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冰核丘

平戈斯（Pingos）是一種外觀通常呈圓錐狀，高約3至70米（10至230英尺），底部直徑30至1000米（98至3281英尺）不等的凍土冰核丘[1]，一般只出現和存在於永久凍土環境，如北極和北極圈附近[2]，屬於一種非冰川地貌或與較冷氣候作用相關的冰緣地貌[3]。據估計，地球上有11000多座冰核丘 [4]。圖克托亞圖克半島是世界上冰核丘最集中的地區，共有1350座[5]，目前有關冰核丘的數據非常有限[5]。

圖克托亞圖克附近的冰核丘
從流通湖內一座冰核丘頂上瞭望另一座冰核丘，背景為圖克托亞圖克附近的北冰洋，1975年7月20日。

歷史

 
1987年8月8日拍攝的馬更些三角洲坍塌的冰核丘，可看出前流通湖的輪廓。

1825年，約翰·富蘭克林在馬更些三角洲的埃利斯島上登上一座小冰核丘，對它做了最早的描述[6]。但是，「平戈」一詞，則是1938年，由北極植物學家「阿爾夫·埃林·波爾西德」（Alf Erling Porsild）在他的關於加拿大和阿拉斯加西部北極海岸土丘論文中，首次從因紐特語中借用的。圖克托亞圖克的「波爾西德平戈」就是以他的名字命名[7]。「平戈斯」一詞在因紐特語中的意思是為「圓錐山」，現已在英語文獻中被作為一條科學術語[7]。

形成

主條目：永久凍土

冰核丘只能形成於永久凍土環境中，一個地區倒塌的冰核丘證據表明那裡曾經有過永久凍土。

靜水壓型冰核丘

 
顯示封閉式系統（流體靜壓）冰核丘形成過程的示意圖

封閉式系統，也稱為靜水壓型冰核丘，是由於水在冰核丘內核中產生的靜水壓力而形成[8]，它們出現在底土層不透水的連續永久凍土區[8]。這些冰核丘位於平坦、排水不暢、地下水有限的地區，如淺水湖泊和河流三角洲[3]。當常年凍土層產生向上運動或壓力時，導致大量承壓土壤凍結，因膨脹而將材料向上推動，形成了這類地貌[8]。

右圖說明了這一過程以及全年發生的變化[9]。 這種封閉式系統的冰核丘形成於被沉積物填塞的湖泊區域，這意味著湖底與上層覆蓋體是分離的，能讓液態水在沉積物下面集聚[9]。在冬季，沉積物開始凍結，導致體積膨脹，水體空間壓縮並使水壓上升[9]。由於向上的壓力，最後形成土墩。然而，在夏季的幾個月里，冰核丘內的冰芯開始融化，導致冰丘向內塌陷[9]。

水壓型冰核丘

 
顯示開放式系統（水壓）冰核丘形成過程的示意圖。

水壓式（開放式系統）冰核丘是由外部來源的地下水，即凍融層或永久凍土內含水層的流動而產生。當水流上推並隨後凍結後，形成的冰芯開始引發流體靜壓[8]。開放式系統冰核丘對可用水量沒有限制，除非含水層凍結，它們一般出現在斜坡底部，通常被稱為格陵蘭類型[2]。地下水受到自流含水層壓力，當形成膨脹冰芯時會迫使地面抬升[1]。迫使地面抬升的不是自流壓力本身，而是從含水層獲得水源的冰芯。這些冰芯常形成於單薄而且不連續的永久凍土中，這些條件不僅形成了冰芯，還為它提供了自流地下水來源。如果進入自流冰核丘的水壓足夠大，它可將冰核丘向上抬起，從而在下方形成一個晶狀體。然而，如果這一晶狀體開始漏水，可能會導致沉降，從而危及整個結構[6]。這些冰核丘通常為卵狀或橢圓體，至於開放式系統或水壓型冰核丘為何常出現在非冰川地形中，目前還不完全清楚[3]。

