2025年高考地理微专题27冻土与多年冻土

年高考地理微专题27——冻土与多年冻土一、冻土与多年冻土的概念1.冻土冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/日以至半月）、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（两年及以上）。2.多年冻土多年冻土（又称永久冻土）指的是持续三年或更长时间的冻结不融的土层。其分为上下两层，上层是冬冻夏融的活动层，下层是终年不融的多年冻结层。多年冻土的形成需要气温低且持续时间长的条件。二、冻土与多年冻土的分布1.冻土广泛分布在北半球的寒冷地区，其中以北极圈和高山地区的冻土分布最为广泛。北极圈主要分布在北极地区，包括俄罗斯的西伯利亚、加拿大的西北地区、美国的阿拉斯加等地。这些地区的冻土主要为多年冻土，厚度较大，覆盖面积广。高山地区的冻土主要分布在喜马拉雅山脉、阿尔卑斯山脉、安第斯山脉等地区。这些地区的冻土主要为季节性冻土，气温和季节变化较为显著。2.多年冻土占北半球陆地面积的24%，主要分布在高纬度和高海拔地区。我国多年冻土面积主要分布在东北、北部山区、西北高山及青藏高原地区。三、冻土的形成条件1.气候条件低温环境是冻土形成的关键因素，当地年平均气温必须低于零度。一般来说，年平均温度在6℃至3℃之间时，有利于冰楔等冻土地貌的形成。因为只有在低温环境下，土壤中的水分才会凝结成冰，与土壤颗粒胶结形成冻土。2.地理条件（1）高纬度地区：高纬度地区由于接收到的太阳辐射较少，气温较低，更容易形成冻土。例如，北极圈附近和南极地区就是典型的冻土分布区。在这些地区，极端的低温和长时间的寒冷季节使得冻土广泛分布，北极地区的冻土层厚度可达数百米。（2）高海拔地区：中低纬度的高山、高原地区，随着海拔的升高，气温逐渐降低，当达到一定高度时，也能满足冻土形成的低温条件。一般来说，海拔每升高100～150米，年平均地温约降低1℃，永冻层顶面埋藏深度减小0.2～0.3米。例如，我国青藏高原地区，由于海拔较高，存在大量的多年冻土。3.地表覆盖条件（1）植被覆盖：植被对冻土的形成和发育有重要影响。冬季，植被和雪盖可以阻碍土壤热量散失；夏季，植被又能减少地面受热。因此，在有植被和雪盖的地区，地面年温差较小，有利于冻土的形成和保存。例如大兴安岭落叶松、桦树林区和青藏高原的高山草甸地区，能使地表年温差比附近裸露地面降低4～5℃，永冻层顶面深度变浅，永冻层厚度相对增大，活动层厚度相对减小。（2）坡向和坡度：坡向和坡度直接影响地表接受太阳辐射的热量。阳坡日照时间长，受热多于阴坡，因而在同一高度、不同坡向冻土的深度、分布高度和地温状况都不同，冻土的厚度也不同。比如昆仑山西大滩不同坡向的山坡，在同一高度和同一深度的阴坡地温比阳坡地温要低2～3℃，阴坡冻土的厚度也要大一些，冻土分布下界高度较阳坡低100米。4.土壤性质土壤的导热率、含水量等性质也会影响冻土的形成。砂土导热率较高，易透水，不利于冻土的形成；黏土导热率较低，不易透水，有利于冻土的形成；泥炭的导热率最低，最有利于冻土的发育。四、冻土地貌1.冻土地貌的形成在寒冷气候条件下，土壤或岩层中冻结的冰在白天融化，晚上冻结，或者夏季融化，冬季冻结，这种融化、冻结的过程称为冻融作用。由于温度周期性的发生正负变化，冻土层中的地下冰和地下水不断发生相变和位移，使冻土层发生冻胀、融沉、流变等一系列应力变形而形成冻土地貌。2.冻土地貌的类型（1）石海：岩石遭受寒冻崩解，形成巨石角砾，就地堆积在平坦的地面上。条件包括气温0℃上下波动、日温差较大且有一定湿度，地形平坦，岩块保存在原地，多为坚硬而富有节理的块状岩石。（2）石河：山坡上寒冻风化产生的大量碎屑滚落到沟谷里，堆积厚度逐渐加大，在冻融和重力作用下发生整体运动。一般多分布在现在多年冻土的南界或高山冻土的下界附近，中央部分流速比两侧快，湿润气候区的石河流速比干燥气候区快。（3）多边形构造土：在第四纪松散沉积物的平坦地面上，由冻融和冻胀作用，地面形成多边形裂隙，构成网状。从地表平面看，裂隙组成多边形，从剖面上看，裂隙呈楔形。如石环，常见于离河滩不远的平地或河流出山口，是在冻融分选作用下形成的呈多边形或近圆形的冻土地貌，又称为“几何形土”。（4）冻融风化：土层或岩层裂缝中的水，在冬季或夜晚温度下降发生冻结时把岩石涨裂，并因冻结膨胀产生压力而把裂缝附近的岩石压碎成块石和更细的物质。（5）冻融扰动：在多年冻土活动层内发生的，因受冻涨挤压而引起的一种土层结构的塑性变形现象。如冻胀丘，冬天季节融化层，由上而下和由下而上冻结，因过水断面缩小，冻结层上水处于承压状态；同时，冻结过程中水向冻结面迁移而产生聚冰层。随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力和冰层膨胀力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成了冰丘。