、食品、鴨絨睡袋、海綿墊、鐵鏟等物品，以維持個(gè)人的生存。在各國(guó)南極科學(xué)考察站周圍，都建有大小不一的“避難所”。里邊備有食品、飲料、燃料、通訊設(shè)備、小型發(fā)電機(jī)、取暖爐、睡袋等日常生活必需品。在外考察的科學(xué)家一旦碰上突如其來(lái)的暴風(fēng)雪，一時(shí)又趕不回站的，均可就近躲進(jìn)避難所。避難所的門是不上鎖的，也不分國(guó)籍，“南極人”可以進(jìn)任何國(guó)家的避難所食宿，離去時(shí)只需留字致謝。 為了保障考察人員不致迷失方向，科學(xué)站的主要建筑物之間的道路上，必須埋設(shè)標(biāo)樁，拉上粗粗的繩子。遇上暴風(fēng)雪時(shí)，隊(duì)員們可以扶著繩索行走，以防被暴風(fēng)雪刮走。所以南極考察隊(duì)員把這些繩索叫做“南極救命繩”。 奇寒 南極是世界上最寒冷的地方，堪稱“世界寒極”。南極點(diǎn)附近的平均氣溫為-49°C，寒季時(shí)可達(dá)-80°C。 南極沒(méi)有春夏秋冬四季之分，只有暖季和寒季之別。即使是11月到次年3月的暖季，南極內(nèi)陸的月平均溫度也在-34°C～-20°C之間。至于每年4月到10月的寒季，南極內(nèi)陸的氣溫一般在-40°C～-70°C之間。 如此寒冷的天氣對(duì)人類和一切生命都是可怕的威脅。在南極，因寒冷而凍傷致殘的事例是經(jīng)常發(fā)生的。 美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)為南極考察隊(duì)員專門編寫的《南極生存指南》特別警告：“如今的南極作業(yè)，面部?jī)鰝?組織凍傷)是最常見(jiàn)的，而手、腳和其他暴露皮膚的部位也會(huì)凍傷?！? 南極為什么會(huì)這樣寒冷呢？這是由于南極冰蓋猶如一面巨型反射鏡，把太陽(yáng)輻射的熱量的90%反射回宇宙空間的緣故。在南極的寒季，太陽(yáng)幾乎很少露面，南極的大地吸收的熱量微乎其微，但是到了暖季，雖然太陽(yáng)終日在地平線上徘徊，可是，雪白的冰蓋表面又拒絕接受太陽(yáng)的熱量，結(jié)果南極終年是九天寒徹、大地封凍的荒涼景象。 《南極條約》和保護(hù)南極條約體系 《南極條約》是由美國(guó)、蘇聯(lián)、英國(guó)、法國(guó)、日本、比利時(shí)、挪威、新西蘭、澳大利亞、阿根廷、智利和南非等12個(gè)國(guó)家于1959年12月1日在華盛頓簽訂的，1961年6月23日生效。該條約共14條，主要內(nèi)容是南極的利用只限于和平目的，禁止進(jìn)行一切軍事活動(dòng)和任何核爆炸或處理放射性廢物等。我國(guó)于1983年5月9日加入南極條約組織，1983年10月7日被接納為協(xié)商國(guó)。 《南極條約》的簽署，對(duì)緩和有關(guān)國(guó)家對(duì)南極的領(lǐng)土紛爭(zhēng)，促進(jìn)各國(guó)在南極考察方面的合作，發(fā)揮了重要的作用。為了保護(hù)南極的資源和生態(tài)環(huán)境，南極條約協(xié)商國(guó)又于1964、1972、1980年先后簽訂了《保護(hù)南極動(dòng)植物議定措施》、《南極海豹保護(hù)公約》和《南極生物資源保護(hù)公約》。1988年6月又通過(guò)了《南極礦產(chǎn)資源活動(dòng)管理公約》的最后文件?！赌蠘O條約》和上述公約以及歷次南極條約協(xié)商國(guó)通過(guò)的140余項(xiàng)建議措施，被稱為南極條約體系。

熱心網(wǎng)友：最重要是由于全球變暖，溫室效應(yīng)加劇，造成極端惡劣天氣頻頻發(fā)生，兩極冰川融化，海平面升高，將導(dǎo)致大片平原被淹沒(méi)，海水倒灌。 我們要少用塑料袋減少白色污染、在餐館用餐不使用一次性筷子、盡量減少生活垃圾、節(jié)約生活中的各種能源、夏天把空調(diào)溫度調(diào)高一些、出門時(shí)盡量不開(kāi)私家車、盡量采用步行或乘坐公交車等。保護(hù)植被 ，開(kāi)發(fā)新能源。希望每個(gè)公民都做生活的有心人，做環(huán)保衛(wèi)士。