寒带,指 南半球 极圈和 北半球 极圈以内的高 纬度 气候地带,即南北纬66°34′与90°之间的纬度带。 在全球五大气候带中,寒带拥有最小的面积,占 地球 表面的8.3%,分为 北寒带 ( 北极 气候区)和 南寒带 ( 南极洲 气候区)。 由于 太阳高度角 极小, 入射角 大,获得的太阳能量最少,气温终年很低,所以称为寒带,并有 极昼 、 极夜 现象。
寒带主要分为 冻原 气候和冰原气候,地面常年被冰层覆盖,大部分地区为永冻土。 此外,动植物主要集中于苔原气候区。 寒带的生态系统与地球上其他地区相比更加隔绝,也更加脆弱,因此易发生生态变化。
范围
寒带分为北寒带和南寒带。
北寒带
北寒带是指北极圈到 北极点 的地区,纬度范围为北纬66°34′到北纬90°之间的地区。 由北冰洋和周围的陆地组成,包括北冰洋盆地和 斯堪的纳维亚半岛 北部、 格陵兰岛 和 斯匹次卑尔根岛 的所有地区,以及 阿拉斯加州 、加拿大、挪威和俄罗斯的北部地区。 陆地总面积约占800万平方公里,人口很少,总共不到几十万。 其中,因纽特人(又称爱斯基摩人),生活在加拿大北极和格陵兰岛。
南寒带
南寒带是指南极圈到南极点的地区,纬度范围为南纬66°34′到南纬90°之间的地区。 主要包括 南冰洋 、 南极洲 。其中南极洲覆盖着终年不化的冰雪,四周为海洋,没有人类长期居住。
主要特征
温度
由于 太阳 照射时间短,寒带的地面和大气吸收热量极少,终年气温极低。 寒带最冷月平均气温低达-50℃;最热月平均气温在10℃以下,部分地区全年0℃以下。
降水
除了受海洋调节影响的部分地区,大部分寒带地区寒冷少雨。 其整体年降水量通常在200-300毫米,且蒸发量低,气候湿润。
大气环流
极地高压区与副极地低气压区
在偏向力的作用下,暖气流从 副热带高气压 流向极地,在 北半球 变为西南风, 南半球 变为西北风,且越靠近 极圈 ,方向越偏西。又因极地附近的地转偏向力强, 气流 旋转速度快,从而产生较大的 离心力 ,因此极地地区应该是低气压。但由于极地温度低,气压高,两者相抵后,极地出现高压,高压的周围出现 低压槽 ,于是产生极地高压区和 纬度 60°附近的副极地低压区。
极地环流
极地高压区流出的冷气流,受偏向力的影响变为北半球的东北风和南半球的东南风,称为 极地 东风。 副热带高压 带流入的 热气 流和 极地 流入的冷气流,在纬度60°附近形成一个锋面;而暖空气上升、冷空气下沉又形成了闭合的环流圈,也就是“极地环流”。
极昼与极夜现象
由于 太阳 高度角 极小,寒带范围内每年都会出现太阳昼夜照射和昼夜无法照射到的情况。 太阳永不落,天空总是亮的现象称为 极昼 ,也叫白夜;与极昼相反,太阳总不出来,天空总是黑的现象称为 极夜 。 随着 纬度 的增加, 极昼极夜 持续的时长也随之增加, 极圈 的极昼极夜时长为1日,南北纬75°的为100天,两极的为半年。
气候类型
寒带气候 ,又称为 极地 气候,主要分布于亚洲和北美大陆在 北极圈 以北的大部分地区,终年寒冷。寒带气候分为两种类型:寒带 冻原 气候、寒带冰原气候。
苔原气候
寒带苔原气候,又称极地长寒气候,受 北极 高压控制,全年皆冬,仅2~3个月的月平均气温在0-10℃。 全年 降水 量少,年 降水 量通常仅有200-300毫米,且以降雪为主。 苔原气候受 北极 高压控制,气温低,蒸发弱, 相对湿度 高,部分冰雪短期融解。
苔原冬季漫长严寒,夏季短促凉爽,植物平均营养期为2-3个月。其冰冻层接近地表,土壤永冻层深达150-200厘米,夏季水分不能下渗,土壤表层停滞积水,形成 沼泽 化现象。 又因为寒带风大,冬季时的风速可达15-30米/秒,所以寒带区域不适宜 乔木 生长,自然 植被 多 青苔 、 地衣 及小灌木,由此称为 冻原 景观。
在北寒带区域,苔原气候主要分布于 北极圈 以内,亚欧大陆和北美大陆的北缘, 格陵兰 沿海部分区域及 北冰洋 部分岛屿。 南寒带苔原气候主要分布于 马尔维纳斯群岛 (福克兰群岛)、 南设得兰群岛 及 南奥克尼群岛 等地。
冰原气候
寒带冰原气候,又称极地冰原气候或冰冻气候,其受南、 北极 高压影响控制,全年气候极为严寒,最热月平均气温也在0℃以下。冰原气候降水很少,年降水量小于250毫米,全为降雪。 冰雪终年不化,地面常年被巨大厚冰层覆盖,草木不生。