冰核丘一般每年生長數厘米，而伊比尤克平戈每年的生長速度只為2厘米（0.79英寸）[10]，最大的冰核丘需要數十年甚至數百年才能形成。人們認為，產生冰核丘的過程與凍脹密切相關。冰核丘的底部在形成初期往往就已達到最大直徑，這意味著冰核丘傾向於長得更高，而不是直徑和高度同時增長[6]。冰核丘的高度可在3到70米（9.8到229.7英尺）之間，直徑在30到1000米（98到3281英尺）之間[1]。冰核丘的形狀通常為圓形，較小的冰丘往往有彎曲的頂部，而較大的冰丘常由於暴露冰的融化而有塌陷的土堆或坑口[1]。

地點

格陵蘭

格陵蘭島的景觀包含眾多冰核丘及其他冰川地貌[8]，在格陵蘭西部，估計有 29 座冰核丘，而在東部，則估計有 71 座[8]。格陵蘭島大部分的冰核丘都位於西部的迪斯科灣和努蘇阿克（Nuussuaq）半島內，還有一些位於東部的梅斯特斯維[8]。迪斯科灣永久凍土層厚約150 米（490 英尺），非常適合封閉式系統冰核丘的形成演化[11]。迪斯科島上有 20 座冰核丘，其中最大的一座位於庫甘瓜克（Kuganguaq）沖積平原，寬 100 米（330 英尺），高 15 米（49 英尺）[11]。

在格陵蘭東部尼奧哈爾夫峽灣（Nioghalvfjerdsfjorden）發現的冰核丘[12]為眾所周知，它們是格陵蘭島東部最北端的冰核丘[12]，這些冰核丘中最大的寬 100 米形（330英尺），高8米（26英尺），外觀呈半圓狀[12]，這座冰核丘仍處於活動狀態，這意味著它會隨著時間的推移而升高[12]。

加拿大

圖克托亞圖克半島冰核丘

 
1987 年 8 月拍攝的含流通湖（前景）、多邊形冰楔和正在增長中的冰核丘的馬更些三角洲。

圖克托亞圖克半島是加拿大西北地區北冰洋海岸，一處具有北極苔原環境的區域[2]。這座半島覆蓋著厚厚的永久凍土，已有超過 50000 年的歷史[2]。在加拿大冰核丘國家地標區內分布有許多大小和直徑各不相同的冰核丘，其中最著名的是 「伊比尤克平戈」（Ibyuk），它是加拿大最高的冰核丘[2]，高度高於海平面 50 米 (160 英尺)，且每年仍以數厘米的速度增長[2]。它也是該地區較年輕的冰核丘之一，估計約有 1000 年的歷史[2]。大約自 1990 年以來，隨著內核冰的暴露，幾座較大的冰核丘已開始融化。

阿拉斯加

 
1987年8月8日拍攝的馬更些三角洲已坍塌的冰核丘，裡面有厚厚的內核冰，可看出前流通湖的輪廓。
 
1987年8月8日拍攝的馬更些三角洲中內部有大量注入冰的冰核丘照片。
 
加拿大西北地區，圖克托亞圖克附近融化的冰核丘。
 
俄羅斯新西伯利亞群島中科捷利內島海岸上隆起的冰核丘。

阿拉斯加大約80%的地區都被永久凍土覆蓋，其中29%屬連續永久凍土，35%為非連續永久凍土，其餘為零星或孤立的永久凍土[13]。在整個阿拉斯加，已知有1500多座冰核丘，其中大多數是開放式系統的冰核丘[13]。阿拉斯加冰核丘的高度為3至54米（9.8至177.2英尺），寬度在15至450米（49至1476英尺）[14]。世界上最高的冰核丘位於阿拉斯加，被稱作「卡德勒希利克平戈」（Kadleroshilik）。卡德勒希利克平戈的高度為54米（177英尺），但該高度仍在以每年數厘米的速度增長[13]。

