冰雪圈

冰雪圈（英语：cryosphere），这个名词来自于希腊文中的κρύος(cryos)，指"寒冷"、"霜"或是"冰"；以及σφαῖρα(sphaira)，指"球体"。冰雪圈是用来描述在地表上，水以固态形式出现的区域，包括了：海冰、湖冰、河冰、积雪、冰河、冰帽、冰盖和冻土。因此，冰雪圈与水圈有很大的重叠。 冰冻圈是全球气候系统的组成部分，通过对地表能量、水分通量、云、降水、水文、大气和海洋循环的影响，产生重要的联系和回馈。 这些回馈过程使得冰冻圈对全球气候和全球变化中的气候模式（英语：Climate_model）反应起着重要作用。冰消学（deglaciation）描述冰雪圈特征的衰退。冰雪学（cryology）则是对冰雪圈的研究。地表上发现的固态水主要为积雪、湖泊和河流中的淡水冰、海冰、冰川、冰盖、冻土和永久冻土。 每个冰冻圈子系统中水的停留时间差异很大。积雪和淡水冰基本上是季节性的；除了北冰洋中心的海冰以外，绝大多数海冰只会持续几年。然而，冰川、冰盖或底土冰中的水分子可能会冻结10-10000年或甚至更长时间。南极洲东部部分地区的冰层年龄可能接近100万年。世界上大部分的冰量都是在南极洲，尤其是东南极冰盖。不过要是从面积来看，北半球冬季积雪面积最大，在1月份平均占半球面积的23％。冰和雪的气候作用，与其独特的物理特性相关。若具备观察且模拟冰雪覆盖程度、厚度和物理性质（辐射与热）的能力，对气候研究具有特殊的意义。冰和雪的几种基本物理性质调节地表和大气之间的能量交换。最重要的几个特性是表面反射率（反照率），传热能力（热扩散率）和改变状态的能力（潜热）。这些物理性质以及表面粗糙度、发射率和介电特性对于从太空中观察冰和雪很重要。例如，表面粗糙度通常是决定雷达背向散射（英语：Backscatter）强度的主要因素。晶体结构、密度、长度和液态水含量等物理性质，则是影响热与水的转移，以及微波能量散射的重要因素。入射太阳辐射的表面反射率对于表面能平衡（SEB）是重要的，这是太阳辐射反射与入射的比，通常称为反照率。气候学家主要关注电磁波谱短波（300－3500奈米）部分的反照率，与主要太阳能输入吻合。通常，除了森林区域，未融积雪覆盖表面的反照率很高（可达80-90％）。冰和雪的反照率，导致秋季和春季高纬度地区的表面反射率迅速变化，但这种变化的总体气候意义在空间和时间上会被云量所调节。（行星反照率主要由云量决定，以及冬季在高纬度地区接收到的太阳辐射量较少。）夏季和秋季是北冰洋高平均云量的时期，因此反照率回馈与大面积海冰分布的季节性变化大幅降低。格罗伊斯曼等人观察到，在春季（4月至5月），太阳辐射在积雪覆盖地区最大时，积雪对地球辐射平衡影响最大。冰雪圈组成的热性质也具有重要的气候结果。热扩散率表示温度波穿透物质的速度。冰和雪在热扩散方面的效率比空气低很多个数量级。积雪隔离地面，海冰隔离海洋，使地表-大气界面的热通量和水汽通量去耦合。对于厚度30－40公分以下的薄冰，热通量仍然是可观的，但只要有薄冰存在，就能消除水面的水分流失。然而，即使在冰层上有少量的雪，也将显著地减少热通量，并降低冰的增长速度。雪的绝热效果也有水循环有很大影响。在非永久冻土区域，雪的绝热效果使得只有接近表层的地面冻结，深水土壤排水不会间断。冰和雪在冬季可以避免地表能量大量损失，但因为冰的融化也需要大量能量（融化潜热，0℃时为3.34×105J / kg），它们也延迟了春季和夏季的回暖。然而，在广布冰或雪的地区，大气的静态稳定性很强，倾向于将即时冷却效果限制在较浅的层，使相关的大气异常通常是短暂的、本地局部尺度的 。世界上一些地区，如欧亚大陆，已知厚重积雪和春季潮湿土壤相关的冷却可以调节夏季季风的循环。古茨勒和普雷斯顿也在美国西南部提出了相似的雪-夏季循环回馈的证据。