剪下干涉儀
[拼音]：bingchuan
[英文]：glacier
分佈在兩極或高山地區、能自行運動、長期存在的天然冰體。是陸地表面重要水體之一。由大氣固態降水的積累演變而成。《世界冰川目錄資料編輯指南》把面積超過 0.1平方公里的冰體作為冰川編目和統計的物件。以雪線(或稱平衡線)為界一般把冰川劃分為積累區（又稱粒雪區）和消融區（又稱冰舌區）。積累區的積雪變質成冰，經過運動輸送到消融區，逐漸融化消失，由此構成一個冰川系統（圖1）。
認識史
冰川的近代科學研究的第一階段，集中在以歐洲阿爾卑斯為主的山地冰川。1750年A.C.博爾迪埃描述了冰的塑性。J.L.R.阿加西指明山谷冰川的最大流速出現在冰川中部，並向源頭和末端遞減。他發現在60米深的鑽孔內溫冰川的冰溫接近0℃。19世紀末至 20世紀初，應用熱鑽查明瞭冰川表面流速遠大於底部。攝影測量方法在冰川製圖和冰川變化觀測中得到應用。第二階段，極地冰蓋研究逐漸佔首要地位，山地冰川的研究範圍擴充套件到歐洲、亞洲和南北美洲的山區。1913年，J.P.科赫和A.L.韋格納橫貫格陵蘭大冰蓋，研究雪層，測量冰溫，應用地震法探測冰蓋厚度，是極地冰蓋初期研究的代表。這一時期冰川的水文氣象方向占主導地位。H.U.斯韋爾德魯普對冰川熱量平衡各要素的測量和分析、H.J.K.W.阿爾曼關於冰川的地球物理分類和R.芬斯特瓦爾德對於冰川運動中塊體滑動的論述，反映出這時期冰川研究的深化。第二次世界大戰後，冰川研究進入第三階段，冰川物理研究和新技術應用迅速發展。П.А.舒姆斯基對成冰過程作了分類， J.W.格倫提出了冰流律， W.丹斯戈爾德通過冰蓋深鑽孔中冰岩心的 18O/16O含量比率的分析，探討了氣候變化。70年代以來，利用衛星影像研究全球範圍的冰雪分佈與氣候的關係；遙測技術擴充套件了冰川觀測範圍和記錄時間；雷達技術廣泛用來測定冰川厚度；冰內部結構和結晶研究也有進展。中國現代冰川研究始於50年代末期。廣泛考察了西部各大山系的冰川，初步查明瞭冰川分佈規律及其對河流的作用；提出了中國山地冰川的分類；運用波動冰量平衡法計算預測冰川前進值和前進年限；對若干冰川作了精確的測量和製圖。
冰川分佈
兩極和兩極至赤道帶的高山均有冰川分佈，總面積達16227500平方公里（表1），佔世界陸地面積的11％。儲水量估算為24064100立方公里，佔世界淡水總量的68.7％。如果全球冰川都融化，海平面將升高70米左右。
中國冰川廣泛分佈於西部的高山地區(圖2)。分佈面積見表2。
冰川分類
按形態和規模冰川分大陸冰蓋（簡稱冰蓋）和山地冰川兩大類。地球上有兩大冰蓋，即南極冰蓋和格陵蘭冰蓋，它們佔世界冰川總體積的99％，其中南極冰蓋佔90％。南極大陸除個別高峰外，幾乎全部為冰覆蓋。格陵蘭是世界最大的島嶼，約有83％面積為冰川覆蓋。山地冰川又稱山嶽冰川，廣泛分佈於不同緯度的山區，包括南極大陸和格陵蘭的一些山區。山地冰川的特點是：冰川所在地的地形控制冰川流動方向，並決定冰川的亞型別。
