冰川融化海平面会上升吗?

根据物理学原理,杯子里的冰融化,杯子里的水面是不会上升的,那么冰川融化海平面会上升吗

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14个答案
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AntarcticaGlaciology Ph.D. Student

2012-02-25 12:27

目前海平面上升主要有两大因素:

1 海水变暖体积膨胀(thermal expansion) 目前海平面上升速率有差不多一半是这个因素导致的。但是最近两年(大约从2010年开始),海水体积膨胀停止了,至于之后会不会继续还是未解之谜。

2 有水流入海洋(additional mass) 这个因素是另外一半海平面上升的原因。其中60%左右是比较小的山地冰川(比如喜马拉雅山上的),40%来自两大陆地冰架(格陵兰和南极)。由于北极现在温度上升非常快,所以格陵兰现在是大源头。南极温度虽然也上涨了,但是因为南极本来太冷了,一点温度上升还不足以使冰融化,并且由于温度上升南极的降雪增加了很多,所以南极的冰量基本持平。不过就趋势来看,山地冰川由于冰量太少,后劲不足,海平面上升将渐渐由格陵兰和南极,尤其是南极主导。

ps: 现在有一个很大的认知误区认为海平面上升是由冰的融化导致的,其实准确来讲应该是冰流入海洋,陆地冰流入海洋就变成浮冰,不管它融化与否,都会导致海平面的上升。而且现在南极冰舌的崩塌导致冰的流速明显增加,所以南极冰流入海洋将成为海平面上升的主要因素。

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Steed专业级业余天文爱好者

2012-02-06 20:07

确实如提问者所说,漂浮在杯子里冰如果融化,杯子里的水面是不会升高的(前提是忽略水自身的热涨冷缩和蒸发损失之类的其他因素)。这是由浮力定律决定的,因为浮在水面上的冰排开的水,质量应该恰好等于冰块的质量才对。这样,当冰块融化之后,冰化成的水就刚好填补了之前被冰排开的水,以至于水平不会升高。

但这里给出的条件也已经非常明确了,那就是冰必须得浮在水面上。如果有大块的冰之前是冻在杯子壁上,稍稍融化后又落到了杯子里,那水面就会一下子升高不少。

同样的道理,如果是陆地周边已经浮在海面上的冰川融化,那么海平面不会因此而上升。但是,如果本来是在陆地上的冰川,因为冰川的滑动而移入了海中被浮起来,那么哪怕这些冰川一时间还不会融化,海平面也会因此而升高。

所以,重点不在于冰川融化不融化,而在于不能再让陆地冰川滑入海中。地球上最大的陆地冰川似乎是在南极和格陵兰岛,它们一旦滑动加速甚至融化的话,沿海地区就真正要危险了。相反,北冰洋里的冰块即使全部融化,海平面也不会受到明显影响。

呃,经@Ent 提醒,发现确实忘记了一件事情…… 海水是咸的,而冰是淡的。这样的话,由于咸水密度要比淡水稍大一些,因此当冰浮在水面上排开咸水时,同等质量的咸水体积会比冰融化之后同等质量的淡水要稍小一些。因此,如果浮冰融化的话,确实会使水面稍稍升高一些。

不过由此导致的海平面升高,跟陆地冰川滑入海中飘浮起来相比,可以说是小巫见大巫了。

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Ent古生物学博士生,科学松鼠会成员

2012-02-06 21:28

【增加补充内容在文末】

这个题容易忽略一件事情……
海水是咸的,而冰川、冰山等等全都是淡的。

海水冰冻、形成冰川的过程中,并不是整个海水“一起”冻成冰的,其中的盐分会逐渐浓缩并析出到周围的水里。一般来说,体积不太大的一块“新”海冰,最多只需几年时间就会完全变成淡水冰。

所以,就算是北极的冰,绝大部分也都是淡水的。南极更不必说。

浮冰融化时水面不变,这个规律只对纯水有效。如果我们把纯水替换为密度更高的海水,而冰保持不变,这时冰所排开的体积就会变小。但是冰化开之后变成水的体积却不会改变。因此,北极的冰融化,同样会导致水下总体积增大,从而使海平面上升。


PS 关于海水结冰时盐分会析出这件事情,是那些“我知道是对的但我无法真正理解”的事情之一……我觉得大概用物理化学啥的能够推导出来,但我不会推……有没有哪位大神能帮推一下……

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补充内容:
http://efdl.cims.nyu.edu/publications/refereed/grl_melt_floating_ice_07.pdf
Adrian Jenkins and David Holland. Melting of floating ice and sea level rise. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 34, L16609