西伯利亞

在西伯利亞地區勒拿河旁的雅庫茨克附近，可找到一處高密度分布的封閉式系統冰核丘區[8]。沿勒拿河旁坐落了500多座冰核丘[8]，該地區由厚厚的常年凍土構成的沖積平原，使冰核丘得以形成和演化[8]。

中亞地區

眾所周知，中亞地區擁有世界上海拔最高的冰核丘[8]，如青藏高原因其永久冰凍的地形，它的冰核丘海拔位於4000米（13000英尺）以上[15]，這種環境非常適合冰核丘的產生，而寒冷，乾燥的永久凍土和低溫也阻止了冰核丘的坍塌[15]。

火星

雖然尚未證實火星上有任何冰核丘，但學者們一致認為，存在無可爭議的類冰核丘特徵（PLF）的跡象[8]，類冰核丘特徵是已發現的冰緣特徵，但通常不被歸類為冰核丘，這一般是因為它們不夠大，無法歸類為冰核丘，或者沒有足夠的證據將它們歸類為冰核丘[15]。

氣候變化影響

全球暖化正在導致北極地區氣溫迅速上升，使永久凍土的產生融化[16]。因此，的永久凍土環境極易受到北極氣候變化的影響。氣候變暖引起的常年凍土退化表現為年平均地溫升高、活躍層厚度增加、不凍土（talik）和熱喀斯特發育以及永凍土島嶼的消失[17]。永凍層退化和淤積間的相互作用塑造了北極圈和北極低地景觀 ，因此包含了過去氣候和景觀發展的記錄[18]。

由於冰核丘內儲存了大量的地面冰，因此它們容易受到地表擾動的影響。永久凍土突然融化過程可能會導致冰核丘內的冰楔融化，從而促使冰核丘崩塌加劇並形成殘餘湖泊[19] 。然而，目前很少有調查氣候變化如何影響冰核丘形成和生長的研究。

另請查看

  • 凍脹
  • 帕爾薩，在具有永久凍土的地區，通常為泥炭沼澤，一種低矮、卵形的凍脹高地，土壤中形成了常年生冰晶狀體。
  • 壺穴—冰川後退或洪水排泄後形成的外流平原上的窪地/洞穴，其中一些被稱為「冰核丘池塘」，尤其是在英格蘭諾福克[20]。
  • 冰緣湖

