热融湖形成前后土壤年吸热量与放热量的关系?

指在多年冻土和冰川区,由于气温和地温升高,部分冰块融化,产生类似石灰岩区的岩溶现象。如冰洞、冰塔、热融坍陷、热融洼地等。是由地下冰融化而造成的地面下沉和滑塌,又称热融。热喀斯特现象广泛分布在冰缘地区。热喀斯特可分为两种,即热融沉陷和热融滑塌。

1、热融沉陷:主要产生在平坦地面,冻土层内地下冰融化使地面发生沉陷,出现沉陷漏斗、浅洼地,如果洼地集水成湖,称热喀斯特湖,也称热融湖;广泛分布于多年冻土发育的平原或高原地区。

2、热融滑塌: 主要发育在斜坡地面,由于坡地冻土层地下冰融化后饱含水分,使土体沿融冻面滑动,称热融滑塌。形态有新月形、长条形、围椅状、枝叉形等。其活动具明显的周期性,如中国大兴安岭北部、祁连山东部的热融滑塌,始于每年春季,夏季达高峰,秋季逐渐停止。

由于自然营力和人为破坏,破坏了多年冻土的热平衡,造成地表的凹陷。成为热融沉陷,当凹地有积水时,成为热融湖塘。

热融湖塘具体的形成过程:

夏季:活动层融化,融水和降水顺着裂隙下渗,到永动层上部再次冻结,使得裂隙中的冰体积逐渐变大,根据裂隙形态,冰会冻结成上大下小的锥形。

冬季,活动层不均一冻结膨胀使得地表凹凸不平,形成小丘。

③多边形土(冬季:冻结、收缩、开裂)

④自然、人为原因改变了地表状况,气候变暖或地下冰暴露,使得地下冰融化,地表塌陷成凹坑,水分汇集,形成热融湖塘。

可将该过程分为几个阶段:

1、形成前:多年冻土层稳定,地下冰未融化。

2、初始期:地下冰或多年冻土受热融化,地表下陷,地表水汇聚。

3、成熟期:湖盆大量蓄水,向周围和下方冻土提供热量。向外,湖岸坍塌后退,湖面不断扩大;向下,湖泊最深可达多年冻土层下限。

4、消亡期:持续扩张的热融湖可能与径流或相邻湖盆相遇,进而排水。一旦开始排水,湖泊即停止生长,被水生植物、泥炭、沉积物等填满,最终消失。

热融湖主要分布在哪里?

要了解热融湖的分布,不得不提到冻土。

冻土是指处于零摄氏度以下,并含有冰的各种岩石和土壤。

按照冻结的持续时间可将冻土分为:

此类冻土受天气变化影响,暂时冻结,不久便会融化。

是指冬季冻结、春季融化的岩土。其冻土层深度由自然地理条件和土壤物理特性等因素决定。

③多年冻土又称“永久冻土”,指多年(两年以上)连续保持冻结的岩土。

在空间分布上,按照某一地区多年冻土所占面积比例,可将冻土分为连续冻土、不连续冻土以及零星的斑状和岛状多年冻土。

热融湖一般是多年冻土局部融化而产生的,那我们找到多年冻土的分布区,就不难发现热融湖的分布地区。

从全球范围来看,多年冻土主要分布在环北极圈地区、蒙古高原和青藏高原等地区。

“世界的屋脊”青藏高原,它有着低纬地区面积最大、海拔最高的多年冻土区,面积约150万平方公里,平均厚度在100米左右,相对于环北极圈冻土带来说,青藏高原冻土带的厚度更薄,土壤温度变化更大,因此热融作用明显,成为热融湖分布的重要地区。

热融湖对环境有什么影响?

