Морские льды
Климатические условия на поверхности Мирового океана таковы, что на значительной его акватории могут существовать льды. Продолжительность их существования весьма различна в разных районах океана — от немногих недель в течение года в умеренных широтах до практически постоянного в полярных широтах. Наибольшего распространения ледяной покров достигает к концу зимы. Площадь, занятая льдами, в Арктике достигает почти 11 млн км 2 (апрель), в Антарктике — почти 20 млн км 2 (сентябрь). Кроме того, в большей или меньшей степени, на более или менее длительный срок — недели, месяцы — льдом покрываются многие моря (Гренландское, Баффина и др.) и участки океанов (район острова Ньюфаундленд и др.). На морях, омывающих берега России, льды наблюдаются каждый год. Есть только несколько крупных портов, которые не замерзают. Это Мурманск, расположенный в Баренцевом море, Калининград на Балтийском море, Новороссийск и Туапсе — на Черном. При этом в мягкие зимы могут оставаться свободными от льда и ряд других портов Балтийского и Азовского морей.
По происхождению льды в море разделяются на три типа: собственно морские, образовавшиеся при замерзании морской воды, речные, выносимые в море реками, и айсберги, или ледяные горы,— обломки покровных ледников, спускающихся в море.
Ледообразование в море
При понижении температуры воды до точки замерзания становится возможным переход воды из жидкого состояния (фазы) в твердое, т. е. в лед. Но для этого нужно хотя бы очень малое переохлаждение воды, наличие в воде центров кристаллизации и отведение выделяющейся теплоты ледообразования (вспомним, что при образовании одного килограмма льда выделяется 333 кДж теплоты, которое и пойдет на нагревание воды).
В природе обычно при наступлении устойчивого похолодания соблюдаются все три условия. Лед появляется в виде отдельных кристаллов — ледяных игл. Так как у переохлажденной и еще не замерзшей морской воды соленостью > 24,7 %с точка замерзания лежит выше точки наибольшей плотности, в такой воде конвекция (вертикальная циркуляция) происходит вплоть до начала замерзания.
Следовательно, эту температуру имеет весь слой, и кристаллы льда могут появляться не только на поверхности, но и в любой точке слоя, охваченного циркуляцией, т. е. может образовываться внут- риводный лед. На неглубоких местах внутриводный лед может примерзать к камням, предметам, лежащим на дне. Тогда образуется донный лед. При длительном процессе ледообразования донный лед нарастает до таких объемов, что отрывается от дна, всплывает под действием архимедовой силы (лед легче воды) и примерзает к поверхностному льду.
Развитие ледяного покрова на поверхности после появления ледяных игл продолжается, увеличивается число игл и, наконец, они покрывают всю поверхность воды. Они смерзаются и образуют пятна пленки, похожие на пленки жира на остывшем бульоне. Этот лед и называется ледяным салом. Дальнейшее развитие льда зависит от условий погоды: при штиле образуется сплошной полупрозрачный эластичный покров — нилас. Если водная поверхность сильно опреснена, то может образоваться, как и на простой луже, тонкая твердая прозрачная, подобная стеклу корка — склянка, или ледяная корка. При небольшом волнении, препятствующем образованию сплошной ледяной поверхности, образуются отдельные льдины небольших (30—50 см) размеров, почти правильной круглой формы, возникающей вследствие непрерывного столкновения льдин при волнении. Этот вид льда называется блинчатым. Если ледообразование происходит при сильном волнении, то слой сала вместе с внутриводным льдом увеличивается, но не смерзается в монолит, образуя подобие ледяной каши, называемой шугой.
Есть еще одна начальная форма льда — снежура, которая образуется при выпадении снега на поверхность воды. Так как температура замерзания морской воды ниже нуля, то снег на ней не тает, а, намокая, дает начало формированию настоящего льда.
Дальнейшее развитие начальных форм льда приводит к формированию молодого льда — больших площадей светло-серого, сравнительно ровного льда толщиной 10—30 см. При условии продолжительного выхолаживания он увеличивает свою толщину вследствие образования нового льда на его нижней поверхности. По мере утолщения льда скорость его нарастания уменьшается из-за малой теплопроводности льда (2,1—2,6 Вт/(м-°С)).
