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生活在北方的人有這樣的體會(huì)，在冬天，當(dāng)氣溫降到零攝氏度以下，如果你到戶外挖土，就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)松軟的土地現(xiàn)在變得十分堅(jiān)硬，一鍬下去往往只留下一個(gè)白點(diǎn)。

細(xì)心的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，在這些堅(jiān)硬的土里面含有一些小冰晶，而且如果你不泄氣繼續(xù)挖下去，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這層堅(jiān)硬的土并不十分厚，在它下面還是比較松軟的土。這層含有冰晶的土就是凍土。

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01

為什么會(huì)出現(xiàn)凍土？

土壤里面或多或少都含有水分，當(dāng)溫度降到零度或零度以下，土壤里的水分就會(huì)凝固成冰，將土壤凍結(jié)，這樣就產(chǎn)生了凍土。

但是為什么我們看到的凍土僅僅是一層，而不是全部?jī)鼋Y(jié)呢？

我們腳下的大地有一個(gè)很特別的性質(zhì)，那就是：

在它表面，溫度是隨深度的增加而降低的，但是到了一定的深度，它的溫度就不再降低，而是常年保持一個(gè)基本恒定的溫度?？茖W(xué)家將這個(gè)層稱為恒溫層，恒溫層下面的土層因?yàn)樵絹?lái)越接近地心，溫度反而逐漸升高。

這樣一來(lái)，我們就可以得到結(jié)論：凍土就是一種低于零攝氏度并且含有冰的特殊土體。

所以說(shuō)，凍土不同于普通的黃土、黑土和紅土，它是一種被凍結(jié)的土，被凍結(jié)的可以是黑土，也可以是黃土，當(dāng)然，被凍結(jié)的紅土少一些，因?yàn)榧t土大多存在于南方，而南方溫度低于零攝氏度的時(shí)候不多。

土地溫度隨深度的變化。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]

02

凍土可不止一種

我們上文所說(shuō)的凍土只是凍土的一種，當(dāng)天氣變暖時(shí)，這種凍土就會(huì)融化，我們稱這種凍土為季節(jié)凍土。

除此之外，有些地方還有一種能夠持續(xù)多年不化的凍土，那就是多年凍土。在北極或者青藏高原，因?yàn)槟抢锏臏囟瘸Ｄ甓荚诹銛z氏度度以下，凍土就會(huì)常年不化，即使在比較溫暖的年份，融化的也僅僅是表面一小層。

多年凍土。圖片來(lái)源：維基百科

03

我國(guó)的凍土分布

我國(guó)的多年凍土分為高緯度多年凍土和高海拔多年凍土。

高緯度多年凍土主要集中分布在大小興安嶺，面積為38~39萬(wàn)平方千米。高緯度多年凍土是歐亞大陸多年凍土南緣，平面分布服從緯度地帶性規(guī)律，即海拔越高的地方凍土面積越大，厚度越厚。

高海拔多年凍土分布在青藏高原、阿爾泰山、天山、祁連山、橫斷山、喜馬拉雅山，以及東部某些山地，如長(zhǎng)白山、黃崗梁山、五臺(tái)山等。高海拔多年凍土的形成與存在受當(dāng)?shù)睾０胃叨鹊目刂啤?/p>

喜馬拉雅山。圖片來(lái)源：維基百科

04

多年凍土之旅

現(xiàn)在讓我們由松嫩平原北部城市嫩江出發(fā)，自南向北做一次世界多年凍土的考察。

在嫩江，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多一塊一塊的凍土區(qū)域，這表明我們已經(jīng)到達(dá)了多年凍土的南界。我們繼續(xù)北上，到達(dá)我國(guó)鐵路的最北端，就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)呈塊狀出現(xiàn)的凍土已經(jīng)連成了一片，凍土厚度也增加到了50~120米。

繼續(xù)往北走，進(jìn)入北極圈，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)的參天古樹(shù)不見(jiàn)了，隨之而來(lái)的是一片苔原景色，在這里，凍土厚度已經(jīng)增加到了200~600米，有的地方甚至達(dá)到了1000米。

再往北走就到了此行的終點(diǎn)——北冰洋沿岸，這里的氣候極為嚴(yán)寒，凍土層厚達(dá)400~900米，這里是世界上凍土厚度最厚的地方，最厚處可達(dá)1400米。

當(dāng)然，除了這些地方，還有很多地方存在凍土。因?yàn)槟习肭蜿懙孛娣e少，所以多年凍土主要分布在亞歐大陸和北美洲的北部。我們還知道，越往高處溫度就越低，因此一些高山上的溫度常年也低于零攝氏度，所以中低緯度的高山和高原上也存在多年凍土，如美洲的安第斯山脈、非洲的乞立馬扎羅山等。

全球冰凍圈，其中圖示部分的后3項(xiàng)為全球永久凍土分布。圖片來(lái)源：聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署

在生活中，我們認(rèn)識(shí)凍土的機(jī)會(huì)并不是很多，但是厚層地下冰是各類工程建筑物遭受破壞的主要原因，凍土區(qū)生態(tài)又十分脆弱，極易受外界的干擾破壞。因此，凍土研究是一個(gè)十分有必要的任務(wù)，這能夠幫我們維護(hù)凍土生態(tài)安全、促進(jìn)凍土區(qū)重大工程建設(shè)和預(yù)防災(zāi)害。讓我們一起了解凍土，保護(hù)凍土吧。

參考文獻(xiàn)：

[1] Ashrafian, Touraj & Moazzen, Nazanin & Haghlesan, Masoud. (2011). Human Comfort in Underground Buildings.

作者｜地球故事團(tuán)隊(duì)

本文由科普中國(guó)出品，中國(guó)科普博覽監(jiān)制

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