冰山

冰山（Iceberg）是大陆冰盖边缘或峡湾冰川末端崩解入海的巨大漂浮冰体。在南、北两极，雪线接近或位于海平面，很多陆地被冰雪覆盖，形成冰盖。在自身重力等作用下，冰盖从陆地伸入海洋，形成漂浮在海上的冰架，由于风暴、潮汐等因素，一些冰架发生断裂、脱落，进入海洋，形成冰山。一座巨型冰山从冰架上断裂一般需要经过10至30年的漫长过程，最终会在纬度较低、水温较高的海域逐渐消融。

冰山诞生于地球的南北极海域。南极大陆和北极格陵兰岛终年白雪皑皑，在寒冷的天气下很少融化，因此年复一年降落的雪不断堆积起来，厚度可达数千米，雪线接近或位于海平面。雪花在其自身压力下渐渐变成密实的冰体，最终连成广袤的冰川或冰盖。在重力作用下，冰川缓慢地向大陆边缘“流动”，伸入四周的大海。冰川伸向海面的部分被称为冰架，由于风暴、潮汐等因素，发生上下运动，一些冰架发生断裂，崩解产生小至几平方千米大至几千平方千米、厚度为数百米的冰山，脱落后进入海洋，形成了冰山。

冰山形成示意图（以南极罗斯海为例）

从历史记录看，一座巨型冰山从冰架上断裂一般需要经过10至30年的漫长过程，并且是从冰架上出现冰裂开始。随着全球气候变暖，小规模的冰山从融化的大型冰山中分离，导致航道内小型冰山出现的概率增加。

地球自转产生的科里奥利力和南极大陆海岸环流产生的西向推力共同作用，使得大部分冰山向西沿着南极大陆边缘漂移，围绕南极大陆转动数年，最终会在纬度较低、水温较高的海域逐渐消融。然而冰山的一生长短不一，短的一两年就全部消融，“长寿”的冰山有可能会漂流十几年，从南极随着洋流最远能漂到南纬40°的洋面上。

冰山融化

南极海域是世界上冰山分布最多的区域，约有22万座冰山。在南极冰盖xxx，主要分布有罗斯冰架、龙尼-菲尔希纳冰架和埃默里冰架等，这些冰架是冰山的主要来源。另外，整个南极大陆被一块有500多万年历史的巨大冰盖覆盖着，直径约4500千米，面积约1398万平方千米，约占南极大陆面积的98%。这块冰盖占世界陆地冰量的90%，淡水总量的70%。

南极冰山

北极冰山主要分布在格陵兰岛、阿拉斯加、新地岛、斯瓦尔巴群岛、弗朗茨约瑟夫地、西维拉地岛、乌沙科夫岛等沿岸地区的海域，每年约有16000座冰山从冰盖上脱落进入北冰洋，其中90%的冰山来自格陵兰冰盖。北极冰山纬度最高的来源是挪威北部的斯瓦尔巴群岛和俄罗斯北极地区的岛屿，从这些来源产生的冰山并不大，大约每年6.28立方千米。其中，大概26%来自斯瓦尔巴群岛，36%来自弗朗茨约瑟夫地，32%来自新地岛，约6%来自西维拉地岛，0.3%来自乌沙科夫岛，这些冰山许多直接进入浅海巴伦支海或喀拉海，在那里搁浅。

冰山的密度为900千克/立方米，与海水非常接近，冰山有8/9的体积浸没在海平面下，露出水面的只是它的1/9，隐蔽性很高，即便是借助船用雷达，也很难及时观测到这些海面上尺度较小的冰山。其长、宽、高小到几十米，大到几千米不等，质量差别高达8个量级，从质量约1000吨的小冰山到质量超过1010吨的巨大南极板状冰山。

格陵兰岛的冰山

北极的冰山通常比南极的冰山要小，1882年，在北极巴芬岛附近观测到的一座冰山长13千米，宽6公里，冰山高出水线的高度为20米。1927年，捕鲸者Odd I在南极洲克拉伦斯岛观测到的冰山长180千米，冰山高出水线的高度为30至40米。1956年，美国冰川号在斯科特岛附近发现了一座冰山，长度为335千米，宽度为100千米。2000年，冰山B-15从罗斯冰架上断裂，最初的长度为295千米。几天后冰山B-15分裂成两部分，其中较大部分冰山B-15a长120千米，宽20千米。2005年10月，冰山B-15a在维多利亚地的阿达尔角附近因远处涌浪的影响解体成几大块。

大部分冰山呈现出白色，是因为绝大多数照在冰雪表面的可见光都被反射回来。在可见光谱的范围内，被冰雪吸收的能量很低，而且反射率在各个波段比较均匀，雪花能均匀地反射所有波长的光，从而形成闪闪发光的白色冰山。

白色冰山

在冰山的凹陷处或海浪侵蚀出的洞穴中，常会呈现出一种特别纯净的蓝色。有些冰山在海浪、海流以及特殊地形的作用下，还会发生翻转，露出底部没有白雪覆盖、半透明的蓝色冰体。这或许是冰因为融化重新冻结形成不同晶体结构，从而使冰山呈现蓝色所致；亦或是由于冰中包含有机物、矿物质、冰藻等，使得冰山在阳光折射下呈现出蓝色。

