雪氷圏
海氷、湖氷、河川氷、積雪、氷河、氷冠、氷床、そして(永久凍土を含む)凍土を含む。
英語はギリシア語で「寒冷」、「凍結」、「氷」を意味するκρύος(kryos)と「球」を意味するσφαῖρα(sphaira)からできた水圏と内容が幅広く重複する。雪氷圏は、地球表面のエネルギーや水分の流動、雲、降水、水文学、大気循環、大洋循環への影響を通じて生じる重要なつながりとフィードバックをもった地球の気候システムになくてはならない部分である。こうしたフィードバックの過程を通して、雪氷圏は地球の気候やそれに応じた気候モデルにおいて重要な役割を果たす
氷(固体の状態にある水)は、地球の表面には主に、積雪、湖や河川の淡水氷、海氷、氷河、氷床、凍土、そして永久凍土 として存在する。雪氷圏を構成するこれらの個々のサブシステムごとに、水の滞留時間は大きく異なる。基本的に積雪や淡水氷は季節的なものであり、北極中央部にある氷をのぞいた海氷の大部分は、季節的であるか、年を越す場合でもわずか数年しかもたない。ところが、氷河や氷床、凍土中の氷の内部にある所定の水分子は1~10万年あるいはそれ以上の長い間凍ったままのこともあり、東南極氷床の深部に位置する氷は凍ってから100万年に達するものもある。
世界中の氷の体積の大部分は南極大陸、とりわけ東南極氷床が占める。しかし面積範囲に関していえば、北半球の冬季の雪と氷の占める広さは最大であり、1月では平均して半球の表面全体の23%を占める。
これらの地域では、400mの厚さを持つ永久凍土の上部25%が深さに対する気温の平衡分布に関して不安定となっている(現在の平均表面温度は-5 °C)。しかし海洋性気候の影響がこの推測に偏りを持たせていたかもしれない。プルドーベイでは類似のデータによりここ100年間で1.8 °Cの温度上昇が暗示されている(ラッヘンブルックら 1982)。積雪の深さや、自然に起こるあるいは人工的に発生する地表の植生の擾乱の変化によってさらに複雑な要素が導入されるであろう。
永久凍土が融解する速度の予測はオステルカンプ(1984)によって確証されており、それによると、3・4年で-0.4~0 °C、その後さらに2.6 °Cの気温上昇を見込んだ場合、アラスカ内部の厚さ25mの不連続永久凍土が融解するのに2世紀あるいはそれ以下しかかからないということだ。気温の変化に対する永久凍土(の深さ)の応答反応は一般的には非常にゆっくりとした過程である(オステルカンプ 1984; コスター 1993)が、活動層の厚さは気温の変化に対して素早く反応するという事実について十分な証拠が存在している(ケインら 1991)。温暖化の場合であろうと寒冷化の場合であろうと、地球の気候の変化は季節的に凍結する地域と年中凍結している地域のどちらにおいても無霜期間中に多大な影響を及ぼすのだろう。