2025年高考地理微專題27凍土與多年凍土

年高考地理微專題27——凍土與多年凍土一、凍土與多年凍土的概念1.凍土凍土是指零攝氏度以下，并含有冰的各種巖石和土壤。一般可分為短時凍土（數小時/日以至半月）、季節(jié)凍土（半月至數月）以及多年凍土（兩年及以上）。2.多年凍土多年凍土（又稱永久凍土）指的是持續(xù)三年或更長時間的凍結不融的土層。其分為上下兩層，上層是冬凍夏融的活動層，下層是終年不融的多年凍結層。多年凍土的形成需要氣溫低且持續(xù)時間長的條件。二、凍土與多年凍土的分布1.凍土廣泛分布在北半球的寒冷地區(qū)，其中以北極圈和高山地區(qū)的凍土分布最為廣泛。北極圈主要分布在北極地區(qū)，包括俄羅斯的西伯利亞、加拿大的西北地區(qū)、美國的阿拉斯加等地。這些地區(qū)的凍土主要為多年凍土，厚度較大，覆蓋面積廣。高山地區(qū)的凍土主要分布在喜馬拉雅山脈、阿爾卑斯山脈、安第斯山脈等地區(qū)。這些地區(qū)的凍土主要為季節(jié)性凍土，氣溫和季節(jié)變化較為顯著。2.多年凍土占北半球陸地面積的24%，主要分布在高緯度和高海拔地區(qū)。我國多年凍土面積主要分布在東北、北部山區(qū)、西北高山及青藏高原地區(qū)。三、凍土的形成條件1.氣候條件低溫環(huán)境是凍土形成的關鍵因素，當地年平均氣溫必須低于零度。一般來說，年平均溫度在6℃至3℃之間時，有利于冰楔等凍土地貌的形成。因為只有在低溫環(huán)境下，土壤中的水分才會凝結成冰，與土壤顆粒膠結形成凍土。2.地理條件（1）高緯度地區(qū)：高緯度地區(qū)由于接收到的太陽輻射較少，氣溫較低，更容易形成凍土。例如，北極圈附近和南極地區(qū)就是典型的凍土分布區(qū)。在這些地區(qū)，極端的低溫和長時間的寒冷季節(jié)使得凍土廣泛分布，北極地區(qū)的凍土層厚度可達數百米。（2）高海拔地區(qū)：中低緯度的高山、高原地區(qū)，隨著海拔的升高，氣溫逐漸降低，當達到一定高度時，也能滿足凍土形成的低溫條件。一般來說，海拔每升高100～150米，年平均地溫約降低1℃，永凍層頂面埋藏深度減小0.2～0.3米。例如，我國青藏高原地區(qū)，由于海拔較高，存在大量的多年凍土。3.地表覆蓋條件（1）植被覆蓋：植被對凍土的形成和發(fā)育有重要影響。冬季，植被和雪蓋可以阻礙土壤熱量散失；夏季，植被又能減少地面受熱。因此，在有植被和雪蓋的地區(qū)，地面年溫差較小，有利于凍土的形成和保存。例如大興安嶺落葉松、樺樹林區(qū)和青藏高原的高山草甸地區(qū)，能使地表年溫差比附近裸露地面降低4～5℃，永凍層頂面深度變淺，永凍層厚度相對增大，活動層厚度相對減小。（2）坡向和坡度：坡向和坡度直接影響地表接受太陽輻射的熱量。陽坡日照時間長，受熱多于陰坡，因而在同一高度、不同坡向凍土的深度、分布高度和地溫狀況都不同，凍土的厚度也不同。比如昆侖山西大灘不同坡向的山坡，在同一高度和同一深度的陰坡地溫比陽坡地溫要低2～3℃，陰坡凍土的厚度也要大一些，凍土分布下界高度較陽坡低100米。4.土壤性質土壤的導熱率、含水量等性質也會影響凍土的形成。砂土導熱率較高，易透水，不利于凍土的形成；黏土導熱率較低，不易透水，有利于凍土的形成；泥炭的導熱率最低，最有利于凍土的發(fā)育。四、凍土地貌1.凍土地貌的形成在寒冷氣候條件下，土壤或巖層中凍結的冰在白天融化，晚上凍結，或者夏季融化，冬季凍結，這種融化、凍結的過程稱為凍融作用。