地球科學

台灣也曾有冰河

冰河,聽起來像是寒帶地區的特產,但是地處熱帶與亞熱帶的台灣,卻也曾經有過冰河,你相信嗎?

撰文/李名揚

地球科學

台灣也曾有冰河

冰河,聽起來像是寒帶地區的特產,但是地處熱帶與亞熱帶的台灣,卻也曾經有過冰河,你相信嗎?

撰文/李名揚

地跨北回歸線的台灣雖有多座高山,但因緯度太低,冬天難得下雪,每次氣象預報說哪座高山可能降雪,往往吸引大批遊客前往,卻經常敗興而歸,因為各種氣象條件未必能剛好配合。

可是卻有學者發現,台灣的高山在數萬年前,不但冬天經常下雪,甚至因為積雪長年不退,累積成了冰河。目前已經發現冰河遺跡的有玉山、雪山、南湖大山和向陽山的嘉明湖,從南到北相距逾100公里,換句話說,在這段距離內的高山,只要條件適合,很可能都曾經有冰河存在。

冰河生成有三條件,首要條件是夠冷,必須年均溫在0℃以下,也就是位在「雪線」以上的地區,冬天的降雪到了夏天不會全部融化,可以保存到次年冬天,繼續累積。第二個條件是水氣要充沛,才會有足夠的降雪。

第三個條件則是要有寬廣的地形來「裝載」,因為積雪要累積成冰河,不是幾年的事,而需要百年、千年的時間,才能讓積雪厚度超過數十公尺,以自身重量將鬆散的雪壓得密實,並從堆積的地方往下流動,成為冰河;若只有前兩個條件符合,雪還沒有累積就往下移動,便會很快融化為水,沒有機會成為冰河。

台灣夠冷嗎?

現在的台灣太熱,第一個條件就無法符合。台灣地處北緯22~25度之間,以現在的全球氣溫來說,這種緯度必須在海拔4000公尺以上的地方,才有生成冰河的條件,而台灣最高的玉山也只有3952公尺,因此現在的台灣高山上沒有冰河。

然而地球的溫度並不是一直維持固定,而是會受到公轉軌道變化及自轉軸偏移的影響,發生明顯的高低變化,低溫時期稱為「冰期」,高溫時則是「間冰期」。冰期和間冰期會每隔數萬年交替出現,而我們現在是處於間冰期中溫度較高的階段。

根據古氣候資料顯示,距今1萬8000年到2萬年之間的末次冰期鼎盛期,全球平均氣溫可能比現在低6~7℃。長年研究冰河的經濟部中央地質調查所朱傚祖指出,末次冰期最冷時,台灣的雪線應該降到3000~3300公尺之間,即使非鼎盛期,也會低於4000公尺,加上水氣充沛,百岳中標高3000公尺以上的山峰不但數量多,面積又廣達10~20平方公里,顯然在冰期時,台灣高山已具有形成冰河的基本條件。

不過以台灣的緯度,即使是在冰期,夏天時高山溫度仍會超過0℃,高山積雪若要不融化而維持到次年冬天繼續累積,還得有一些其他地形與氣象條件的配合。

例如台灣冬天吹東北季風,使高山東側下雪,夏天吹西南風,使高山西側下雨,但雨水不會淋到東側的積雪,較不易造成積雪融化。另外台灣的山地植被茂密,早上太陽從東邊升起時,會使植物體內的水份蒸散到空氣中,加上平地升溫快,氣流上升,和高山下沉的低溫氣流交會,就造成每天9點之後山上出現「微鋒面」,很容易起霧,擋住太陽光的輻射,也減少高山東側積雪融化的情形。因此台灣的高山東側最有可能產生冰河。

除台灣外,還有一些比台灣更接近赤道的地方如印尼婆羅洲、夏威夷、瓜地馬拉等地,也因高山的高度超過冰期的雪線,加上水氣比台灣更充沛,過去也曾經有過冰河。

冰河的證據

如何證明台灣過去曾經有過冰河?台灣的高山曾經有冰河這項論點,最早是由日本博物學家鹿野忠雄在1932年提出,但因台灣緯度很低,天氣太熱,而且當時提出的證據效力不夠,因此一直不為學術界所採信。一直到1990年代,才有學者再度提出,並找出多項證據,終於獲得學術界普遍認同。

不過,從鹿野忠雄到近年來朱傚祖、立德管理學院休閒管理學系助理教授楊建夫以及高雄師範大學地理系教授齊士崢等人的研究,都僅發現玉山等少數幾座高山保存有冰河遺跡。朱傚祖解釋,主要原因是台灣造山運動激烈,地震、山崩頻仍,加上雨量充沛,侵蝕及風化力量強大,因此冰河遺留的痕跡很容易被沖刷破壞掉,能保存至今的不多。

目前在台灣高山上找到的冰河證據首推「U形谷」。高山冰河和河流都會侵蝕地表,形成谷地,但兩者塑造的谷地明顯不同,高山上河川對地表的侵蝕容易形成「V形谷」(見113頁下圖右),而且谷地會隨著水流方向蜿蜒彎曲;但是冰河是降雪長期累積形成的龐然大物,積雪會夾帶碎石,對谷地兩側造成較大的摩擦力,而把谷地侵蝕成U形(見113頁下圖左);另一方面,冰河前進的力量非常大,遇到小阻礙便硬擠過去,不會像水流般配合地形改變路徑,所以U形谷都比較直。

U形谷的源頭(也是冰河的源頭)是呈漂亮圓弧狀、有如半個碗的「冰斗」,這是冰河的第二項證據。當積雪在山上較寬廣的凹地中累積時,若將整個凹地裝滿,邊緣的積雪就會溢出到凹地周圍的岩石上,夏天時氣溫在0℃上下徘徊,高於0℃時溢出的積雪會融化,滲入岩石縫隙,溫度一降,雪水又凍結成冰,體積膨脹,就會將岩石縫隙撐大,這樣高、低溫不斷交替作用(稱為「寒凍風化」),最後造成整塊岩石碎裂,掉入冰河成為冰河的一部份。這種侵蝕作用會在凹地周圍不斷發生,最後將凹地周圍侵蝕成均勻的圓弧狀,就形成冰斗。

在南湖大山上有一塊由板岩構成的平原,板岩是較脆弱的岩石,很容易風化,照理說平原表面應該都是風化後的泥土,但這塊平原上卻沒有表土,板岩直接裸露出地表,地質學家稱之為「冰原遺留面」,可能是四條冰河的共同起源。這種平原的成因可能是冰河流動,把表土帶走,也可能是會產生相同作用的土石流,但這麼高的山上水勢不大,不可能有土石流;加上在該處找到許多表面有擦痕的冰河地區特有石塊,稱為「冰磧石」,也可佐證冰原遺留面是冰河所造成。…

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2008年第77期7月號】



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