Ледяной покров служит как бы «одеялом» для моря, которое сильно уменьшает теплоотдачу в атмосферу. Скорость нарастания толщины льда может быть вычислена по эмпирической формуле Н. Н. Зубова, которую он получил из наблюдений в Арктике:
где Ил — толщина льда, см; Z(-7 r ) — число градусо-дней мороза, или сумма средних суточных отрицательных температур воздуха за время расчета. Формула показывает, что наибольшая толщина, до которой
может намерзнуть лед за одну зиму в условиях арктических морей,
В открытом Северном Ледовитом океане толщина льда достигает 3—5 м. Следовательно, лед этот образовался не за одну зиму, а за несколько. Такой лед называется многолетним в отличие от однолетнего, или годовалого, который образуется только за одну зиму. Многолетний плавучий лед, занимающий открытые пространства Северного Ледовитого океана, называется арктическим паком или просто паком, так как в Антарктике таких льдов нет.
Особое ледяное образование представляют собой айсберги. Они встречаются в Северном Ледовитом океане и северной части Атлантики вблизи Гренландии и побережья Канады, но главный их источник — покровный ледник Антарктиды.
Лед может утолщаться не только вследствие теплоотдачи и намерзания новых масс льда, но и путем торошения, т. е. образования нагромождений обломков льдин в виде гряд или холмов, которые называются торосами. Могут образоваться ледяные сооружения толщиной 30—40 м, причем без появления вновь образовавшегося льда, а только благодаря сокращению площади, занятой льдами.
Источник
Морские льды
Образование льда в море, кроме наступления устойчивой морозной погоды, зависит от нескольких факторов:
- поверхностной солености, обусловливающей температуру замерзания морской воды;
- переохлаждения воды, т.е. понижение ее температуры несколько ниже температуры замерзания;
- наличие в воде ядер кристаллизации – мельчайших взвешенных частиц органического и неорганического происхождения.
Замерзание пресной и морской воды происходит различно.
Температура наибольшей плотности воды составляет 4 0 С. Вследствие этого в пресных водах перемешивание происходит при понижении температуры только до 4 0 С. При дальнейшем охлаждении плотность воды уменьшается, перемешивание прекращается, и при достижении поверхностным слоем температуры 0 0 С в пресной воде начинается льдообразование.
Температура замерзания и температура наибольшей плотности морских вод зависят от солености. Поэтому морские воды, соленость которых менее 24.695‰ (солоноватые воды), при охлаждении вначале достигают состояния наибольшей плотности, как и пресные воды, а при дальнейшем охлаждении в отсутствии перемешивания быстро достигают температуры замерзания.
Воды соленостью больше 24.695‰ (соленые воды) охлаждаются до температуры замерзания при постоянном увеличении плотности, что сопровождается непрерывным перемешиванием, т. е. обменом между верхними и нижними, более теплыми слоями, что препятствует быстрому выхолаживанию и замерзанию воды. Лед образуется только после длительных осенних холодов, когда вся толща воды, охваченная вертикальной циркуляцией, охладилась до температуры замерзания. Таким образом, при равных погодных условиях морские воды замерзают позже солоноватых.
Началу льдообразования благоприятствует спокойное море, наличие опресненного таянием льдов или речным стоком поверхностного слоя воды, большая отдача тепла в атмосферу.
Классификация льдов
По происхождению льды подразделяются на морские, материковые и речные.
Морской лед образуется из морской воды, когда ее температура понижается до температуры замерзания. Он может быть поверхностным, образовавшимся в поверхностном слое воды, и внутриводным. Характерным свойством этих льдов является наличие в них солей, попадающих с морской водой.
Материковый лед образуется из снега на суше и попадает в океан в виде айсбергов, их обломков и так называемых ледяных островов. Этот лед пресный, содержит сравнительно мало примесей и имеет в большинстве случаев голубоватый цвет. Основная масса материкового льда попадает в Мировой океан из антарктических ледников. В меньшем количестве он встречается в Северном Ледовитом океане, откуда течениями выносится в северную часть Атлантического океана.
