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地面塌陷的原因(气候变暖，会导致哪些地质灾害？)
冰川,冻土,泥石流地面塌陷的原因(气候变暖，会导致哪些地质灾害？)
发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：
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冰湖溃决
（Glacial lake outburst flood, GLOF）
冰湖是以现代冰川融水为主要补给源或在冰碛垄洼地内积水形成的天然水体，包括冰川末端湖、冰川表面湖、冰川补给湖等类型。
冰湖溃决洪水，指的是由冰湖坝体垮塌、大量排水而形成的突发性洪水。冰湖坝体溃决的原因有很多，如冰川运动、流水侵蚀、水压超过坝体承载力、岩体和冰体崩塌、地震等，均会导致冰湖溃决。而气候变暖，高温天气导致的冰体融化，近年来也成为冰湖溃决的重要原因之一。
图13 2002年8月14日，位于阿拉斯加的哈巴德冰川（The Hubbard Glacier，Alaska）被史上第二大冰湖溃决洪水所淹没。（图片来源：Wikipedia）
我国的青藏高原地区是冰湖溃决的高发地区，这里地势高，气候寒冷，冰川广布。冰川融水汇成河流，使这里成为长江、黄河等几条大河的发源地，因此被誉为“亚洲水塔”，融水也汇聚成了众多冰湖。有学者统计，天山山脉、喀喇昆仑山、喜马拉雅山脉、念青唐古拉山、横断山等地冰湖溃决洪水频发，其中犹以喜马拉雅地区为最。20世纪八十年代以来，喜马拉雅山脉和念青唐古拉山地区，平均每年发生1.3起溃决事件[7]。而冰崩、冰川滑塌、上游来水是导致冰湖溃决的主要原因，而这些都与气候变暖脱离不了干系。
图14 亚洲高山区冰湖溃决洪水事件分布[8]
（图片来源：文献[8]）
冰湖溃决洪水突发性强，往往对下游造成灾难性的侵蚀与破坏。例如，2013年7月5日，位于西藏自治区嘉黎县的然则日阿错溃决，受灾人口达1160 人，49座房屋被毁，大量农田、桥梁遭到破坏，直接经济损失高达2. 7亿元。
图15 西藏嘉黎县然则日阿错湖泊范围变化图。该湖在1970-2013年6月16日期间面积由0.16km²增长至0.58km²，溃决后分离为两个小湖。持续降水和气温回升造成的雪崩和冰崩导致了这一灾害[9]。（图片来源：文献[9]）
冰川泥石流（Glacial debris flow）
冰川泥石流是指在高山冰川环境下由冰川洪水与冰川或其他寒冻风化沉积物所形成的泥沙流，具有突发性强、运动速度快（可达200km/h）、运动距离远（可波及数十公里）、规模大（体积可达百万立方米）的特征[5]。与一般的泥石流一样，其发生也需要具备能量（陡峭的地形提供重力势能）、物源（丰富的松散堆积物如冰碛物、冰水沉积物）和水源（冰雪融水或冰湖溃决洪水）这三个条件。根据其成因的不同，可以将其划分为冰川消融型泥石流、冰崩雪崩型泥石流和冰湖溃决型泥石流。
图16 冰川消融型泥石流，这类泥石流一般规模较小，流速较低，往往在山前形成坡度平缓的泥石流滩地[10]。
（图片来源：文献[10]）
图17 冰崩泥石流，这类泥石流冲刷强，沿山谷下泄冲刷出V形滑道。（图片来源：文献[10]）
图18 冰湖溃决型泥石流，这类泥石流规模大，破坏性强。（图片来源：文献[10]）
连接中国和巴基斯坦的中巴喀喇昆仑公路，穿越了喀喇昆仑-喜马拉雅地区。在悬殊的地形落差、频繁的地震、活跃的冰川运动和极端降雨等众多环境因素影响下，冰川泥石流极端发育，使这里成为世界上最险峻的公路之一[10]。
表2 2008-2011年中巴公路主要冰川泥石流事件
（表格来源：文献[10]）
冻土退化（Permafrost degradation）
冻土，顾名思义，指的就是冻结的土壤。根据冻结时间长短，可以分为短时冻土、季节冻土和多年冻土。其中，多年冻土是指存在时间两年以上、温度低于0℃的岩石或土壤，也常常被称为“永久冻土”。一般来讲，土壤根据温度差异可以分为三层：接近地表的土壤在夏季融化、冬季冻结，被称为“活动层”（active layer）；随着土壤深度增加，温度不再受大气的影响，常年冻结，为“多年冻土层”；而深层的土，由于地热的影响，不再冻结，称为“未冻层”。
图19 陆地多年冻土（a）及其垂直剖面示意图（b）
（图片来源：文献[11]）
我国冻土类型多样、分布面积广。尤其是青藏高原地区，独特的高寒环境孕育了一百多万平方千米的高海拔多年冻土，是全球中低纬度多年冻土分布最广的区域。但是，近几十年来，青藏高原地区的冻土退化极为严重，2000年，青藏高原多年冻土面积为1.40×106 km²[12]，而在2019年的调查中则为1.06×106 km²[13]，退化面积超过24%。有学者对青藏高原地区冻土退化情况进行了预测，情况同样不容乐观。
图20 中国冻土分布图
（图片来源：国家青藏高原科学数据中心）
图21 学者模拟出的青藏高原未来冻土退化趋势，可以看到，冻土面积急剧减小，活动深度增大，浅层冻土几乎消失。
（图片来源：文献[15]）
冻土退化对生态环境和人类活动等均会产生重要影响。冻土融化将影响水循环，造成水资源分布不均，进而影响植被生长。而土壤中的冰融化后体积减小，则会造成地面塌陷，形成热熔湖塘、热熔滑塌等现象，导致原本建在多年冻土层上的房屋倒塌、路基、桥梁破坏。
图22 热熔湖塘（a）与热熔滑塌（b）。热熔湖塘是冻土融化、地面塌陷后融水汇聚形成的湖塘；热熔滑塌是冻土融化后导致地层架空、岩土强度下降后发生的滑塌，也可能会表现为大面积的山体滑坡。（图片来源：文献[11]）
此外，冻土中冻结的物质，也不容小觑。漫长历史中冻结的冰体里，可能封存着大量有害物质和病菌，一旦融化，可能对生态系统和人类的生命安全带来风险。同时，大量的有机碳被储存在冻土层中，冻土融化后有机碳被分解释放，成为温室气体进入大气，将导致温度进一步升高。
图23 2016年10月，西伯利亚爆发炭疽疫情。此次疫情被认为是多年冻土退化、地表露出了75年前感染炭疽病毒死亡的驯鹿遗体所致。（图片来源：Screenshot Siberian Times）
冻融滑坡（Freeze thaw landslide）
滑坡，即边坡岩土体受水、地震、人类活动等因素的影响，在重力作用下沿着软弱面发生滑动的现象。在我国，大约有8%的滑坡是由冻融循环所直接或间接诱发的。而气候变暖，则无疑会增加冻融滑坡灾害的比例。
图24 中国大型滑坡的主要触发和诱发因素[15]
冻融作用之所以能够诱发滑坡，是因为其将大大削弱岩土体的强度。一方面，反复的冻融，会使土体内部的水分不断胀缩，增大土体孔隙，使其变得松散；另一方面，大量产生的融水渗入岩土体内部，不仅增加了土体的自重、对土体施加了额外的水压，还会使土体软化，最终发生破坏[16]
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