我们通过一个视频来了解热融湖对环境的影响。

若从做题的角度来看,我们可以将它简单划分为对地球四大圈层的不同影响。

一方面,改变地表形态。

首先,热融湖会导致多年冻土层融化,地表塌陷,湖岸坍塌后退,破坏冻土层的稳定。

其次,热融湖塘的融化具有连锁性,所以热融湖通常成片出现,从远处或高空望去,就像满天繁星一样,形成美丽的“星宿海”。

另一方面,改变土壤物理化学性质。

由于热融湖区土壤水分发生变化,所以冻土的土壤质地、含水量 、容重以及土壤养分都发生了强烈改变。

热融湖大量蓄水形成湖泊,局地蒸发和降水将受到影响,且当湖泊面积扩大时,与其他湖泊和径流相贯通,地表水和地下水的水文状况也会随之发生改变。

热融湖演化过程中,积累在冻土层中的有机物分解释放出甲烷等温室气体,使湖塘出现冒泡的现象。当湖面冰封时,一个个甲烷气泡被冻结在透明的冰层中,出现与“气泡湖”相同的景观。

往期推文链接:【一题一世界】(006)冰泡湖、蓝冰(视频+典题)

有研究表明,热融湖加快了冻土的融化速度,使土壤中储存的碳大量释放,加剧了全球变暖。

热融湖演化过程破坏了地表植被根系的物质基础,而且,地面沉陷、土壤流失会严重破坏植被的根系,并对当地的生态系统造成极大的影响。

冻土融化后,会将原来封冻的古老微生物、病毒等释放出来,影响生态环境。

另外,热融湖会影响人类的工程建设。

随着冻土区道路、输油管线等线性工程的大量修建,热融湖作为一种工程地质灾害,会显著影响工程基础的热稳定性,诱发冻土地带路基沉陷、变形等,危害工程安全。

2021年广东高考真题选修题

热融湖是因热融作用引起地表塌陷形成的凹坑集水而成。近年来,我国青藏高原上的热融湖发展迅速,在一些地区形成了繁星一样的“星宿海”,冬季湖泊冰面可见一串串甲烷气泡冻结在冰层中。有些热融湖也会出现停止生长现象,湖盆会被水生植物、泥炭和沉积物充填。图7示意青藏高原热融湖景观。

分析青藏高原热融湖的发展对当地自然地理环境的影响。

参考答案:水域面积增加,改变水循环和局地小气候;生物多样性增加,陆地和水生生态系统改变;改变地表微地貌形态和土壤结构;增加甲烷等温室气体排放;湖盆中的水生植物、泥炭和沉积物,有一定的固碳、储碳作用。

解析:对自然地理环境的影响从气候、地貌、水文、土壤、植被等方面考虑。热融湖的发展首先是增加了湖泊面积,水域面积的增加可以改变水循环和局地小气候,增加生物多样性,其次,地面湖泊增多,也改变了地表微地貌和土壤结构。冬季湖泊冰面可见一串串甲烷气泡冻结在冰层中说明热融湖会产生甲烷,增强温室效应;有些热融湖也会出现停止生长现象,湖盆会被水生植物、泥炭和沉积物充填,说明热融湖有一定的固碳、储碳作用。

1、阅读图文材料,完成下列要求。

多年冻土分为上下两层,上层为夏季融化、冬季冻结的活动层,下层为多年冻结层。由于全球变暖,环北极圈多年冻土已开始退化,在平原地区,随着地下冰(冰楔)融化,地表土壤失去支撑,从而形成滑塌、沉降等地貌,在平坦的地区逐步发展成为热融湖塘(下图);高寒山地热融滑塌多发育于阳坡。热融滑塌使得土壤中有机碳分解速率加快,部分碳转化为温室气体排放到大气中,进一步加剧全球变暖。

(1)推测多年冻土退化的具体表现。

(2)说明热融湖塘的形成扩张过程。

(3)分析高寒山地阳坡发育热融滑塌的原因。

(4)简述热融滑塌加剧全球变暖的作用机制。

【答案】1)土温升高;冻土面积缩小;冻土活动层厚度增加;地表出现热融滑塌、沉降(热融湖塘);冻土分布纬度升高等。

(2)夏季气温升高,冻土活动层融化;水分顺着裂隙下渗冻结形成冰楔;冰楔体积增大挤压裂隙周边土层使之松散;随着气候变暖,冰楔上部融化;地表土壤失去支撑,地表塌陷形成洼地;水(或地下水、雨水)在洼地汇集;水体吸收热量后(或蓄热多)加剧边坡冻土融化滑塌,热融湖塘逐步扩张。