（6）冻融泥流：冻土层上部解冻时，融化的水使松散土层达到饱和状态，这种饱含水的土在重力作用下发生沿斜坡蠕动的现象。（7）冻拔现象：在纬度高的寒冷地区，当土壤含水量过高时，由于土壤结冻膨胀而升起，连带植物抬起。至春季解冻时，土壤下沉而植物留在原位造成植物根部裸露死亡。3.冻土地貌的分布主要分布在高纬地区和高山上部，一部分广泛分布于北极圈以北的北冰洋沿岸地区，包括欧亚大陆和北美大陆的极北部分和北冰洋的大部分岛屿，东西延展呈带状分布，具有明显的纬度地带性和垂直地带性，并且在南美洲也有分布。我国是仅次于俄罗斯、加拿大的第三大多年冻土国，多年冻土主要分布在东北北部地区、西北高山区及青藏高原地区，其中青藏高原的多年冻土占我国多年冻土总面积的70%。五、冻土对地理环境的影响1.对气候的影响（1）调节地温：冻土具有较高的热导率，能够有效地将地表热量传递到地下，从而降低地表温度。这种冷却作用有助于维持寒区的温度平衡，使寒区气候更加稳定。同时，冻土的存在也使得寒区的气温变化更加缓慢，有利于植物生长和生态系统的稳定。（2）影响大气环流：冻土区域的低温和高反照率（反射太阳辐射的能力）会影响大气环流模式。当太阳辐射被冻土表面大量反射时，减少了地面吸收的太阳能量，进而影响了大气的加热过程，可能导致大气环流的改变，如风向、风速和降水模式的变化。这对区域气候和天气系统产生重要影响，例如可能改变风暴路径、影响季风的强度和范围等。2.对地形地貌的影响（1）冻融作用塑造地貌：冻土在反复的冻结和融化过程中会产生冻融作用，导致岩石破碎、土壤松动和地表物质的移动。这种冻融分选作用会形成各种独特的冻土地貌，如石海、石河、多边形构造土等。冻融作用还会使土壤发生体积变化，产生冻胀和融沉现象，影响地面的平整度和稳定性，可能导致地面塌陷、隆起等地形变化。（见冻土地貌）（2）影响土壤侵蚀与堆积：在冻土地区，由于冻融作用和水流的侵蚀作用相互影响，土壤侵蚀的方式和速度与非冻土地区有所不同。冻融循环可以使岩石裂缝中的水分冻结膨胀，加剧岩石的风化和破碎，增加土壤颗粒的松散度，使其更容易被水流搬运。同时，冻土的存在也可能阻挡水流，使流水携带的泥沙在冻土边缘堆积，形成新的地貌形态。3.对水文环境的影响（1）阻碍水分下渗：冻土层的存在阻碍了水分的下渗，使得地表水更容易在地表积聚或形成径流。这可能导致地表径流量增加，河流水位上升，同时也增加了洪水发生的风险。在春季冻土融化时，大量的积雪和冻土融化水可能会迅速涌入河流，引发春汛。（2）影响地下水水位和水质：冻土层作为不透水层，限制了地下水的运动和补给。随着气候变暖，冻土融化，原本被封存的地下水可能会释放出来，改变地下水的水位和流动方向。此外，冻土融化还可能导致一些污染物从冻土中释放出来，进入地下水和地表水体，对水质产生影响。4.对生物的影响（1）限制植被类型和分布：冻土地区的低温、冻融作用和水分条件等因素限制了植被的生长和分布。只有适应寒冷环境的植物才能在冻土区域生存，如苔原植物、针叶林等。这些植物通常具有较低的生长速率和较短的生长期，以适应冻土的恶劣条件。植被的类型和分布反过来又会影响土壤的侵蚀和堆积、野生动物的栖息地等生态过程。（2）影响动物的生存和行为：冻土对动物的生存和行为也有一定的影响。一些动物需要适应寒冷的环境，如北极熊、驯鹿等，它们具有特殊的生理结构和行为方式来应对冻土的挑战。例如，北极熊的厚毛皮和脂肪层可以抵御严寒，驯鹿在冬季会挖掘冻土下的苔藓和地衣来获取食物。此外，冻土的季节性变化也会影响动物的迁徙和繁殖行为。5.对人类活动的影响（1）工程建设难度增加：冻土的力学性质和热稳定性给工程建设带来了很大的挑战。在冻土地区进行基础设施建设，如修建道路、铁路、桥梁、输油管道等，需要考虑冻土的冻胀和融沉问题。冻土的冻胀可能会导致基础抬升、路面开裂，而融沉则会使基础下沉、结构变形，影响工程的稳定性和安全性。因此，在冻土地区进行工程建设需要进行特殊的设计和处理，增加了建设成本和技术难度。（2）资源开发受限：冻土地区蕴藏着丰富的矿产资源、石油和天然气等资源，但由于冻土的存在，资源的开发难度较大。冻土层的冻结状态会增加开采的难度和成本，同时也可能对生态环境造成破坏。此外，随着冻土的融化，一些原本难以开采的资源可能会变得更加容易获取，但也带来了新的环境问题和挑战。五、巩固练习冻土是指0℃以下含有冰的各种岩石和土壤，自地表向地下深处又分为活动层和永冻层。全球气候变暖显著影响冻土活动层的土壤孔隙与水分，使冻土活动层的入渗速率增大。研究发现，与其他部位相比，阳坡坡顶的土壤表层含水量最少。下图示意青藏高原上的风火山流域冻结初期冻土活动层各坡向坡位的入渗速率随时间的变化。据此完成1～2题。1．关于该流域冻土活动层入渗速率特征的说法正确的是（

