生活在北方的人有这样的体会，在冬天，当气温降到零摄氏度度以下，如果你到户外挖土，就会发现原来松软的土地现在变得十分坚硬，一锹下去往往只留下一个白点。

细心的人会发现，在这些坚硬的土里面含有一些小冰晶，而且如果你不泄气继续挖下去，就会发现这层坚硬的土并不十分厚，在它下面还是比较松软的土。这层含有冰晶的土就是冻土。

图1 冻土带

（图片来源：veer图库）

为什么会出现冻土？

土壤里面或多或少都含有水分，当温度降到零度或零度以下，土壤里的水分就会凝固成冰，将土壤冻结，这样就产生了冻土。

但是为什么我们看到的冻土仅仅是一层，而不是全部冻结呢？

我们脚下的大地有一个很特别的性质，那就是：在它表面，温度是随深度的增加而降低的，但是到了一定的深度，它的温度就不再降低，而是常年保持一个基本恒定的温度。科学家将这个层称为恒温层，恒温层下面的土层因为越来越接近地心，温度反而逐渐升高。

这样一来，我们就可以得到结论：冻土就是一种低于零摄氏度并且含有冰的特殊土体。

所以说，冻土不同于普通的黄土、黑土和红土，它是一种被冻结的土，被冻结的可以是黑土，也可以是黄土，当然，被冻结的红土少一些，因为红土大多存在于南方，而南方温度低于零摄氏度的时候不多。

图2 土地温度随深度的变化

（图片来源：参考文献[1]）

冻土可不止一种

我们上文所说的冻土只是冻土的一种，当天气变暖的时候，这种冻土就会融化，我们称这种冻土为季节冻土。

除此之外，有些地方还有一种能够持续多年不化的冻土，那就是多年冻土。在北极或者青藏高原，因为那里的温度常年都在零摄氏度度以下，冻土就会常年不化，即使在比较温暖的年份，融化的也仅仅是表面一小层。

图3 多年冻土

（图片来源：维基百科）

我国的冻土分布

我国的多年冻土分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土。

高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭，面积为38~39万平方千米。高纬度多年冻土是欧亚大陆多年冻土南缘，平面分布服从纬度地带性规律，即海拔越高的地方冻土面积越大，厚度越厚。

高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山，以及东部某些山地，如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等。高海拔多年冻土的形成与存在受当地海拔高度的控制。

图

图4 喜马拉雅山

（图片来源：维基百科）

多年冻土之旅

现在让我们由松嫩平原北部城市嫩江出发，自南向北做一次世界多年冻土的考察。

在嫩江，我们会发现很多一块一块的冻土区域，这表明我们已经到达了多年冻土的南界。我们继续北上，到达我国铁路的最北端，就会发现原来呈块状出现的冻土已经连成了一片，冻土厚度也增加到了50~120米。

继续往北走，进入北极圈，我们会发现原来的参天古树不见了，随之而来的是一片苔原景色，在这里，冻土厚度已经增加到了200~600米，有的地方甚至达到了1000米。

再往北走就到了此行的终点——北冰洋沿岸，这里的气候极为严寒，冻土层厚达400~900米，这里是世界上冻土厚度最厚的地方，最厚处可达1400米。

当然，除了这些地方，还有很多地方存在冻土。因为南半球陆地面积少，所以多年冻土主要分布在亚欧大陆和北美洲的北部。我们还知道，越往高处温度就越低，因此一些高山上的温度常年也低于零摄氏度，所以中低纬度的高山和高原上也存在多年冻土，如美洲的安第斯山脉、非洲的乞立马扎罗山等。

图5 全球冰冻圈，其中图示部分的后3项为全球永久冻土分布

（图片来源：联合国环境规划署）

结语

在生活中，我们认识冻土的机会并不是很多，但是厚层地下冰是各类工程建筑物遭受破坏的主要原因，冻土区生态又十分脆弱，极易受外界的干扰破坏。因此，研究冻土是维护冻土生态安全、促进冻土区重大工程建设和灾害预防的前提。保护冻土，需要你的支持。

参考文献：

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

出品：科普中国

作者：地球故事团队

监制：中国科普博览

来源: 中国科普博览

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