由于溫度周期性的發(fā)生正負變化，凍土層中的地下冰和地下水不斷發(fā)生相變和位移，使凍土層發(fā)生凍脹、融沉、流變等一系列應力變形而形成凍土地貌。2.凍土地貌的類型（1）石海：巖石遭受寒凍崩解，形成巨石角礫，就地堆積在平坦的地面上。條件包括氣溫0℃上下波動、日溫差較大且有一定濕度，地形平坦，巖塊保存在原地，多為堅硬而富有節(jié)理的塊狀巖石。（2）石河：山坡上寒凍風化產生的大量碎屑滾落到溝谷里，堆積厚度逐漸加大，在凍融和重力作用下發(fā)生整體運動。一般多分布在現(xiàn)在多年凍土的南界或高山凍土的下界附近，中央部分流速比兩側快，濕潤氣候區(qū)的石河流速比干燥氣候區(qū)快。（3）多邊形構造土：在第四紀松散沉積物的平坦地面上，由凍融和凍脹作用，地面形成多邊形裂隙，構成網狀。從地表平面看，裂隙組成多邊形，從剖面上看，裂隙呈楔形。如石環(huán)，常見于離河灘不遠的平地或河流出山口，是在凍融分選作用下形成的呈多邊形或近圓形的凍土地貌，又稱為“幾何形土”。（4）凍融風化：土層或巖層裂縫中的水，在冬季或夜晚溫度下降發(fā)生凍結時把巖石漲裂，并因凍結膨脹產生壓力而把裂縫附近的巖石壓碎成塊石和更細的物質。（5）凍融擾動：在多年凍土活動層內發(fā)生的，因受凍漲擠壓而引起的一種土層結構的塑性變形現(xiàn)象。如凍脹丘，冬天季節(jié)融化層，由上而下和由下而上凍結，因過水斷面縮小，凍結層上水處于承壓狀態(tài)；同時，凍結過程中水向凍結面遷移而產生聚冰層。隨凍結面向下發(fā)展，當凍結層上水的壓力和冰層膨脹力大于上覆土層強度時，地表就發(fā)生隆起，便形成了冰丘。（6）凍融泥流：凍土層上部解凍時，融化的水使松散土層達到飽和狀態(tài)，這種飽含水的土在重力作用下發(fā)生沿斜坡蠕動的現(xiàn)象。（7）凍拔現(xiàn)象：在緯度高的寒冷地區(qū)，當土壤含水量過高時，由于土壤結凍膨脹而升起，連帶植物抬起。至春季解凍時，土壤下沉而植物留在原位造成植物根部裸露死亡。3.凍土地貌的分布主要分布在高緯地區(qū)和高山上部，一部分廣泛分布于北極圈以北的北冰洋沿岸地區(qū)，包括歐亞大陸和北美大陸的極北部分和北冰洋的大部分島嶼，東西延展呈帶狀分布，具有明顯的緯度地帶性和垂直地帶性，并且在南美洲也有分布。我國是僅次于俄羅斯、加拿大的第三大多年凍土國，多年凍土主要分布在東北北部地區(qū)、西北高山區(qū)及青藏高原地區(qū)，其中青藏高原的多年凍土占我國多年凍土總面積的70%。五、凍土對地理環(huán)境的影響1.對氣候的影響（1）調節(jié)地溫：凍土具有較高的熱導率，能夠有效地將地表熱量傳遞到地下，從而降低地表溫度。這種冷卻作用有助于維持寒區(qū)的溫度平衡，使寒區(qū)氣候更加穩(wěn)定。同時，凍土的存在也使得寒區(qū)的氣溫變化更加緩慢，有利于植物生長和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。（2）影響大氣環(huán)流：凍土區(qū)域的低溫和高反照率（反射太陽輻射的能力）會影響大氣環(huán)流模式。當太陽輻射被凍土表面大量反射時，減少了地面吸收的太陽能量，進而影響了大氣的加熱過程，可能導致大氣環(huán)流的改變，如風向、風速和降水模式的變化。這對區(qū)域氣候和天氣系統(tǒng)產生重要影響，例如可能改變風暴路徑、影響季風的強度和范圍等。2.對地形地貌的影響（1）凍融作用塑造地貌：凍土在反復的凍結和融化過程中會產生凍融作用，導致巖石破碎、土壤松動和地表物質的移動。