冰川按溫度狀態，分為極地冰川、亞極地冰川和溫冰川。凡整個冰層全年溫度均低於融點的稱極地冰川；表面在夏季融化，而冰層大部分溫度低於融點的稱亞極地冰川；表層冰溫冬季低於融點，而整個冰層溫度接近融點的稱溫冰川。溫冰川主要分佈在降水量豐富的海洋性氣候地區，故又稱海洋性冰川。
冰川冰
構成冰川的主要物質是冰川冰。冰川冰是由新雪逐步變質而成的。它不同於河流、湖泊凍結的水凍冰。
冰川冰的生成
新雪密度一般為 0.05～0.07克/釐米3，新雪的形態不穩定。雪降落到地面後開始圓化（或稱粒雪化）。水分子順著水汽壓力方向，從雪片的尖端和邊緣向凹處移動。晶體經過變圓、融化、再凍結、碰撞和壓實或合併，數量減少，體積增大，冰晶體間孔隙減少，發展頸狀連結。經過一個消融季節的雪就成為粒雪。溫冰川的粒雪密度一般大於0.4～0.5克/釐米3。粒雪在自重壓實下，進一步重結晶或經融水滲浸，產生再凍結。當密度達到0.82～0.84克/釐米3時，冰晶間的空氣被封閉，成為氣泡，粒雪失去透氣性和透水效能，成為冰川冰。粒雪轉化成冰川冰的時間從數年乃至數千年（見大陸冰蓋）。冰川冰含氣泡較多時，呈現乳白色。粒雪冰進一步受壓，氣泡受排擠壓縮而出現淺藍色冰川冰。冰川冰是大而形態不規則的相互連鎖的單晶集合體。在冰川運動過程中，冰晶受動力變質作用，晶粒繼續增大，粒徑可超過100毫米，當剪應力大到可與壓應力相比時，晶粒變小。在冰蓋深處，冰中氣泡可存在於冰晶中，雜質被排擠到晶粒間，因此，大冰晶內部非常純淨。
冰川冰的結構
不同成因的冰川冰，具有不同的結構。
（1）由冰川表面或冰內、冰下水流凍結而成的凍結冰，具有一般水成冰的共同特點:半自形柱粒狀結構，晶粒粗大，排列規則，晶體沿熱流方向伸長，絕大部分氣泡被排擠在冰界處。
（2）由於融水滲入粒雪層、重新凍結而成的滲浸冰，具有半自形粒狀結構，冰晶細小，多呈等粒、等軸的多邊形。
（3）在強烈消融時，在暫時不透水的厚冰片上或在蓋有粒雪的冰川冰表面上形成的滲浸-凍結冰，具有上述兩種冰的特點。重結晶冰的晶形細小，不規則，屬等粒、等軸他形粒狀結構。
（4）在強度不同的各種力的作用下形成的變質冰，具有各種組構:冰晶主軸多數集中在兩個相距約45°方位上的雙極大型組構;與受壓方向成一定傾角的環狀組構；冰晶發生分裂、尺寸變小、主軸方位集中在與剪應力垂直方向上的單極大型組構；因剪應力鬆弛，冰內溫度較高、冰晶體因重結晶作用而異常增大所造成的、晶體呈樹枝狀交叉的多極大型組構。（見彩圖）
冰川冰的物理性質
（1）力學性質。冰的變形具有彈性，但對冰川冰來說，更為重要的是塑性或蠕變。當一定剪應力長期作用於冰樣，冰樣首先發生彈性變形，繼之以塑性變形。後者包括兩個過程，即不破壞點陣連續性的冰晶內部的層間滑動和晶體邊界發生大小形態變化的重結晶作用。在剪應力為常數的情況下，冰的塑性變形率開始時很高，以後逐漸轉為一個穩定值。格倫冰流律表達冰的剪應變率與剪應力的關係(見冰川運動)。按此定律當剪應力增長1倍，應變率可增長8倍。應變率的大小與溫度有關係，例如，在融點溫度時，1巴的應力在1年內可使冰變形30％，在-15℃條件下，同樣的應力在同樣時間內，冰變形只有3％。冰流律表示冰的流動既不同於高粘性液體，也不同於完全的塑性體。