蓝色冰山

海水、藻类和缺乏裂缝可以创造除白色和蓝色以外的颜色。当冰冷的海水在从陆地延伸到海洋的冰架底部凝结时，岩石中的铁与海水混合，会呈现出翡翠般的绿色，绿色冰山是南极特有的非常少见的冰山。冰川与陆地磨蚀时粘上的碎石会在冰中形成灰色条纹。冰架底部的裂缝被海水填满后结冰，就会形成彩色条纹冰山。年代久远的冰川内部巨大压力把空气挤压出来而晶体化，失去了反射光线的能力，沉积物会产生一些冰山中存在的肮脏的黑色，则会形成黑色冰山。

绿色冰山

冰山的形状各不相同，依据冰山的形状主要可以将冰山分为板状冰山和非板状冰山两大类。

板状冰山包括块状和桌状冰山，是从冰架的边缘分裂出来的又宽又平又长的冰山，一般体量巨大，外观呈现为极规则的长方体。和所有冰山一样，表面上可见的部分只是冰山质量的10%，其余的都藏在水下。板状冰山会随着海水和风的侵蚀逐渐变得“圆润”，棱角会逐渐的消失不见。在南极，冰山体积巨大，很多是方正的板状冰山，外形相对单一。2018年10月25日，据国外媒体报道，美国航空航天局（NASA）的研究人员在南极洲的拉森号冰架发现了一座方形冰山，边缘齐整，专家认为，冰山锐利的边缘表明它可能刚刚从冰架上断裂。南极冰山基本上是南极冰盖的陆缘冰脱离冰盖、移入海域而形成的，因此往往容易形成规模很大的桌状冰山。由于南极气温低，冰山几乎不因融化而变形。北极海域气温远远高于南极海域，因此冰山容易在漂移过程中融化，体积变小。

板状冰山

非板状冰山

非板状冰山较小且形状不太均匀，通常具有锐角和曲线，包括楔形冰山：一边是陡峭边缘，另一边是平缓斜坡的冰山；尖顶形冰山：一座有一个或多个尖顶的冰山；船坞形冰山：被侵蚀形成沟渠和渠道的冰山。和穹顶形冰山：顶部呈圆形的冰山。在北极，冰山体积较小、结构紧凑，由大量冰组成，其中非板状冰山最为常见。

冰山实际形状是不规则的，但从数值试验角度，通常选择几种规则形状以涵盖冰山真实形状，例如，用球体模型、立方体模型和棱柱体模型分别表示圆形冰山、块状冰山和平板冰山。用球体模型、立方体模型和棱柱体模型分别表示圆形冰山、块状冰山和平板冰山。

获取浮冰山在波-流中的运动需要求解流体控制方程，包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。由于不可压缩流体只有很少的热量交换，因此忽略能量守恒方程。

浮冰山流域满足的质量守恒方程（连续性方程）为

，式中，

是时均速度。

动量守恒方程（N-S方程）为

，式中，⊗表示外积，

为平均压力，

为平均黏性应力，

为雷诺应力，是湍流引起的时均效应，

为流体密度，g为重力加速度。

对于浮体在波浪中的运动，通常定义两个坐标系，一个是大地坐标系OXYZ，一个是跟随浮体质心平动的随体坐标系OX'Y'Z'，相对于大地坐标系的浮体运动方程为

，

，式中，m为浮体质量，I为浮体转动惯量，Ω为角速度矢量，V为线速度矢量，f为流体施加于浮体的合外力，M为浮体受到的合外力矩。

冰山形状对于冰山的漂移有明显影响，块状冰山的漂移速度与位移xxx，平板冰山次之，圆形冰山最小。这些冰山主要沿着南极近岸运动，冰山在运动过程中由于受到海水的侵蚀会不断的崩解和融化，当冰山在近岸大陆架上运动时，受洋流、海洋表面风场以及海底地形等外界自然条件的综合作用，其运动状态通常毫无规律并且难以准确预测，直到冰山运动到深海海域时由于脱离了海底地形的束缚，冰山运动轨迹才变得简单易测。

冰山运动的主要动力是洋流和风，海底地形、海冰和科里奥利力也会对其运动轨迹造成不同程度的影响。其中，洋流、海表风场、海底地形是影响冰山运动轨迹的最主要因素，科里奥利力次之，海冰的作用力最小。当冰山在近岸大陆架上运动时，受洋流、海表风场以及海底地形等外界自然条件的综合作用，其运动状态通常毫无规律且难以准确预测。直到冰山运动到深海海域时，由于脱离了海底地形的束缚，其运动轨迹才变得简单易测。在南极，由于南极环极流和风的影响，冰山的运动主方向呈北东，也有呈北西向运动，但少有南向运动。

