ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 214
Скачиваний: 0
XVIII в. М. В. Ломоносовым. Современная классифика ция льдов Мирового океана, в значительной степени ос новывающаяся на опыте советских исследователей; учи тывает генетические, возрастные, динамические, морфо логические и навигационные признаки и позволяет тать
обстоятельную |
характеристику ледяного |
покрова |
как |
для военных, |
так и народнохозяйственных |
нужд |
Одо |
бренная Всемирной метеорологической организацией и принятая Советским Союзом Международная номенкла тура морских льдов [5] представляет собой стройную систему ледовых терминов, определяющих стадии раз
вития, форму и другие важные |
характеристики |
мор |
|
ского льда. |
|
|
|
По происхождению льды в океане разделяются на |
|||
речные, озерные, материковые (глетчерные) и |
морские. |
||
Р е ч н о й и о з е р н ы й л е л |
очень прочен, |
но |
вы |
носится он в море из рек сильно разрушенным, вскоре тает и исчезает, поэтому его навигационное значение ограничено приустьевыми участками.
М а т е р и к о в ы й ( г л е т ч е р н ы й ) л е д встречает ся в полярных районах и прилегающих к ним частях океанов в виде ледяных гор (айсбергов) и ледяных островов, которые отламываются от спускающихся к воде ледников (Канадского арктического архипелага, Гренландии и Антарктиды) и океанскими течениями выносятся в открытый океан. По сравнению с общей массой льдов количество льдов материкового происхо ждения в океане незначительно, однако они представ ляют серьезную навигационную опасность из-за громад
ных размеров |
и довольно высокой |
вероятности |
встречи |
||
с ними. Надводное возвышение отдельных |
айсбергов |
||||
достигает 1 0 0 |
м, |
а антарктических — 200—300 |
и даже |
||
500 м, подводное |
углубление — в |
2— 8 раз |
больше. |
||
В арктическом |
районе ежегодно образуется |
до |
15 000 |
айсбергов, из них в среднем 400 (в отдельные годы до 1000) выносится в Северную Атлантику. В антарктиче ском районе количество айсбергов столь велико, что не поддается строгому учету, ориентировочные подсчеты указывают на возможность образования десятков тысяч
айсбергов в |
год. |
М о р с к о й |
л е д образуется из морской воды и со |
ставляет основную массу льда в Мировом океане. Со леная морская вода имеет по сравнению с пресной бо
192
лее низкую температуру замерзания, и образование морского льда происходит иначе, чем пресноводного. В пресных водоемах при понижении температуры по верхностные слои воды становятся более плотными, чем нижележащие,— возникает конвекция, опускание по верхностных вод на глубины, продолжающееся до тех пор, пока значительная толща воды не охладится до температуры наибольшей плотности ( + 3,98° С), а плот ность поверхностного слоя в результате дальнейшего
понижения |
температуры |
вновь |
не |
окажется |
меньше |
|||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
4 ____ — |
— ____ — — — — |
— — |
— |
J |
1 |
— |
— — |
L - 5 |
|
||||||||
— !_І— і— |
||||||||
О |
Ю |
|
20 |
24,70 |
|
30 |
S,%a |
|
Рис. 37. График зависимости температуры замерзания морской |
||||||||
воды (/) и наибольшей |
плотности |
(2) |
от |
солености |
||||
плотности |
подстилающего |
слоя, |
При |
наличии |
в воде |
ядер кристаллизации едва температура поверхностного слоя опустится ниже 0° на 0,01° С начнется образование пресноводного льда.
Температура замерзания т и температура наиболь
шей плотности Ѳ морской воды |
зависят от ее |
солено |
сти S. Эта зависимость выражается эмпирическими фор |
||
мулами: |
|
|
т = — 0,003 — 0,0527 S) |
(4.1) |
|
Ѳ= 3,95 — 0,2 5 - 0,001 |
- 0,00002 5 s, |
(4.2) |
которые позволяют утверждать, что при солености, рав ной 24,695°/оо, температура замерзания морской воды равна температуре ее наибольшей плотности (т = Ѳ= = —1,332°), для менее соленых вод Ѳ>х, для более соле
ных— 8 < т (рис. 37). Следовательно, если |
в распрес- |
ненных морях при S<24,695%o процесс |
образования |
193
льда аналогичен этому процессу в пресных водоемах, то в более соленых морях возникает существенное отличие: при достижении поверхностной водой температуры за мерзания процесс конвекции не прекращается и задер живает льдообразование. А это значит, что в общем случае для образования льда еще недостаточно, чтобы наступила устойчивая морозная погода, температура воды понизилась до точки замерзания, а в воде присут ствовали бы ядра кристаллизации в виде минеральных частичек, снежинок и т. п. Образованию ледяного по крова в море обязательно должно сопутствовать даль нейшее понижение температуры и переохлаждение не которой толщи морской воды.