Речной лед образуется в реках и при весеннем ледоходе выносится в море. Этот лед содержит много примесей, тоньше материкового льда и совершенно пресный. Основная масса речного льда встречается в морях Северного Ледовитого океана, куда он выносится многочисленными реками. В течение лета речной лед тает.
По динамике выделяются подвижные (дрейфующие) льды, меняющие свое положение на акватории под действием ветра и течений, и неподвижные льды. К неподвижным льдам относят припай и стамухи.
Припай — это морской лед, прикрепленный к берегу или отмели и испытывающий лишь вертикальные колебания при изменениях уровня. Ширина и длина припая может достигать десятки километров. Припай может взламываться и переходить в дрейфующий лед.
Стамуха — это сидящее на мели ледяное нагромождение.
По возрасту морской лед подразделяется на:
Источник
23.2 Классификация морских льдов
Льды, встречающиеся в море, классифицируются по происхождению, видам, формам, подвижности и др. признакам. По происхождению они делятся на морские, речные и материковые. В зависимости от стадии развития морские льды делятся на ряд видов и форм. Процесс льдообразования на поверхности моря начинается при незначительном переохлаждении морской воды. Начальные виды льда -ледяные иглы, ледяное сало и шуга. При дальнейшем охлаждении ледяное сало превращается в нилас – лед толщиной 5-10 см; нилас трансформируется в серые и серо-белые льды. Из начальных видов льда при незначительном волнении, а также в результате разрушения полей ниласа и серого льда, образуется блинчатый лед. Белый лед в неарктических морях – это предельная возрастная стадия. Нерастаявший за лето лед превращается в двухлетний, а лед, просуществовавший более двух лет, называется многолетним или арктическим паком
По подвижности морские льды делятся на припай (сплошной ледяной покров, связанный с берегом или мелководными участками дна) и плавучий (дрейфующий) лед, который движется под действием ветра и течения. Плавучие льды различаются по форме и размерам, по возрасту, сплоченности и др. признакам. Среди дрейфующих льдов попадаются айсберги и ледяные острова – крупные образования материкового льда.
Однолетний лед обычно покрыт снегом. Поля белого льда, возникшего в спокойных условиях, имеют значительные размеры (3-10 км) и угловатую или округлую форму. Более толстые белые льды обычно покрыты трещинами и грядами торосов. В зависимости от динамики района, однолетний лед может представлять собой
поля смерзшихся льдин размером от 1-2 до 10-15 км.
24.1 Классификация течений мо
Морские течения различаются по происхождению, расположению, физическим свойствам и устойчивости. Ветровые течения, или дрейфовые течения, являются основным видом движения поверхностного слоя вод океанов и Морей и часто вызывают развитие градиентных течений. Разновидностью градиентных течений являются конвекционные или плотностные течения. Выделяются также стоковые течения и компенсационные течения. Сообразно с расположением течений различают поверхностные, подповерхностные, промежуточные, глубинные и придонные течения.
По физико-химическим характеристикам различают течения тёплые, холодные, солёные и опреснённые. Подразделение Морские течения по физическим (тепловым) признакам в известной мере условно. Если температура воды течения выше температуры окружающих вод, то его называют тёплым, если ниже — течение называют холодным. Тёплые течения движутся из низких широт в высокие, а холодные — из высоких в низкие. По характеру изменчивости Морские течения бывают постоянные (устойчивые), временные и периодические (приливо-отливного происхождения). Постоянными и временными течениями могут быть течения дрейфовые, стоковые,
плотностные, бароградиентные и др. Примерами постоянных течений являются Северные и Южные Пассатные, Гольфстрим и др., временных — муссонные течения северной части Индийского океана, которые меняют направление в зависимости
от летнего и зимнего муссонов. В океане редко наблюдаются течения, вызванные каким-либо одним из указанных факторов. Наиболее ярко выраженные течения Мирового океана являются следствием воздействия ряда факторов. Так, например, Гольфстрим является одновременно плотностным, ветровым и стоковым течением.
Источник