冰原气候全年温度0℃以下, 极昼 期间,地面为冰雪覆盖,能反射五分之四的太阳光,年平均气温全球最低。由于温度低,冰雪不会融化,长期积累形成厚冰原。冰原地区几乎没有 植被 ,仅在没有大陆冰的位置分布一些 苔藓植物 和 地衣 等 原植体植物 。
冰原气候主要分布于 格陵兰 、 南极大陆 的冰冻高原、 北冰洋 的部分岛屿。
生态系统
北寒带
冻原 植被(冻原),是 寒带植物 的代表,以 极地 或极地高山灌木、 草本植物 、苔藓和地衣为主的,层次不多的草本 植被 型。 位于北冰洋的周围沿岸、欧亚大陆的北部、美洲北部。 整个苔原系统的动物主要有旅鼠、 苍蝇 、蚊子、螨、蠓、 蜘蛛目 、 唇足纲 、蝴蝶和蛾子等。 其中,苔藓有500多种,主要用于保护灌木、草本植物的根、茎和更新芽。 地衣 有3000多种,作用同 苔藓植物 。 被子植物门 有900多种,代表植物为 岩荠 、 蜘蛛 虎耳草 、 报春花 、 罂粟 。苔原植物常具大型鲜艳的花和花序,如勿忘草、罂粟、蝇子草的花色便鲜艳欲滴,大部分花向着太阳开放,并呈杯型,以便尽可能多地采集太阳光。这对于开白色花的植物尤其重要 在66°N-71°N的 阿拉斯加州 北部及 加拿大 的北部岛屿上,生长着53个有花植物科的450种开花植物;80°N左右的 格陵兰岛 北部地区,可以看到90多种各种各样的开花植物,它们无疑是地球上纬度最高的开花植物。 而常绿植物包括可贴地的针叶灌木,坚硬扁平的小灌木和灌木,石南型叶、叶缘卷曲的灌木,在春季可以快速进行光合作用,不必耗时形成新叶。许多植物贴地生长,为了抗风、保温及减少植物蒸腾。 生活其中的动物主要有 驯鹿 、 麝牛 、 北极狐 、 北极狼 、北极熊等,鸟类主要有灰鸥、 雪鸮 等,夏季多有候鸟迁来繁息。
森林地区,常以 针叶树 为建群种,包括常绿和落叶,耐寒、耐旱、喜温、喜湿等类型的针叶纯林和混交林。也是 雪兔 赖以生存的地方。
对于海洋,主要有海豹、北极鳕鱼等; 弓头鲸 、 一角鲸 、 海象 ,位于北极水域; 白鲸 ,大多数位于 欧洲 、美国 阿拉斯加州 和 加拿大 以北的海域,会在北极水域出没。
对于土壤,寒带地区的是 冻原 土,且有永冻层,深达150-200厘米。在夏季,通常有几英寸厚的酸性棕色亚粘土,其下一英尺深即为永久冻土。由于永冻层士壞的强烈冷却,上部水不能下潜,会引发 沼泽 化现象。
对于岩溶,因为寒带有永久 冻土 和季节冻土分布,极大地限制了 地表水 的活动和 地下水 的补给,导致岩溶作用极其微弱。而岩溶作用时间久,所以仍有小型溶沟和浅 洼地 发育,在冻土层下也可形成 溶洞 。寒带以发育地下岩溶为主,且地表岩溶作用很微弱,以机械作用为主。
南寒带
植被 以 苔藓植物 和 地衣 为主。主要位于 南极洲 的 大陆边缘 、南极附近的一些南极洲岛屿。 其中, 苔藓植物 有75种,分布没有地衣广,营养主要来源于鸟粪和岩石风化物。 生活于苔藓的动物主要有螨(又称 无翅南极蝇 )、 扁虱 、缓步类动物。 地衣约400种。分布最广、种类最多,有几种地衣的 假根 可以分泌 地衣酸 ,溶解岩石,一方面固定自己,另一方面从中得到营养。 生活于地衣的动物主要有尖尾虫(又称 弹尾目 )、 蜘蛛目 、螨。 南寒带的 藻类 广泛分布于绿洲的陆原地面、岩石表面、石缝、冰雪以及冰雪融化时形成的暂时性溪流和水塘中,其中,冰雪融化的溪流中常有皱溪苔类生长,特别是从企鹅 栖息地 流上的溪水中,由于含有丰富的氮、磷营养盐,藻类的生长更加繁茂。 生活其中的动物有镰螫螨、 水蚤 、缓步类动物。 被子植物门 仅有4种,其中两种为 草本 的南极发草和 石竹科 。 此外,南寒带存在特有种类,如 克尔格伦群岛 上的克尔格伦甘蓝(Pringleauntis corbulica)。
对于海洋,主要有海豹(比北寒带的数量多)、 海象 、海狮、 南极鳕鱼 、乌贼、 南极磷虾 。 鲸目 ,如 须鲸 类的蓝鲸、 大翅鲸 、 长须鲸 、 南露脊鲸 、 塞鲸 、 小鳁鲸 、缟臂鲸等, 齿鲸 类的 抹香鲸 和 虎鲸 。 企鹅,地区独有的是 阿德利企鹅 和 帝企鹅 ,此外还有 南极企鹅 (又名南极企鹅)、 巴布亚企鹅 (又名金图企鹅)、 马可罗尼企鹅 、 王企鹅 、跳岩企鹅等。 海鸟,除不会飞的企鹅外,其他均为飞鸟,如 雪海燕 、信天翁、贼鸥、 南极海燕 、 鞘嘴鸥属 、 巨海燕 、 南极 鸽、蓝眼鸬鹚、 普通海鸥 、燕鸥、 鸬鹚 等。