這種凍融分選作用會形成各種獨特的凍土地貌，如石海、石河、多邊形構造土等。凍融作用還會使土壤發(fā)生體積變化，產生凍脹和融沉現(xiàn)象，影響地面的平整度和穩(wěn)定性，可能導致地面塌陷、隆起等地形變化。（見凍土地貌）（2）影響土壤侵蝕與堆積：在凍土地區(qū)，由于凍融作用和水流的侵蝕作用相互影響，土壤侵蝕的方式和速度與非凍土地區(qū)有所不同。凍融循環(huán)可以使巖石裂縫中的水分凍結膨脹，加劇巖石的風化和破碎，增加土壤顆粒的松散度，使其更容易被水流搬運。同時，凍土的存在也可能阻擋水流，使流水攜帶的泥沙在凍土邊緣堆積，形成新的地貌形態(tài)。3.對水文環(huán)境的影響（1）阻礙水分下滲：凍土層的存在阻礙了水分的下滲，使得地表水更容易在地表積聚或形成徑流。這可能導致地表徑流量增加，河流水位上升，同時也增加了洪水發(fā)生的風險。在春季凍土融化時，大量的積雪和凍土融化水可能會迅速涌入河流，引發(fā)春汛。（2）影響地下水水位和水質：凍土層作為不透水層，限制了地下水的運動和補給。隨著氣候變暖，凍土融化，原本被封存的地下水可能會釋放出來，改變地下水的水位和流動方向。此外，凍土融化還可能導致一些污染物從凍土中釋放出來，進入地下水和地表水體，對水質產生影響。4.對生物的影響（1）限制植被類型和分布：凍土地區(qū)的低溫、凍融作用和水分條件等因素限制了植被的生長和分布。只有適應寒冷環(huán)境的植物才能在凍土區(qū)域生存，如苔原植物、針葉林等。這些植物通常具有較低的生長速率和較短的生長期，以適應凍土的惡劣條件。植被的類型和分布反過來又會影響土壤的侵蝕和堆積、野生動物的棲息地等生態(tài)過程。（2）影響動物的生存和行為：凍土對動物的生存和行為也有一定的影響。一些動物需要適應寒冷的環(huán)境，如北極熊、馴鹿等，它們具有特殊的生理結構和行為方式來應對凍土的挑戰(zhàn)。例如，北極熊的厚毛皮和脂肪層可以抵御嚴寒，馴鹿在冬季會挖掘凍土下的苔蘚和地衣來獲取食物。此外，凍土的季節(jié)性變化也會影響動物的遷徙和繁殖行為。5.對人類活動的影響（1）工程建設難度增加：凍土的力學性質和熱穩(wěn)定性給工程建設帶來了很大的挑戰(zhàn)。在凍土地區(qū)進行基礎設施建設，如修建道路、鐵路、橋梁、輸油管道等，需要考慮凍土的凍脹和融沉問題。凍土的凍脹可能會導致基礎抬升、路面開裂，而融沉則會使基礎下沉、結構變形，影響工程的穩(wěn)定性和安全性。因此，在凍土地區(qū)進行工程建設需要進行特殊的設計和處理，增加了建設成本和技術難度。（2）資源開發(fā)受限：凍土地區(qū)蘊藏著豐富的礦產資源、石油和天然氣等資源，但由于凍土的存在，資源的開發(fā)難度較大。凍土層的凍結狀態(tài)會增加開采的難度和成本，同時也可能對生態(tài)環(huán)境造成破壞。此外，隨著凍土的融化，一些原本難以開采的資源可能會變得更加容易獲取，但也帶來了新的環(huán)境問題和挑戰(zhàn)。五、鞏固練習凍土是指0℃以下含有冰的各種巖石和土壤，自地表向地下深處又分為活動層和永凍層。全球氣候變暖顯著影響凍土活動層的土壤孔隙與水分，使凍土活動層的入滲速率增大。研究發(fā)現(xiàn)，與其他部位相比，陽坡坡頂的土壤表層含水量最少。下圖示意青藏高原上的風火山流域凍結初期凍土活動層各坡向坡位的入滲速率隨時間的變化。據此完成1～2題。1．關于該流域凍土活動層入滲速率特征的說法正確的是（