(3)阳坡接受太阳辐射多温度高,冻土消融快;山坡坡度较大,重力作用强,冻土消融后易于发生滑塌。

(4)热融滑塌使下部冻土出露地表;接受光照和热量增加,微生物加速有机碳分解,温室气体排放量增多(或冻土蓄闭的二氧化碳逸出);热融滑塌导致地表植被遭到破坏,温室气体吸收减少。

【解析】本题以环北极圈多年冻土融化为背景,考查全球变暖对冻土的影响、热融湖塘景观的形成扩张过程、山地热融滑塌发生的原因以及热融滑塌加剧全球变暖的作用机制。综合考查分析图文材料的能力。

(1)材料“多年冻土分为上下两层,上层为夏季融化、冬季冻结的活动层,下层为多年冻结层。由于全球变暖,环北极圈多年冻土已开始退化”,说明全球变暖导致冻土尤其是上层的土温升高;由于夏季融化,使冻土的面积缩小;冻土活动层即上层厚度增加;冻土分布纬度升高;材料“地表土壤失去支撑,从而形成滑塌、沉降等地貌,在平坦的地区逐步发展成为热融湖塘(下图);高寒山地热融滑塌多发育于阳坡”,说明地表出现热融滑塌、沉降(热融湖塘)等景观。

(2)地貌景观的形成一般从特殊位置、物质条件和动力条件分析。读右图,热融湖塘出现在活动层,由于夏季气温升高,冻土活动层融化;然后融化的水分顺着裂隙下渗冻结形成冰楔;冰楔体积增大,挤压裂隙周边土层,使之松散;结合材料“在平原地区,随着地下冰(冰楔)融化,地表土壤失去支撑,从而形成滑塌、沉降等地貌”,后来随着气候变暖,冰楔上部融化;地表土壤失去支撑,地表塌陷形成洼地;水(或地下水、雨水)在洼地汇集,热融湖塘由此形成。后来水体吸收热量后(或蓄热多)加剧边坡冻土融化滑塌,热融湖塘逐步扩张。

(3)读题,关键词热融、滑塌,分别予以解释:阳坡接受太阳辐射多,山体表面温度高,夏季冻土消融快;又由于山坡坡度较大,在重力作用下,冻土消融后易于发生滑塌。

(4)全球变暖从温室气体排放和吸收两大分面分析。材料“热融滑塌使得土壤中有机碳分解速率加快,部分碳转化为温室气体排放到大气中,进一步加剧全球变暖”,结合第1问结论,说明热融滑塌使下部冻土出露地表;在夏季地表接受光照和热量增加,使冻土中的微生物活动加剧,加速分解土壤中的有机碳,温室气体排放量增多(或冻土蓄闭的二氧化碳逸出);热融滑塌过程中同时导致地表植被遭到破坏,使温室气体吸收减少。

【点睛】第1问结合材料从冻土厚度、温度、分布位置、面积等方面分析;第2问结合材料地貌景观的形成一般从特殊位置、物质条件和动力条件分析;第3问对热融、滑塌分别予以解释;第4问全球变暖从温室气体排放和吸收两大分面分析。

2. 阅读图文材料,完成下列问题。

热融湖是多年冻土区地下冰融化引起地表塌陷形成的凹坑集水而成。冻土是指0℃以下含有冰的各种岩石和土壤。活动冻土层是指多年冻土区夏季融化而冬季冻结的地表层。多年冻结层是指常年处在冻结状态的冻土层,该层中常含有冰楔(水渗入冻土裂隙中冻结成的脉状冰)。近年来,青藏高原的热融湖发展迅速。图1示意冰楔对热融湖形成的作用,图2示意热融湖的扩张及其对碳元素迁移的影响。