Следует учитывать, что другие факторы также мо гут способствовать или препятствовать образованию льда. Наиболее благоприятными условиями для начала льдообразования являются: штилевая погода, интенсив
ная |
отдача тепла |
в атмосферу, распреснение морских |
|
вод |
речными, выпадение твердых осадков в виде |
снега |
|
и крупы, наличие |
в полярных районах старых |
льдов, |
охлаждающих воду и ослабляющих волнение. В то же время процессы перемешивания существенно препятст вуют образованию льда. Необходимо иметь в виду, что естественная конвекция часто усиливается не только за счет продолжающейся отдачи водой тепла в атмосферу, но и в результате дополнительного осолонения поверх ностных вод: при замерзании в лед переходят не все соли, концентрация раствора, а следовательно, и плот ность воды под льдом увеличиваются. Увеличение соле ности AS в поверхностном слое в результате льдообра зования может быть приближенно определено по фор
муле |
Н. Н. Зубова |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
(4.3) |
где |
і |
— толщина образовавшегося льда, м; |
|||
|
S — соленость, %0; |
|
|
||
|
Z — толщина |
однородного |
(изохалинного) слоя, м. |
||
При выносе уже образовавшегося льда ветром и те |
|||||
чением |
процесс осолонения повторяется |
многократно, |
|||
глубина |
конвекции |
опускается |
аномально |
низко — до |
дна, что в некоторых случаях приводит к выносу тепла глубинных вод на поверхность. К тому же турбулентное
194
перемешивание, обусловленное действием волнения и те чения, еще больше замедляет процесс образования льда. В ряде районов Мирового океана, покрытых льдом, со четание факторов, препятствующих льдообразованию, оказывается столь интенсивным, что появляются неза мерзающие всю зиму участки — стационарные заприпайные полыньи и разводья, имеющие исключительно важное значение для подводных лодок, действующих под льдами (Великая Сибирская полынья, полынья в Баффиновом заливе и др.).
Образование льда в океане начинается с появления ледяных игл, представляющих собой мелкие ледяные кристаллы, вначале едва различимые глазом. При от сутствии волнения и течения замерзание морской воды начинается с поверхности: иглы постепенно разраста ются и переплетаются, образуя пятна налета, называе мого салом, из которого в дальнейшем образуется очень чистый, прозрачный, без примесей и пузырьков воздуха лед игольчатого строения, состоящий из ледяных кри сталлов в виде правильных шестигранных пирамид с осями, перпендикулярными к поверхности океана. По внешнему виду такой лед напоминает стекло.
При интенсивном турбулентном перемешивании лед образуется во всей толще перемешиваемой воды, на по
груженных |
в воду предметах, а в мелководных |
рай |
||
онах— и на |
дне; такой внутриводный |
лед |
имеет |
губча |
тую структуру, непрозрачен и состоит |
из |
перепутанных |
в разных направлениях ледяных игл, пластин и зерен, промежутки между которыми заполнены водой, возду хом, частицами ила или песка. Такой лед быстро нара стает и, обладая большой плавучестью, интенсивно всплывает, вынося порой на поверхность камни и зато нувшие предметы.
Возрастные стадии льда. В своем развитии морской лед проходит, непрерывно меняя свой вид и физико-хи мические свойства, несколько основных стадий.
Ледяные иглы, сало, внутриводный лед, рыхлые ку ски льда смешанного характера (шуга), а также вязкая кашеобразная масса (снежура) являются различными видами начальной стадии развития морского льда.
При дальнейшем смерзании начальных форм обра зуется нилас — тонкий (толщиной не более 1 0 см) стек ловидный лед. При механическом окатывании волне
195
нием возникает блинчатый лед в виде пластин округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре и толщиной до 10 см. Льды постепенно увеличивают толщину и образуют ле дяной покров молодого серого и серо-белого льда тол щиной до 30 см. К весне в результате усиления притока солнечной радиации структура льда меняется, он стано вится белым, непрозрачным и интенсивно поглощает тепло. Образовавшиеся капли талой воды разъедают лед, и он постепенно распадается на отдельные зерна. Белый лед является предельной стадией развития льдов
внеполярных морях. Его толщина достигает 70 см.