（2）熱學性質。冰的融解熱為 79.7卡/克，比熱容約為0.5卡/（克·攝氏度）。冰川表面從太陽輻射和暖空氣中吸收的熱量，大部分用於冰的融化，而當融水滲入積雪，遇冷再凍結所釋放出來的熱量，又足以提高冰溫，因此在一些冰川上，出現了高處積雪層內溫度反而高於低處冰舌上冰層溫度的現象。冰層厚度（即靜壓力）每增加 1巴，融點降低0.0074℃。這樣在 300米厚的冰川底部的融點比冰川表面低0.25℃。
（3）光學和電學性質。新雪對太陽輻射的反射率為0.5～0.9，粒雪為0.3～0.65，冰川冰僅 0.15～0.35，對熱紅外波段，雪和冰的反射率小於0.01，冰和雪能高效率地吸收和反射長波輻射；更長波段（微波和無線電波）則可相對地穿透冰和幹雪，而液態水的這種性質有很大差異。因此，微波探測技術被用來測量冰川的厚度，但冰中含有液態水就會給這種探測技術帶來很大困難。
冰川運動
冰川積累區的冰層達到一定厚度時，坡度和冰自重所產生的剪應力就使冰按照冰流律開始運動。山谷冰川的冰流速表面大於深部，中央大於兩側，在平衡線附近流速最大，而向源頭或末端流速降低，冰川運動部分由塑性變形或蠕變產生，部分是塊體滑動，有些冰川有時呈現快速前進狀態稱為冰川躍動(surge)。(見冰川運動)
冰川的積累、消融和物質平衡
冰川的物質收入主要來源於積累區（粒雪區）的固態降水，而鄰近山坡上的雪崩和風吹雪有時也佔相當比重。一般說，積累區的氣溫較低，消融微弱甚至沒有消融。積累使冰川厚度不斷增加。積累區物質通過冰川運動，輸送到下游消融區，那裡氣溫較高，消融較強，除使冰面新雪完全融化外，還要融化相當厚度的從上游運動來的冰層。當運動來的冰量和消融量平衡時，冰川末端就呈現停滯狀態。如果積累量超過消融量，則雪線下降，冰川厚度增加，冰流速加大，經過運動波傳遞到冰川末端，就可能導致冰川前進。反之，如果消融量超過積累量，則雪線上升，冰川厚度減小，運動速度降低，可能出現冰川末端的後退。冰川物質平衡取決於固態降水積累量的大小和熱量的收支狀況。
冰川變化
冰川變化表現在冰川末端的前進和後退，冰川厚度的增加和減小，冰川面積的擴大和收縮。冰川變化反應著氣候變化，但要滯後一定時間。當氣候變暖或變干時，冰川上的消融量增加或積累量減少，冰川就要後退、厚度減小，面積縮小。當氣候變冷或變溼時，冰川上的消融量減少或積累量增加，冰川就要前進，厚度增加，面積擴大。（見冰川變化）
冰川作用
指冰川對地表的侵蝕和堆積作用、冰川在水文迴圈中的作用和冰川對於氣候的影響。
（1）冰川的侵蝕和堆積作用。冰川作為塑造地表形態的主要外營力之一，在冰川作用地區留下豐富的地貌遺蹟。冰川侵蝕作用形成的冰川地貌稱冰川侵蝕地貌，主要的有圍椅形冰斗、U形冰槽谷、鋸齒狀刃背和角峰等（圖3）。冰川堆積作用形成的冰川地貌稱為冰川堆積地貌。冰川直接搬運堆積的巖塊碎屑，統稱為冰磧。冰磧岩塊中特別巨大者稱為漂礫。堆積在冰川末端的壠狀冰磧稱為終磧（尾磧），表示冰舌順谷地伸展的下限;在冰川兩側的壠狀冰磧稱側磧，側磧頂部高度表示當時的冰面高度。