(1)指出多年冻土层中冰楔形成的主要季节,并说明冰楔的形成过程。

(2)分析近年来青藏高原热融湖数量增多的原因。

(3)说明热融湖不断增多和扩张对地球大气圈的影响。

【答案】(1)夏季:夏季温度高,冻土区活动层融化,水分(融水、降水和地表水)顺着多年冻结层的裂隙下渗,遇冷凝结形成冰楔。谭老师地理工作室综合整理

(2)近年来伴随全球气候变暖,地温上升,多年冻结层中更多冰楔(地下冰)融化,冻土体积变小,地表塌陷形成的凹坑增多,集水形成的热融湖增多。

(3)加剧冻土融化,释放到大气中的甲烷、二氧化碳等温室气体增多,加剧全球变暖。

【解析】本题以热融湖的形成和影响为材料,涉及全球将气候的原因及影响、地理环境的整体性等知识。重点考查学生获取和解读信息、调动和运用知识的能力,体现了综合思维及地理实践能力的学科素养。

(1)由材料可知,冰楔是水渗入冻土裂隙中冻结成的脉状冰;读图可知,形成冰楔的水来自多年冻土层上部的活动冻土层。结合材料“活动冻土层是指多年冻土区夏季融化而冬季冻结的地表层”可知,活动冻土层融化的季节应是夏季。“冰楔是水渗入冻土裂隙中冻结成的脉状冰”,因此多年冻土层中形成冰楔首先是活动冻土层融化,然后是融水沿裂隙下渗冻结。夏季地温高,活动层融化,融水和降水顺着裂隙下渗,到永动层上部再次冻结,使得裂隙中的冰体积逐渐变大,根据裂隙形态,水会冻结成上大下小的锥形冰体,形成冰楔。

(2)“热融湖是多年冻土区地下冰融化引起地表塌陷形成的凹坑集水而成”,因此形成热融湖应从热、融、湖三个方面考虑。近年全球气候转暖,引起冻土受热增加,地下冰或多年冻土层发生局部融化,冻土体积变小,地表土层随之沉陷而形成热融沉陷,这些凹陷积水后便形成了湖塘。

(3)由图2可知,热融湖演化过程中,积累在冻土层中的有机物分解释放出甲烷、二氧化碳等温室气体。温室气体会从土层进入大气层,这会导致大气对地表辐射的吸收能力增强,保温作用强,形成温室效应,加剧全球变暖。谭老师地理工作室综合整理

3. 阅读图文材料,完成下列要求。

热融湖塘是高纬度冻土发育地区形成的湖泊。部分高纬度针叶林区的地下有大量冰楔发育,这是形成热融湖塘的必要条件。热融湖塘的形成过程,首先是冰楔大量融化,土壤温度升高,微生物大量发育,热融湖塘在扩张时从周边环境中吸收氮、磷和二氧化碳,并以甲烷的形式向空气中释放出大量的温室气体。持续扩张的热融湖塘可能与径流或相邻湖盆相遇,进而排水,水生植物生长。热融湖塘完全排水后,湖底的泥炭和水生植物等出露。热融湖塘的扩张以湖岸坍塌为主要形式,湖边多形成倒向热融湖塘的“醉树”(树木歪斜)景观。下图为热融湖塘示意图。

(1)说出冰楔在热融湖塘形成过程中所起的作用。

(2)分析热融湖塘岸边的“醉树”多倒向热融湖塘的原因。

(3)简述热融湖塘对自然界碳循环影响。

(4)有人建议在热融湖塘中发展水产养殖。请从下列两方面选择其一作答:方面①热融湖塘发展水产养殖的限制条件。方面②热融湖塘发展水产养殖的意义。

【答案】(1)冰楔融化,为热融湖塘提供水源;冰楔融化导致周边冻土坍塌;水源地径流量大,需水量小,可调水量大。

(2)热融湖塘扩张以湖岸坍塌为主要形式;湖岸坍塌后,坡面位置比坡体内部更易下滑;滑体上的树木向滑动方向倾斜,从而使热融湖塘岸边的“醉树”多倒向热融湖塘。

(3)地下冰楔融化,土壤温度升高,微生物活动增强,碳排放增加;湖泊扩张过程中,向空气中释放甲烷气体,增加碳排放;湖水排放后,水生植物开始发育,吸收空气中的二氧化碳,将碳固定蓄积在湖底,减少碳排放。