參引資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Pidwirny, M. Periglacial Processes and Landforms. Fundamentals of Physical Geography. 2006 [2021-08-13]. （原始內容存檔於2017-12-13）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Mackay, J. Ross. Pingo Growth and collapse, Tuktoyaktuk Peninsula Area, Western Arctic Coast, Canada: a long-term field study. Géographie Physique et Quaternaire. 2002-10-02, 52 (3): 271–323. ISSN 1492-143X. doi:10.7202/004847ar  . 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Harris, Stuart A. Glossary of permafrost and related ground-ice terms. ISBN 0-660-12540-4. OCLC 20504505. 
  4. ^ Grosse, G.; Jones, B.M. Spatial distribution of pingos in northern Asia. The Cryosphere. 2011, 5 (1): 13–33 [2021-08-13]. Bibcode:2011TCry....5...13G. doi:10.5194/tc-5-13-2011  . （原始內容存檔於2020-03-02）. 
  5. ^ 5.0 5.1 Mackay, J. Ross. Pingo Growth and Collapse, Tuktoyaktuk Peninsula Area, Western Arctic Coast, Canada: A Long-Term Field Study (PDF). Géographie Physique et Quaternaire (University of Montreal). 1998, 52 (3): 311 [23 June 2012]. doi:10.7202/004847ar  . （原始內容存檔 (PDF)於2016-03-03）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Mackay, Ross. Pingos of the Tuktoyaktuk Peninsula Area, Northwest Territories. Department of Geography University of British Columbia. [2021-08-13]. （原始內容存檔於2016-08-08）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Mackay, J. Ross. The Birth and Growth of Porsild Pingo, Tuktoyaktuk Peninsula, District of Mackenzie. Arctic. 1988-01-01, 41 (4). ISSN 1923-1245. doi:10.14430/arctic1731. 
  8. ^ 8.00 8.01 8.02 8.03 8.04 8.05 8.06 8.07 8.08 8.09 8.10 8.11 Yoshikawa, K. Pingos. Treatise on Geomorphology. 2013, 8: 274–297. ISBN 9780080885223. doi:10.1016/B978-0-12-374739-6.00212-8. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 Formation of Closed System Pingos. [2020-04-25]. （原始內容存檔於2021-08-13） （英國英語）. 
  10. ^ Pingo Canadian Landmark 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2007-06-03.
  11. ^ 11.0 11.1 Yoshikawa, K., Nakamura, T. and Igarashi, Y. Growth and collapse history of pingos, Kuganguaq, Disko island, Greenland. Polarforschung. 1996, 64 (3): 109–113. 
  12. ^ 12.0 12.1 12.2 12.3 Bennike, O. Pingos at Nioghalvfjerdsfjorden, eastern North Greenland.. Geology of Greenland Survey Bulletin. 1998, 180: 159–162. doi:10.34194/ggub.v180.5101  . 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Jorgenson, M.T., Yoshikawa, K., Kanevskiy, M., Shur, Y., Romanovsky, V., Marchenko, S., Grosse, G., Brown, J. and Jones, B. Permafrost characteristics in Alaska. Proceedings of the Ninth International Conference on Permafrost. 2008, 3: 121–122. 
  14. ^ Holmes, G.W., Hopkins, D.M. and Foster, H.L. Pingos in central Alaska. US Government Printing Office. 1968: 1–40. 
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 Burr, D.M., Tanaka, K.L. and Yoshikawa, K. Pingos on Earth and Mars. Planetary and Space Science. 2009, 57 (5): 541–555. Bibcode:2009P&SS...57..541B. doi:10.1016/j.pss.2008.11.003. 
  16. ^ Schuur, Edward A. G.; Abbott, Benjamin. High risk of permafrost thaw. Nature. 2011-11-30, 480 (7375): 32–33 [2021-08-13]. ISSN 0028-0836. PMID 22129707. S2CID 4412175. doi:10.1038/480032a. （原始內容存檔於2021-10-29）. 
  17. ^ Cheng, Guodong; Wu, Tonghua. Responses of permafrost to climate change and their environmental significance, Qinghai-Tibet Plateau. Journal of Geophysical Research. 2007-06-08, 112 (F2): F02S03. Bibcode:2007JGRF..112.2S03C. CiteSeerX 10.1.1.730.9627  . ISSN 0148-0227. doi:10.1029/2006JF000631 （英語）. 
  18. ^ Wetterich, Sebastian; Schirrmeister, Lutz; Nazarova, Larisa; Palagushkina, Olga; Bobrov, Anatoly; Pogosyan, Lilit; Savelieva, Larisa; Syrykh, Liudmila; Matthes, Heidrun; Fritz, Michael; Günther, Frank. Holocene thermokarst and pingo development in the Kolyma Lowland (NE Siberia) (PDF). Permafrost and Periglacial Processes. July 2018, 29 (3): 182–198 [2021-08-13]. doi:10.1002/ppp.1979. （原始內容存檔 (PDF)於2021-10-20） （英語）. 
  19. ^ Grosse, G.; Jones, B. M. Spatial distribution of pingos in northern Asia. The Cryosphere. 2011-01-07, 5 (1): 13–33 [2021-08-13]. Bibcode:2011TCry....5...13G. ISSN 1994-0424. doi:10.5194/tc-5-13-2011  . （原始內容存檔於2020-02-15） （英語）. 
  20. ^ Ponds and pingos. Norfolk Wildlife Trust. [2021-04-07]. （原始內容存檔於2022-01-09）. 

參考文獻

外部連結

 
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