按正在搬運中的冰磧(即運動中的冰磧)，在冰川內的分佈部位可分為:分佈在冰面的表磧，分佈在冰川內部的內磧和分佈在冰川底部的底磧。冰川融化水流所沉積的巖塊碎屑稱為冰水堆積，多分佈於冰川前端的外圍或冰融水道中，特點是有一定的層次和磨圓。分佈於冰融水道兩側的稱冰水階地，分佈在冰川前端外圍的形成冰水平原，沉積在冰湖巖盆中的叫冰湖沉積。大陸冰蓋主要的蝕磧地貌有鼓丘、羊背巖、漂礫蛇形丘、冰礫阜、三角洲和冰水平原等。
（2）冰川在水文迴圈中的作用。冰川接受大氣固態降水，儲存在冰川之內，通過融化，成為液態水，補充河流和海洋；少量蒸發，直接返回大氣。從降水、冰體儲存到融化、崩解入海和蒸發返回大氣這一迴圈過程所需的時間約以萬年計。中、低緯度山地冰川的水迴圈比冰蓋的快得多。中國西部高山冰川的總儲水量約為5000立方公里，每年融水量約55立方公里，加上蒸發，估計水文迴圈一次平均約70～80年。冰川有多年調節的作用，在乾熱年份，擴大消融，大量融水補給河流；在溼冷年份，增加積累，融水對河流的補給減少（見冰雪融水徑流）。
（3）冰川對氣候的影響。一般說，冰川是氣候的產物，冰川變化反映氣候變化。但是，冰川一經形成，對氣候有反饋作用，成為氣候形成的重要因子(見極地氣象學)。冰雪對太陽輻射有很大的反射率，在冰雪地區可能接受的太陽輻射大大減少。冰雪消融需要消耗大量熱能，因此，冰川表面氣溫一般比相鄰的非冰川地面低2℃左右，而溼度卻要高些。這有利於冰川區形成較多的降水。南極冰蓋是一個巨大的“冷源”，在南極蘇聯東方站海拔3500米處，年平均溫度為-56℃，而冬季最低溫出現過-88.3℃南極大陸形成穩定而強大的冷高壓，阻止氣旋進入大陸中心，使大陸中心每年只有幾十毫米的降水量。與南極冷源有關的經圈環流（見大氣環流），越過赤道，影響到北半球包括中國在內的天氣變化。中、低緯度的山地冰川對大範圍的氣候影響很小，但對地方氣候的影響仍不可忽視。
冰川與人類生活
冰川是自然界重要的、有很大潛力的淡水資源(見水資源)。冰川水質良好。亞洲中部乾旱區（包括中國西部、中亞、阿富汗、巴基斯坦和印度部分地區）歷史悠久的灌溉農業的發展，相當程度上依賴著高山冰雪融水。在水能利用高度發展的阿爾卑斯山區和挪威，有大量水庫修建在冰川末端以下河谷中，蓄積冰川融水發電。瑞士能源有一半以上靠冰川融水發電。人們還認真議論著拖拉從南極冰蓋崩解到海洋上的冰山來補充一些國家的供水源。為了增加春旱期間的灌溉融水，中國和蘇聯等國家做過冰雪消融的人工調節試驗。許多冰川景象瑰麗，是很好的旅遊資源，在容易到達的山區，吸引許多遊客。（見彩圖）
冰川也可以導致災禍。冰雪崩、冰湖潰壩洪水、冰川泥石流、冰川的突然快速前進等，常導致生命財產的重大損失。中國西藏東南部和南部、新疆的帕米爾和喀喇崑崙山區等地，冰川泥石流和冰湖潰壩洪水多次出現，造成災害。在未來環境變化中，如果21世紀氣候大幅度轉暖，部分冰蓋融化，導致海平面上升，將嚴重危害濱海低地人們的生產和生活。內陸地區冰川如因融化縮小，將會改變現有的供水情況，也會嚴重影響生產和生活。因此，正確地預報冰川變化是冰川學家當前的迫切任務。