(4)方面①:热融湖塘纬度高,温度低,不利于鱼类生长;热融湖塘的湖岸经常坍塌,不利于鱼类的养殖、捕捞;热融湖塘反复发生冻融作用,湖泊水位不稳定。方面②:热融湖塘发展水产养殖,鱼类品质高,市场需求量大;能够增加热融湖塘地区的就业,带动热融湖塘地区的经济发展;能够带动旅游业等相关产业的发展。

【解析】本题以热融湖塘为背景,涉及湿地的相关知识,考查学生信息分析能力和综合思维的素养。

(1)根据题意,热融湖塘的水源主要来自于冰楔融化。而冰楔融化不仅为热融湖塘提供了水源,还会导致周边冻土坍塌,为热融湖塘的形成提供了空间。而热融湖塘位于高纬度地区,水源地径流量大,需水量小,可调水量大,大量冰楔冻融,为热融湖塘形成提供充足的水源和空间。

(2)热融湖塘岸边的“醉树”多倒向热融湖塘的主要原因在于“醉柳”下的土地向着湖面方向倾斜,与湖岸的坍塌有关。根据题意,冰楔大量融化会导致湖岸坍塌,热融湖塘得以扩张。而湖岸坍塌后,坡面比含有大量冰楔的坡体内部更容易下滑。滑体上的树木会向着滑动方向倾斜,即向湖面方向倾斜,从而导致了热融湖塘岸边的“醉树”多倒向热融湖塘。

(3)参与到碳循环当中,主要从碳排放和碳吸收两个方面入手。根据题意,楔大量融化,土壤温度升高,微生物大量发育,微生物大量发育活动,会增加碳排放。其次,热融湖塘在扩张时从周边环境中吸收氮、磷和二氧化碳,并以甲烷的形式向空气中释放出大量的温室气体,也增加了碳排放。而。持续扩张的热融湖塘可能与径流或相邻湖盆相遇,进而排水,水生植物生长,热融湖塘完全排水后,湖底的泥炭和水生植物等出露,可以吸收大量的二氧化碳,从而增加碳吸收。

(4)方面①热融湖塘发展水产养殖的限制条件主要从湖塘与径流或湖盆相连而排水,水产养殖不稳定考虑。如热融湖塘纬度高,温度低,不利于鱼类生长;热融湖塘的湖岸经常坍塌,不利于鱼类的养殖、捕捞;热融湖塘反复发生冻融作用,湖泊水位不稳定。方面②热融湖塘发展水产养殖的意义主要从当地热融湖塘水资源的角度考虑。热融湖塘发展水产养殖,鱼类品质高,市场需求量大;能够增加热融湖塘地区的就业,带动热融湖塘地区的经济发展;能够带动旅游业等相关产业的发展。

4.阅读图文资料,完成下列要求。(14分)

永久冻土区是一个特殊的地理单元,它分为上下两部分,下面是永冻层(四季不化),上面是活动层。考察发现,冬季冻土活动层冻结、收缩、开裂,从水平方向看,地表被分割成了多边形网状,即多边形土(图9);从垂直方向看,活动层和永冻层上部出现的裂隙中就会形成冰楔(图10)。由于气温变化、大量积水或人们改变冻土环境等原因,导致冰楔融化,地面开始坍塌,热融湖塘开始出现,湖水吸热,传到周边,继续引起周边冰楔融化和下面冻土融化,热融湖塘开始扩大,热融湖塘扩张以湖岸坍塌为主要形式。热融湖塘里的甲烷气泡上升过程中,被冰封住,形成美丽的冰泡湖