这篇文章定义浮冰(floating ice)包括冰架、冰山和海冰。

冰架=陆地冰川出溜到海边,一半浮在海面,一半还在陆地上。按定义,是淡的。
冰山=冰架或冰川碎掉一块之后,完全漂浮在海面上。也是淡的。
海冰=直接在海面上冻出来的冰。可能还含有少量盐分,但肯定比海水淡很多。


最粗糙的近似:
海水的密度和盐度基本上成正比,受温度影响很小。所以海水密度大于淡水。
淡水冰直接融化在海水里。上面已经分析了,会上升。因海水不浓,混合造成体积变化可忽略。

这部分额外产生的影响其实很小(是相应浮冰体积的2-3%),但是仍然比海平面上升估计的误差值大。因此是有意义的。

按文中的估计,南极冰架全化将导致35-52mm的上升,南极海冰全化最多导致1.4-2.1mm,北极海冰将导致2.1-3.1mm。
更好的近似:
融化海冰需要大量的热,将导致海洋温度降低。由此带来的密度变化会有何影响?使大洋变淡的效果呢?海冰融化需要一个过程,过程中如何?这部分讨论较为复杂,看原文……



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少个螺丝乳品专业博士,科学松鼠会成员

2012-02-06 23:12

大海中的浮冰融化,可以简化成一杯盐水中的冰块融化,是否会导致水面上升。

如果是一杯水中的冰块融化,水面是不变的,因为冰块排开的水的体积产生的浮力让其漂浮。冰融化成水后,质量不变,体积正好是冰块排开的那个体积。

那么当换成一杯盐水,情况会像@Ent 说的那样水面上升吗?

当冰块融化之后,盐水是会被稀释的。相当于一个较浓的盐溶液加入纯水,混合之后的体积是小于二者之和的。
而漂在盐水中的冰块排开的水的体积,是略小于其自身化成水之后的体积的,因为盐水的密度略大于水。

以上两个因素,前者可导致总体积减少,而后者导致总体积增加(当然二者都是很微小很微小的变化)。水面是否上升1取决于二者哪个占主导因素。
我琢磨了半天,没有想到合理的证明方法,能证明最终水面会上升还是下降或者不变。

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海水的平均密度比淡水大2.5%,就是说如果北极的海冰全部融化,差不多就相当于多加入了北极海冰总量2.5%的水,由此造成的海平面升高不会超过30厘米。比起南极的冰盖融化可造成的几十米的升幅,基本可以忽略不计了。

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_whyCD无机非金属材料工程学士,户外达人

2012-02-06 17:34

这个问题要看是什么冰川融化,可以参考下海平面上升的因素:http://baike.baidu.com/view/202808.htm#5

南极和格陵兰的冰是覆盖在大陆上,融化后肯定会导致海平面上升;北极的冰是浮在海面上的,融化后不会导致海平面上升,同LZ举的例子一样。

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支持者: 春水涣涣 扎苟Jungle

刚看的Frozen Planet,里面说,北极多为浮冰,融化后对海平面升高的影响还相对小。而南极的冰多为南极大陆陆地上结的冰,这些冰融化后,冰水流入海里,会导致海平面大幅度上升(ms约60米)。

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支持者: -------------------

当然会,根据浮力定律,冰熔化前,ρ冰V冰g=ρ海V排g,所以V排=ρ冰V冰/ρ海,冰熔化成水,冰与水之间的关系:m冰=m水,所以冰化成水后的体积为V水=ρ冰V冰/ρ水,又因为海水中有盐,即ρ海>ρ水,所以V水>V排,又因为底面积S相同,所以h熔化后>h熔化前,所以海平面会上升!

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我在想,冰化了,是因为天热,天一热,是不是水蒸发的就快很多,所以海平面会不会上升,个人认为不好说

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欢乐理科女用文科思维解理科题

2012-03-27 16:25

如果做的是控制实验的话,那是会略有上升的。

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春水涣涣电力电子博士生,文史爱好者

2012-09-18 12:49

the trick is ……
冰川如果是浮冰的话,海平面不会上升;如果是陆地上堆积的冰块融化,则海平面会上升。

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当然会了,这两个不一样,杯子里的冰融化,水温降低,水当然不会升高,而冰川融化是因为气候变暖,海平面上升由于除了融化产生的水外,还有一个主要的因素,水的热膨胀。

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北极冰融化上升7米,主要是热胀
南极冰融化上升40米,基本覆盖所有的沿海大城市乃至一些沿海的州和省份

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