第五节 冰雪覆盖与气候
冰雪覆盖（冰雪圈）是气候系统组成部分之一，它包括季节性雪被、高山冰川、大陆冰盖、永冻土和海冰等。由于它们的物理性质与无冰雪覆盖的陆地和海洋不同，形成一种特殊性质的下垫面。它们不仅影响其所在地的气候，而且还能对另一洲，另一半球的大气环流、气温和降水产生显著的影响，并能影响全球海平面的高低。在气候形成和变化中冰雪覆盖是一个不可忽视的因子。
一、世界冰雪覆盖概况
冰雪覆盖既需要冰点以下的低温，还必须有充足的固态降水，以维持雪和冰的供应。图6·35给出全球平均气温、平均降水量和雪线高度随纬度的变化。所谓雪线是指某一高度以上，周围视线以内有一半以上为积雪覆盖且终年不化时的高度（Snow line）。雪线高度主要因纬度而异。由图6·35可见，全球最大雪线高度并不出现在赤道，而出现在南北半球的热带和副热带，特别是在其干旱气候区。因为这些干旱气候区降水供应少，晴天多，又多下沉气流，积雪比较容易融化，而赤道地区降水量大、云量多，日照百分率不如热带、副热带干旱区大的缘故。随着纬度的继续增高，气温愈益降低，在总降水量中雪量的比例逐渐增大，冬长夏短，雪线乃逐渐降低。到了高纬度，长冬无夏，地面积雪终年不化，雪线也就降到地平面上。
在同纬度的山地，雪线高度可因种种条件各不相同。例如在冬季，降雪多的地区雪线比较低，在降水集中于夏季的地区，雪线就比较高；向阳坡的积雪比背阳坡易于融化，向风坡的积雪易被吹散，背风坡积雪易于积存；向海洋的湿润坡降雪量大于向内陆的干旱坡；这些都会导致不同坡向雪线高低不同。例如喜马拉亚山南坡雪线高度平均位于3900m，北坡平均位于4200m，个别地区雪线高达6000m。
地球上各种形式的总水量估计为1384×106km3，其中约有2.15％是冻结的。就淡水而言，几乎有80％—85％是以冰和雪的形式存在的。自1966年秋季开始，人造卫星提供了连续的、大范围的冰雪覆盖资料。从平均值看来，全地球约有10％的面积为冰雪所覆盖。现代地球冰雪圈各组成部分所占面积的年平均值如表6·16所示。
大陆雪盖以季节性积雪为主，夏季亦有积雪，但面积大为缩小，有时有的地区积雪可维持数年之久，但不稳定。如果积雪长期维持则会转变为大陆冰盖又称大陆冰原。南极冰原是世界上最大的冰原，面积达13.6×106km2，格陵兰冰原面积约为1.8×106km2，山岳冰川的面积合计约为0.5×106km2，三者冰体的体积之比约为90∶9∶1。永冻土分布在高纬，欧亚大陆和北美大陆的高纬地区，其最大深度在西伯利亚为1400m，在北美为600m。
海冰主要指在北冰洋及环绕南极大陆的海洋中，漂浮在海上的冰。海冰覆盖在海面并不结成一个整体，而是分裂成块，冰块之间为水体。愈接近极区水体愈少，愈到低纬冰块所占比例愈小。
根据人造卫星探测资料，全球冰雪覆盖面积有明显的季节变化和年际变化。表6·17列出南北半球及全球海冰和大陆积雪各月平均值。由此表可见，北半球海冰和雪盖面积均以2月为最大，8月为最小。2月海冰面积相当于8月的2倍强，雪盖面积更相当于8月的10倍有余。南半球海冰面积以9月为最大，2月最小，其9月海冰面积约相当于2月的4倍多。可见南半球海冰面积的季节变化比北半球更大。
表6·17南北半球及全球海冰与大陆积雪覆盖面积（106km2）
海冰还有明显的年际变化。从70年代初到80年代初，南半球海冰面积平均减少了2.4×106km2，即大约减少了20％，变化相当激烈。但80年代初又有所回升，此后一直到90年代初，比较平稳，年际变化不明显。从近20年的资料看来，南半球海冰面积的变化远大于北半球。20年中北半球变化的幅度（经过平滑处理）只有0.4—0.5×106km2，而南半球则达到2.2×106km2以上，约为北半球的4—5倍。
大陆雪盖面积的年变化亦很显著。在1967—1979年中，北美和欧亚大陆雪盖面积分别增加了2.0×106km2和4.0×106km2（图略）。但从70年代末至90年代的十余年间，北半球大陆雪盖面积减少了大约4.0×106km2（图6·37）。在图6.37中，给出从1973至1991年北半球逐月雪盖面积距平值和经过滤波处理的雪盖面积距平变化曲线（粗曲线）。同时给出北半球30°N以北陆地气温的滤波曲线（细曲线）。可见两者的关系是十分密切的。
冰雪的另一种特征是新陈代谢率，亦即固态降水在冰体上的停留时间。由表6·16可见，大陆冰盖（冰原）存留的时间最长（103—105年），山岳冰川和永冻土其次（101—103年），以大陆雪盖和海冰存留时间较短（10-2—101年）。后二者对气候的异常影响特别显著。