(1)说明永久冻土区冰楔的形成过程。(6分)

(2)分析永久冻土区热融湖边出现“醉树(树木歪斜)”现象的原因。(4分)

(3)推测永久冻土区热融湖塘甲烷气泡的来源。(4分)

【答案】 (1)冬季地表冻结,土壤开裂形成裂隙;活动层融化,融水和降水顺裂隙下渗;水分到达 永冻层后冻结形成冰楔。(6分

2)冻土活动层消融,土质松软;地下为永久冻土,树木根系较浅;热融湖湖岸坍塌,树木容易倒伏。(答对两点即可得4分)

3)热融湖水生植物在湖中生长,其有机体死亡、腐烂后转化为甲烷气体排放出来。(4分)

【解析】(1)本题以永久冻土区的形成为材料背景,主要考查永久冻土区冰楔的形成过程,以及自然地理现象的形成原因。难度相对较大,需要调动所学知识,并从材料图文信息中获取关键的信息,再结合题目要求进行分析。考查了学生灵活运用基础知识,从材料获取地理信息,运用地理原理分析并解决问题的能力。根据材料信息,从垂直方向看,活动层和永冻层上部出现的裂隙中就会形成冰楔。可知,形成冰楔首先要有地表裂隙,然后水源顺着裂隙下渗,再冻结形成冰楔。结合该地所处的环境可知,主要 是因为冬季地表冻结,导致土壤开裂形成裂隙。根据材料永久冻土区是一个特殊的地理单元,它分为上下两部分,下面是永冻层(四季不化),上面是活动层。当活动层融化时,融水和降水顺着土壤裂隙下渗。之后水分到达永冻层后因温度低而冻结形成冰楔。

5.阅读图文资料,完成下列要求。(16 分)

多年冻土,是指持续多年冻结的土石层。一个典型的多年冻土地表有一些覆盖物(土壤或植被),这一层一般会季节性的消融和冰冻,温度变化较为剧烈,所以叫活动层。在活动层之下是多年冰封的岩石或土壤,即多年冻土,它们的温度较为稳定,维持在 0℃以下。图9为冬季和夏季冻土层与活动层的垂直方向地温分布图。在多年冻土分布区,地表水周期性注入到裂隙中再冻结,促使裂隙不断扩大,冰体填充裂隙,剖面呈楔状,称为冰楔(图10)。

(1)描述多年冻土区地温在垂直方向上的分布特点。(4 分)

(2)概括冰楔形成的条件。(6 分)

(3)简述多年冻土区冰楔不断展宽的过程。(6 分)

(1)冬季地温随深度增加而升高(1分),活动层和冻土层低于℃ ,不冻层高于0℃(1分);夏季地温随深度的增加先降后升(1分),活动层和不冻层大于0℃,冻土层小于0℃(1分)。(2)严寒的气候条件(2分);有深人到冻土层(永冻层)中的裂隙(2分);冰楔围岩具有可塑性(2分)。

(3)寒冷季节,冻土体积不均衡膨胀,原有的裂隙不断扩大(2分);温暖季节,上部活动层的冰融化,裂隙中注入水分(2分);寒冷季节再次到来,水在裂隙中冻结、膨胀,围岩不断受挤压变形,冰楔不断展宽(2分)。

【解析】(1),根据图示信息,分层、分类描述地温在垂直方向的变化。冬季地温随深度增加而升高,活动层和冻土层温度在0 以下,不冻层温度在0 以上;夏季地温随深度的增加先降后升,活动层和不冻层温度都在0 以上,冻土层温度小于0 。在冻土层一定深度以下,冬季和夏季地温一样。第(2),根据题意可知,在多年冻土分布区,地表水周期性注入到裂隙中,在严寒的气候条件下再冻结,促使裂隙不断扩大,冰体填充裂隙,剖面呈楔状,所以气候寒冷、冻土层有裂隙、冰楔围岩具有可塑性是其形成的必要条件。第(3),结合上题分析,冰楔不断拓展与地表活动层有关,与地温季节变化密切相关,冬季气候寒冷,冻土体积不均衡膨胀,原有的裂隙不断扩大,夏季气温升高,上部活动层的冰融化,裂隙中注入水分;等到冬季再次来临时,水在裂隙中冻结、膨胀,体积增大,围岩不断受挤压变形,这种现象反复出现,多年冻土区冰楔不断展宽。