）A．相同条件下，平均值阳坡小于阴坡 B．各坡向坡位总体保持平稳C．相同条件下，平均值坡中大于坡顶 D．阳坡坡顶的入渗速率最大2．全球气候变暖导致冻土活动层的入渗率变大，原因不包括（

）A．气候变暖导致冻土消融量大B．冻土消融水量变大，侵蚀土壤孔隙C．冻土消融使得土壤孔隙增大 D．冻土消融使地表塌陷，不利于下渗3．阳坡坡顶土壤表层含水量最少的气候原因有（

）①坡顶海拔高，土壤冻结多，下渗流失少②坡顶海拔高，风速较大③阳坡温度高，土壤冻结少，下渗流失多④阳坡光照强，蒸发强烈A．①②③B．①②④ C．②③④ D．①③④人类工程建设一般要充分考虑当地自然环境特征。在青藏铁路路基建设中，采用了自动温控通风管技术。通风管路基主要由路基主体、道砟和通风管构成。其工作原理是：冷空气密度较大，在自重和风的作用下将管中的热空气带出，并不断将周围土体中的热量带走，同时也可以自动关闭入口阻隔热空气进入。通风管两端挡板在气温高于0℃时关闭，低于0℃时打开。该地一年中日平均气温的变化范围为－14℃～8℃。负温期(日平均气温小于0℃的时期)约5～6个月。下图为“通风管路基示意图”。读图回答4～6题。4.通风管的设计充分考虑了区域不利自然条件对路基的影响，其主要工作是()A.防止热量散失

B.防止路基积水

C.防止路基冻融

D.保护生物通道5.通风管通风的工作的主要季节是()A.春季

B.夏季

C.秋季

D.冬季6.通风管挡板()A.正温期一直处于关闭状态

B.负温期一直处于关闭状态C.夏季多打开，通风、散热

D.夜晚多打开，储冷、降温7．阅读图文材料，完成下列要求。季节冻土是指冻结日数为1个月以上，12个月以内的冻土。三江源区位于青藏高原腹地东北边缘的高寒地带，季节冻土分布十分广泛。图1为季节冻土冻融过程示意图，图2为1961~2019年三江源地区季节冻土冻结开始日期、完全融化日期时间序列。(1)据图2推测三江源地区冻融期的变化趋势，并说出理由。(2)指出三江源地区冻融期变化趋势与最大冻结深度变化趋势的关系。(3)研究表明“相较于冻结开始日期的推迟，完全融化日期的提前对冻融期的缩短影响更大”，根据季节冻土的冻融过程及特点说明理由。8.阅读图文材料，完成