南極洲又稱第七大陸,是地球上最後發現的大陸,是唯一沒有土著居民居住的大陸。它是世界上最高的大陸,與岡瓦納大陸分離和解體。整個南極大陸被平均海拔2350米的巨大冰蓋覆蓋。如今,世界上90%的冰川位於南極大陸,北極僅佔9%,而北極佔9%,基本上位於面積較大的格陵蘭島。除了南極洲和格陵蘭島的冰川外,其他地區的所有冰川加起來不到全球冰川總數的1%。世界上的二氧化碳濃度和行星軌道是一樣的。目前認為南北極冰川形成和融化的原因是相同的。為什麼現在90%的冰川位於南極?
冰川的形成和消失主要受地球大氣溫度的控制。大氣溫度主要受太陽光強度和大氣保溫強度控制。如果日照強度基本相同,大氣溫度主要受大氣中溫室氣體濃度的控制。二氧化碳和其他溫室氣體的濃度越高,溫度就越高;否則,溫度就越低。
這可能主要與冰川形成時冰川與極地中心的距離有關,也可能與冰川形成時冰川是位於陸地還是海上有關——正是因為南極是南極大陸,而北極是北冰洋。
為什麼北極的大部分冰川都位於格陵蘭島上,而格陵蘭島不在北極的中心?這也是因為格陵蘭島是一塊大土地,而其他地方則是海洋。當我們觀察南極冰川時,人們普遍認為東南極的冰川不僅沒有減少,甚至還在增加。然而,西南極,特別是南極半島的冰川正在迅速融化。為什麼?因為東南部大部分是陸地,而西南部大部分是海洋。為什麼低緯度東南極的冰川不易融化,而高緯度西南極的冰架卻很快融化?這是因為東南極是陸地,即使緯度有點低,冰川也不容易融化,西南極的冰架位於海洋上,很容易融化。這說明,當二氧化碳濃度降低(或其他原因導致冰川形成)時,需要兩個條件:一是冰川必須位於高緯度地區;二是冰川必須位於陸地上。也就是說,除非有新元古代、石炭紀等極寒的環境,一般來說,極地冰川只能在陸地或大陸上形成,而不能在海洋上形成。
因為海洋上沒有大冰川,當地球溫度因二氧化碳等溫室氣體濃度降低而降低時,如果兩極都是陸地,就可能形成兩極冰川;當一極是陸地,一極是海洋,就形成單極冰川;當兩極都是海洋,不會形成冰川。當兩極都是海洋時,並不是說冰川永遠不會形成。當溫室氣候持續下降、氣溫持續下降時,兩極冰區將逐漸擴大,最終到達陸地,阻斷海洋或海水的水平對流,有可能形成新元古代和石炭二疊紀等巨大冰川。因此,當兩極都是海洋時,除非地球溫度極低,冰川一般不會形成。但如果形成了冰川,那一定是一個巨大的冰川。
大陸正在漂移,這是維格納已經證明的結論,並得到了地球科學的承認。有東西向漂移和南北向漂移。當大陸從北向南漂移時,它可能改變大陸的緯度。有些大陸可能從高緯度地區遷出,有些大陸可能從低緯度地區進入高緯度地區。
當地球溫度下降時,如果在極地地區的一個大陸上形成了冰川(假設地球溫度保持不變或變化不大),如果形成冰川的大陸一直留在極地地區,或形成後向極地中心漂移,這些冰川就不易融化,而且保存時間會更長,甚至會擴大。如果冰川是在極地地區的一個大陸上形成的,假設地球的溫度變化不變或不大,那麼當冰川離開極地地區時,它上面的冰川可能會逐漸融化。如果一個大陸在地球溫度下降時沒有冰川或冰川很少,那麼當它漂移到極地時就會逐漸形成冰川。
例如,始新世中期末,由於二氧化碳濃度降低,地球開始降溫。始新世末,隨著澳大利亞與南極大陸之間洋中脊的擴張,塔斯馬尼亞海道的開通將南極洲推向了極地。這可能是始新世末第一次大規模南極冰蓋形成的原因。
始新世末,南極冰川開始形成,中新世中期,南極地區形成大型冰川,北極可能位於海洋(北太平洋),因此,雖然溫度條件相同,但南極只能形成巨大的冰川。後來,由於大陸漂移,北極點進入歐亞大陸和北美。當氣溫再次降至足夠低的水平(中新世晚期)時,北極地區形成了冰川。在第四紀冰期,幾乎所有的冰川擴張都發生在北半球,南半球的冰川擴張不到3%。因此,北極冰川的規模遠大於南極洲(因為南極洲遠小於歐亞大陸和北美)。
冰川的形成和消融不僅受二氧化碳等溫室氣體濃度或其他影響冰川形成的因素的影響,而且對加速冰川的形成和消融也有積極的反饋作用。由於冰川只能在大陸上形成,當某一冰川位於海洋(即冰架)之下時,由於海水的水平對流,這樣的冰川很容易融化。當冰川形成時,大量的海水被轉移到大型極地冰川中,海平面下降。隨著海平面的下降,原來的冰架由於海平面的下降而成為一個穩定的冰川,從而減少了冰川的融化,增加了冰川的穩定性,甚至可能增加冰川。這樣,冰川越大,越穩定,增長越快。反之亦然,當冰川融化時,大量海水從冰川轉移到海洋,海平面上升。由於海平面上升,它原來是一個穩定的冰川。由於下部被海水浸泡,形成了一個不穩定的冰架。不穩定冰架的形成加速了冰川的融化。
同時,我們可以從現今世界洋中脊分布圖看出,在西經0°至西經80°之間,沒有南北向分裂的洋中脊。這說明北美一北大西洋西歐和南美及南極洲之間,沒有擴張,但卻有收縮。所以,北美一北大西洋一西歐和南極洲之間的距離,也即西經0°至西經80°之間的經線長在不斷縮短,而東經100°~180°經線之間的經線長在伸長。
目前,環南極海脊的60°-150°s剖面仍然是南極海脊的主要張裂段,澳大利亞與南極大陸之間較快速張裂。同時,南極大陸仍以90°-30°W整體向北移動,北極逐漸由近北美大湖區經格陵蘭島向北冰洋移動,南極則逐漸由西南偏小的極地半島向東南偏大的極地移動。北極地區從大陸中心(如北美大湖區)或大面積陸地(格陵蘭島)向海洋(北冰洋)移動(北冰洋的北海峽谷側和白令海峽側也可能有航道的開通,開啟了北冰洋封閉的北冰洋等海洋,加速了冷暖海水的對流和交換,加速了北極冰川的融化;南極陸地面積較大,南極小半島向陸地面積較大的東南極大陸移動,導致南極冰川的擴張。