四、近年来,随着全球变暖北极冻土区气温升高造成冻土融化。由于这种融化作用形成的地貌,与石灰岩地区岩溶作用形成的地貌很相似,故称为“热喀斯特”作用 ;由其形成的低洼地积水成湖,称为“热喀斯特”湖。研究人员在北极地区11个“热喀斯特”湖 72个地点捕获了湖底冻土层释放的甲烷气泡(如下图所示)。

分析“热喀斯特”作用对北极地区生态环境的影响。

答案:“热喀斯特”作用使冻土融化,形成湖泊(2分) ;湖泊的形成加快冻土融化过程(2分) ;冻土融化过程释出甲烷温室气体(2分) ; 促进全球进一步变暖, 形成恶性循环(2分) ;冻土融化将原来封冻的古老微生物、病毒等释放出来,影响生态环境(2分)

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"星星点点的湖泊,像被随手撒落的钻石,镶嵌在天鹅绒般质地的高原草甸中,好一幅沁人心脾的美景,让人油然而起诗意——“星宿海”,这样的名字才撑得起这片美景。"

--——单之蔷《热融湖塘里的康德》

“星宿海”散落在平均海拔4500多米的青藏高原上,这里分布着我国规模最大的多年冻土区。

青藏高原气候严寒,无法生长出高大乔木,地表主要生长着高寒草甸植被,这些植被根系发达,交织成了一个个柔韧而富有弹性的小草墩。

夏季地表热量异常,导致地下冰融化,地表就会出现坍塌凹陷,最终融水和降水汇集到凹陷中,就形成了湖泊,按照成因,它叫做“热融湖塘”

热融湖塘常成群出现,远远望去,就像璀璨的星空一般,从景观角度,它叫“星宿海”。

热融湖塘是在富冰多年冻土地区,在多种因素(自然和人为)影响下,地下冰发生融化,活动层变厚,随后地表发生塌陷形成洼地,逐渐积水后所形成的的塘或池。

湖水的潜热会进一步融化周边冻土和地下冰,导致湖塘的扩张和加深。

热融湖塘的形成和发展是冻土区的独有地貌。要了解热融湖的分布,不得不提到冻土。

冻土指的是温度在0℃以下,含有冰的土壤或者岩土。

按照冻结时间长短,冻土可以分为短时冻土、季节冻土和多年冻土。

短时冻土是指冻结时间在数小时至半个月之间的土壤;

季节冻土是指冻结时间在半个月至数月之间的土壤;

多年冻土是指冻结时间在数年至数万年之间的土壤。

多年冻土一般存在于地下一定深度内,用肉眼无法直接观测到。

冻土区气候严寒,地表植被以苔藓、地衣为主,边缘地带可能会生长出矮小的云杉、落叶松等,降水较少的冻土区植被以多年草本植物为主。

多年冻土是寒冷气候的产物,分布于高纬度和高海拔地区,例如俄罗斯、加拿大、美国的阿拉斯加等环北极圈地区,蒙古国和我国东北等高纬度地区以及青藏高原、天山、阿尔泰山等高海拔地区。