）A．相同條件下，平均值陽坡小于陰坡 B．各坡向坡位總體保持平穩(wěn)C．相同條件下，平均值坡中大于坡頂 D．陽坡坡頂的入滲速率最大2．全球氣候變暖導致凍土活動層的入滲率變大，原因不包括（

）A．氣候變暖導致凍土消融量大B．凍土消融水量變大，侵蝕土壤孔隙C．凍土消融使得土壤孔隙增大 D．凍土消融使地表塌陷，不利于下滲3．陽坡坡頂土壤表層含水量最少的氣候原因有（

）①坡頂海拔高，土壤凍結多，下滲流失少②坡頂海拔高，風速較大③陽坡溫度高，土壤凍結少，下滲流失多④陽坡光照強，蒸發(fā)強烈A．①②③B．①②④ C．②③④ D．①③④人類工程建設一般要充分考慮當地自然環(huán)境特征。在青藏鐵路路基建設中，采用了自動溫控通風管技術。通風管路基主要由路基主體、道砟和通風管構成。其工作原理是：冷空氣密度較大，在自重和風的作用下將管中的熱空氣帶出，并不斷將周圍土體中的熱量帶走，同時也可以自動關閉入口阻隔熱空氣進入。通風管兩端擋板在氣溫高于0℃時關閉，低于0℃時打開。該地一年中日平均氣溫的變化范圍為－14℃～8℃。負溫期(日平均氣溫小于0℃的時期)約5～6個月。下圖為“通風管路基示意圖”。讀圖回答4～6題。4.通風管的設計充分考慮了區(qū)域不利自然條件對路基的影響，其主要工作是()A.防止熱量散失

B.防止路基積水

C.防止路基凍融

D.保護生物通道5.通風管通風的工作的主要季節(jié)是()A.春季

B.夏季

C.秋季

D.冬季6.通風管擋板()A.正溫期一直處于關閉狀態(tài)

B.負溫期一直處于關閉狀態(tài)C.夏季多打開，通風、散熱

D.夜晚多打開，儲冷、降溫7．閱讀圖文材料，完成下列要求。季節(jié)凍土是指凍結日數為1個月以上，12個月以內的凍土。三江源區(qū)位于青藏高原腹地東北邊緣的高寒地帶，季節(jié)凍土分布十分廣泛。圖1為季節(jié)凍土凍融過程示意圖，圖2為1961~2019年三江源地區(qū)季節(jié)凍土凍結開始日期、完全融化日期時間序列。(1)據圖2推測三江源地區(qū)凍融期的變化趨勢，并說出理由。(2)指出三江源地區(qū)凍融期變化趨勢與最大凍結深度變化趨勢的關系。(3)研究表明“相較于凍結開始日期的推遲，完全融化日期的提前對凍融期的縮短影響更大”，根據季節(jié)凍土的凍融過程及特點說明理由。8.閱讀圖文材料，完成