Вполярных районах лед, прошедший цикл нараста ния за зиму и обтаиваиия летом, может сохраниться до нового льдообразования. Такой однолетний лед имеет
различную толщину, которая в зависимости от времени и места образования, суровости зимы и интенсивности летнего обтаивания достигает 1—2 м. Двухлетний лед к концу второго годичного цикла развития имеет тол щину, нередко превышающую 2 м. Лед, просущество вавший более двух лет, называется многолетним и пред ставляет собой обширные ледяные поля толщиной 3— 4 м, выровненные летним стаиванием; на стыках полей обычно образуются торосы, т. е. нагромождения льдин, смерзшихся между собой, которые образовались при сжатиях льда.
В Антарктике обычно не бывает многолетних льдов, так как ветры и течения выносят льды из антарктиче ских морей в открытый океан в течение одного года.
По динамическому признаку морские льды разде ляют на две категории: неподвижные и дрейфующие.
Неподвижный лед — это сплошной смерзшийся по кров, связанный с берегом или сидящий на мели. Наи более распространенные формы неподвижного льда: за берег, припай и стамуха.
Заберег, образующийся в начальный период льдооб разования, представляет собой первую стадию развития припая, имеет ширину до одной-двух сотен метров и со стоит из смерзшихся льдов начальных форм или моло дых льдов — сала, шуги, снежуры и ниласа.
Припай образуется вследствие примерзания льдов к берегам, а также на акваториях, ограниченных берега ми. Припай является основной формой неподвижного льда, его ширина достигает десятков и сотен миль.
196
Стамуха — это нагромождение торосистых льдин, стоящих на мели; вертикальные размеры этих нагромо
ждений |
иногда достигают 40 м. |
оценивается |
по |
||||||||||
|
Количество |
|
неподвижного |
льда |
|||||||||
10-балльной шкале. По этой |
шкале |
отсутствие |
непо |
||||||||||
движных льдов определяется в 0 баллов, покрытие |
1 0 % |
||||||||||||
видимой |
поверхности |
моря |
неподвижным |
льдом |
|
соот |
|||||||
ветствует 1 |
баллу |
(остальные |
|
|
|
|
|
||||||
90% поверхности в этом слу |
|
|
|
|
|
||||||||
чае покрыты водой или дрей |
|
|
|
|
|
||||||||
фующим льдом). |
льды |
свобод |
|
|
|
|
|
||||||
но |
Дрейфующие |
|
|
|
|
|
|||||||
плавают |
|
по |
|
поверхности |
|
|
|
|
|
||||
моря, перемещаясь в зависи |
|
|
|
|
|
||||||||
мости от ветра и течения. Фор |
|
|
|
|
|
||||||||
мы |
плавучего льда разнообраз |
|
|
|
|
|
|||||||
ны и определяются горизон |
|
|
|
|
|
||||||||
тальными размерами льда: |
0,5 |
|
|
|
|
|
|||||||
до |
— ледяные |
|
поля |
(от |
|
|
|
|
|
||||
1 0 км и более |
в |
попереч |
|
|
|
|
|
||||||
нике); |
|
|
|
|
|
|
до |
|
|
|
|
|
|
|
— обломки полей (от 0 , 1 |
|
|
|
|
|
|||||||
0,5 |
км); |
|
|
лед |
(от 2 |
до |
|
|
|
|
|
||
|
— битый |
|
|
|
|
|
|
||||||
1 0 0 |
м); |
|
|
лед |
(менее 2 |
м |
|
|
|
|
|
||
|
— тертый |
|
|
|
|
|
|||||||
в поперечнике); |
|
|
(конеч |
|
|
|
|
|
|||||
|
— ледяная |
каша |
|
|
|
|
|
||||||
ная стадия дробления льда). |
Рис. 38. 10-балльная шкала |
||||||||||||
|
Степень |
покрытия |
поверх |
||||||||||
ности |
воды |
|
дрейфующим |
сплоченности |
(густоты) |
||||||||
|
|
льдов |
|
|
|||||||||
льдом |
или |
его |
сплоченность |
шкале. |
По |
этой |
шкале |
||||||
определяется |
по |
|
10-балльной |
при отношении площади льдин к площади воды, рав
ном, например, 6:4, |
балл сплоченности равен |
6 , |
при |
отсутствии льда — 0 |
и при отсутствии промежутков |
во |
|
ды — 10 баллам (рис. 38). |
|
|
|
По характеристике ледяной поверхности различают |
|||
ровные и деформированные льды — наслоенные, |
тороси |
стые, с чередующимися грядами (табл. 13); заснежен ные и бесснежные льды. Стадии таяния льда (табл. 14) определяются наличием талой воды на поверхности льда и сквозных проталин и промоин.
197