多年冻土主要分布在北半球,因此通常所说的多年冻土,主要指北半球的陆地多年冻土。

实际上,赤道附近乞力马扎罗山、南美的安第斯山和南极地区也有一些多年冻土分布,只是这些地区的多年冻土面积较小。

在全球气候变暖背景下,多年冻土出现了明显的退化,而寒冷地区包括北极和青藏高原等地区的变暖速度是全球平均变暖速度的2-3倍,这些地区也正是多年冻土的主要分布区。

热融湖塘是冻土退化的最明显的表现形式之一。

青藏高原有着低纬度面积最大、海拔最高的多年冻土区,相对环北极圈冻土带来说,青藏高原冻土带的厚度更薄,因此热融作用明显,成为热融湖塘分布的重要地区。

青藏高原热融湖分布图(图片出处:陈旭.青藏高原热融湖塘分布及其区域变化特征)

三、热融湖塘的生长和演化过程

热融湖塘最初的是从多边形土开始的,多边形土是一种冰缘地貌(冰川地区边缘地带的各种地貌),虽无冰川覆盖,但是地表在反复冻融作用(冻结、收缩、开裂)下,

从水平方向看,地表被分割成了多边形网状,叫“多边形土”,

从垂直方向看,活动层出现了裂隙,被碎冰和碎石填充,形成冰楔。

多边形土下面冰楔的融化是热融湖塘的最初发育形态。

热融湖塘的生长演化过程:

热融湖塘的演化是多年冻土融化引起的沉积物再分配过程。

在外观上,这样凹陷不平的表面和喀斯特地区崎岖的地表有些类似,所以又称为“热喀斯特湖”

但两者的成因不同,喀斯特地貌是流水侵蚀可溶性岩石而形成的,而热喀斯特地貌是地下冰融化地表下陷而形成的。

热喀斯特地貌具体表现形式主要有热融沉降和热融滑塌等。

四、热融湖塘对地理环境的影响

热融湖塘会导致多年冻土层融化,地表塌陷,湖岸坍塌后退,破坏冻土层的稳定。

(2)改变土壤物理化学性质

由于热融湖区土壤水分发生了变化,所以冻土的土壤质地、含水量 、容重以及土壤养分都发生了强烈改变。

(1)改变地表和地下水文状况

在多年冻土区域地下冰起着隔水层的作用,全球变暖导致的多年冻土退化,必然会导致多年冻土区土壤水分的改变,进而改变地表水的产流和汇流过程。

多年冻土的存在对于地下水的流通起到阻隔作用,因此地下水循环有着特定的循环路径。

热喀斯特地貌形成融区后,地下水原有的流通路径就会改变,比如在某些地方可能出露成泉或汇集成湖。谭老师地理工作室综合整理

热融湖塘同时还会对局地水汽循环产生影响。

湖塘水体蒸发增加,形成水汽后在局部又会以降水的形式返回地面。如青藏高原大部分水汽来源是长距离的印度季风输送带来的,但热融湖塘也可以为局地水汽循环提供水汽。

热融湖加快了冻土的融化速度,使土壤中储存的碳大量释放,加剧了全球变暖。据研究发现热融湖塘是温室气体的一个重要来源。

热融湖塘形成后,陆地生态系统转变成水生生态系统,原有的陆地植被淹没,周边土壤也随着湖塘发展而不断发生侧向崩塌进入水体。热融湖塘经过一定时期后,水体中会出现许多浮游植物和沉水植物之类的水生植物。

这些沉水植物对于湖水的营养盐和碳循环方面可能有着重要作用。此外,冻土融化后,会将原来封冻的古老微生物、病毒等释放出来,影响生态环境。

热融湖塘作为热源向周围多年冻土提供持续的热流,导致热融湖塘的面积和深度随时间而增加。

热融湖塘的融化是连锁性的,一出现就会连成一片,就像多米诺骨牌一样,现在一些热融湖已经逼近了青藏铁路。

大量热融湖塘的形成,导致工程路堤下冻土承载力下降。

五、热融湖塘给我们的思考

随着全球变暖,多年冻土层的融化,成片热融湖塘的出现,对人类来说这绝对不是一件好事,一旦气候的平衡被打破,一系列的连锁反应会导致环境的变化无法挽回。

关于热融湖塘和温室气体的关系,已经成了备受关注的科学问题, 我们在欣赏美的同时,也该更多地关注一下它对生态环境的意义。

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