厚度达上百米的冰山，在具有复杂海底地形的近岸海域运动过程中可能发生搁浅，搁浅会触发不同的区域性海洋过程，对近岸洋流循环、海冰生长以及海洋生态系统造成严重影响。例如，Robinson和Williams（2012）以及Remy等（2008）分析了从罗斯冰架崩解产生的B15冰山搁浅对麦克默多站附近海域海洋过程的影响，发现冰山搁浅限制了海洋表层水循环、降低了附近冰架底部消融量并且阻碍了区域海冰扩散。另外，冰山若卡在一些小岛边缘，将使岛上企鹅、海豹的觅食路径受到影响。极地动物猎食途中如果因为冰山阻挡需要绕道，激增的路程会增加其幼崽饿死的概率。2010年南极洲英联邦湾丹尼森角附近的一块冰架断裂，形成巨大的B90b冰山，这座冰山和许多浮冰一起堵在丹尼森角海岸线附近。由于企鹅繁殖的特点，原来居住在丹尼森角海岸线上的阿德利企鹅必须绕过这座冰山，回到原繁殖地，而绕行的路程长达60千米，如此漫长的捕食路程给企鹅带来了很大的困难。受此影响，丹尼森角的阿德利企鹅种群数量开始急剧下降：2010年原本有16万只，第二年夏天仅剩下1万只。

冰山上的企鹅

同时，冰山融水中含有丰富的铁以及其他营养物质，有利于海洋浮游植物的生长，并最终提升了该海域的固碳能力。从冰山附近一直延伸至数百千米的范围内存在生长活跃的浮游植物带，提高的浮游植物生产力直接影响海洋的碳储存，并且即便冰山“漂走”，原本所在海域内的这一现象还能持续至少一个月。南大洋海域20%的固碳量与冰山融水有关。如果巨型冰山崩解融化继续加剧，其对碳循环的负反馈作用可能将更大。在其漂浮过程中不断融化，内部的矿物质不断释放进入海洋，可为磷虾等海洋生物提供食物来源。

船舶与冰山碰撞的概率并不大，但是一旦发生，就会给船舶结构以及船上人员安全带来危险。据统计，在1619~2004年间，共发生了约670起船舶与冰山的碰撞事故，这些事故不但造成了人员伤亡和经济损失，还给周围环境带来了严重破坏。

另外，冰山是一种淡水资源，许多缺水国家都正在制定拖运和利用南极冰山解决缺水问题的计划。在2021年时，科学家曾估计A-76A冰山已向海洋注入大约9亿吨淡水，其中大部分在南乔治亚岛附近，此后还将继续向附近海洋注入大量淡水资源，驱动海洋循环流动。

冰山融化会释放大量的甲烷，而甲烷也是一种温室气体，而且它的升温能力是二氧化碳的80多倍。另外，相较于地球表面的其它材料，冰很少吸收太阳热量，相反它对太阳光的反射率极高，因此有冰被覆盖越多的话，地球其实是更不容易升温的。当冰川一点点脱落，冰山一块块融化的时候，会导致全球变暖加剧。海因里希事件的发生伴随着大规模的冰川崩溃，大量的淡水在很短的时间内倾泻进入北大西洋，产生大量冰山，这会对北大西洋水文造成严重影响，导致NADW的形成减弱。在大西洋经向翻转流体系中，NADW的形成减弱同时意味着表层的墨西哥湾流及其北大西洋的延伸——北大西洋流的强度变得疲软。这使得向北输送的热流量减少，反过来将导致南极变暖，这就是“双极跷跷板”的气候模型。

冰山犁沟形成示意图

冰架或冰川断裂时形成冰山，在冰山漂移过程中，当冰山水下部分的厚度大于该地的水深时，冰山龙骨接触到海底，或者冰山融化后重心发生变化，翻转后撞击海底，在洋流与科里奥利力共同作用下冰山底部与海底基岩之间会发生相对滑动，在搁浅区内做缓慢运动，就会产生冰山犁沟地貌。冰山犁沟的大小和形状取决于冰山的大小、水深、洋流、大气环境、海底基底、风力以及过去冰川变迁的历史等因素，对冰山犁沟的研究有助于判断冰山龙骨的大小和尺寸，从而判断冰山的形态特征、迁移路径及驱动因素，进而了解冰盖冰架融化崩解的过程及影响因素。同时冰山触底也会扰乱和改造海底沉积物、影响当地生态系统，对冰山犁沟的研究也有助于更好地了解受冰川影响的沉积环境和年代。在南北极地区均发现过此地貌，如巴伦支海北部、斯瓦尔巴特群岛北部、威德尔海、松岛湾和松岛冰川下等。

南极洲的冰山形状奇特，有的冰山竟然出现了彩带，其中一些冰山看起来像巨大的汉堡。冰山中间的夹层呈现蓝色、绿色还有褐色的花纹。科学推测，那些蓝色的条纹是由于冰山碎片崩裂后，一些冰雪融水渗入后冻结而成的。当冰山崩裂后一部分落到水里，咸咸的海水层在小冰山下面冻结，如果这一区域的海藻丰富的话，它们就会呈现绿色的斑纹。黑色、褐色和黄色的条纹是因为冰山沉积物造成的，当冰山碎片滑落到海里，周围沉积物覆盖在上面，就形成一层黑褐色和黄色的斑纹。