морський лід

Найважливіші властивості морського льоду - пористість і солоність, що визначають його щільність (від 0,85 до 0,94 г / см³). Через малу щільність льоду крижини підносяться над поверхнею води на 1/7 - 1/10 їх товщини. Танення морського льоду починається при температурі вище -2,3 ° C. У порівнянні з прісноводним він важче піддається роздроблення на частини і більш еластичний.

Солоність морської криги залежить від солоності води, швидкості льодоутворення, інтенсивності перемішування води і його віку [1]. В середньому солоність льоду в 4 рази нижче солоності утворила його води, коливаючись від 0 до 15 проміле (в середньому 3-8 ‰) [2].

Поширення льоду в Світовому океані

Морський лід є складним фізичним тілом, що складається з кристалів прісного льоду, розсолу, бульбашок повітря і різних домішок. Співвідношення складових залежить від умов льодоутворення і наступних льодових процесів і впливає на середню щільність льоду. Так, наявність бульбашок повітря (пористість [3]) значно зменшує щільність льоду. Солоність льоду надає на щільність менший вплив, ніж пористість. При солоності льоду 2 проміле і нульовий пористості щільність льоду становить 922 кілограми на кубічний метр. а при пористості 6 відсотків знижується до 867. У той же час при нульовій пористості збільшення солоності з 2 до 6 проміле призводить до збільшення щільності льоду тільки з 922 до 928 кілограмів на кубічний метр [4].

Нілас (на передньому плані) в Арктиці

теплофізичні властивості

Середня питома теплопровідність морського льоду приблизно в п'ять разів вище, ніж у води, і у вісім разів вище, ніж у снігу, і становить близько 2,1 Вт / м · градус, але до нижньої і верхньої поверхонь льоду може зменшуватися через збільшення солоності і зростання кількості пір.

Теплоємність морського льоду наближається до теплоємності прісного льоду з пониженням температури льоду, коли сольовий розсіл вимерзає. З ростом солоності, а отже, збільшенням маси розсолу, теплоємність морського льоду все більше залежить від теплоти фазових перетворень, тобто змін температури. Ефективна теплоємність льоду збільшується з підвищенням його солоності і температури.

Теплота плавлення (і кристалізації) морського льоду коливається від 150 до 397 кДж / кг в залежності від температури і солоності (з підвищенням температури або солоності теплота плавлення знижується).

Оптичні властивості

Чистий лід прозорий для світлових променів. Включення (повітряні бульбашки, сольовий розсіл, пил) розсіюють промені, значно зменшуючи прозорість льоду.

Відтінки кольору морського льоду в великих масивах варіюють від білого до коричневого.

Білий лід утворюється зі снігу і має багато бульбашок повітря або осередків з розсолом.

Молодий морський лід зернистої структури зі значною кількістю повітря і розсолу часто має зелений колір.

Багаторічні торосистого льоди, з яких видавлені домішки, і молоді льоди, які замерзали в спокійних умовах, часто мають блакитний або синій колір. Блакитним також буває глетчерний лід і айсберги. У блакитному льоду чітко видна голчаста структура кристалів.

Коричневий або жовтуватий лід має річковий або прибережний генезис, в ньому є домішки глини або гумінових кислот.

Початкові види льоду (крижане сало, шуга) мають темно-сірий колір, іноді зі сталевим відтінком. Зі збільшенням товщини льоду його колір стає світліше, поступово переходячи в білий. При таненні тонкі крижинки знову стають сірими.

У разі, якщо лід містить велику кількість мінеральних або органічних домішок (планктон. Еолові суспензії, бактерії), його колір може змінюватися на червоний, рожевий, жовтий. аж до чорного.

У зв'язку з властивістю льоду затримувати довгохвильову радіацію, він здатний створювати парниковий ефект, що призводить до нагрівання знаходиться під ним води.

Механічні властивості

Під механічними властивостями льоду розуміють його здатність протистояти деформацій.

Типові види деформації льоду: розтягнення, стиснення. зрушення. вигин. Виділяють три стадії деформації льоду: пружна. пружно-пластична. стадія руйнування. Облік механічних властивостей льоду важливий при визначенні оптимального курсу криголамів. а також при розміщенні на крижинах вантажів, полярних станцій. при розрахунку міцності корпусу судна.

При утворенні морського льоду між цілком прісними кристалами льоду опиняються дрібні краплі солоної води, які поступово стікають вниз. Температура замерзання і температура найбільшої щільності морської води залежить від її солоності. Морська вода, солоність якої нижче 24,695 проміле (так звана солонувата вода), при охолодженні спочатку досягає найбільшої щільності. як і прісна вода. а при подальшому охолодженні і відсутності перемішування швидко досягає температури замерзання. Якщо солоність води вище 24,695 проміле (солона вода), вона охолоджується до температури замерзання при постійному збільшенні щільності з безперервним перемішуванням (обміном між верхніми холодними і нижніми теплішими шарами води), що ні створює умов для швидкого вихолоджування і замерзання води, тобто при однакових погодних умовах солона океанічна вода замерзає пізніше солонуватою.

Морський лід по своєму місцю розташування і рухливості розділяється на три типи:

Прогноз зміни товщини льодового покриву до 2050 року

За стадіями розвитку льоду виділяють кілька так званих початкових видів льоду (в порядку часу утворення):

Подальші за часом освіти види льоду - ніласовие льоди:

нілас, що утворюється при спокійній поверхні моря з сала та Снежура (темний нілас до 5 см завтовшки, світлий нілас до 10 см завтовшки) - тонка еластична кірка льоду, легко прогинається на воді або хвилі і утворює при стисненні зубчасті нашарування;
склянки, що утворюються в распреснённой воді при спокійному морі (в основному, в затоках. близько усть річок) - тендітна блискуча кірка льоду, яка легко ламається під дією хвилі і вітру;
блінчатий лід, що утворюється при слабкому хвилюванні з крижаного сала, Снежура або шуги або внаслідок розлому в результаті хвилювання склянки, нілас або так званого молодого льоду. Являє собою пластини льоду округлої форми від 30 см до 3 м в діаметрі і товщиною 10-15 см з піднятими краями через обтирання і ударів крижин.

Подальшої стадією розвитку льодоутворення є молоді льоди. які поділяються на сірий (товщина 10-15 см) і сіро-білий (завтовшки 15-30 см) лід.

Морський лід, що розвивається з молодого льоду і має вік не більше одного зимового періоду, називається однорічним льодом. Цей однорічний лід може бути:

тонким однорічним льодом - білий лід товщиною 30-70 см,
середньої товщини - 70-120 см,
товстим однорічним льодом - завтовшки понад 120 см.

Якщо морський лід піддавався танення хоча б протягом одного року, він відноситься до старих льодів. Старі льоди поділяються на:

залишковий однорічний - не розтануло влітку лід, що знаходиться знову в стадії замерзання,
дворічний - проіснував більше одного року (товщина досягає 2 м),
багаторічний - старий лід товщиною 3 м і більше, який пережив танення не менше двох років. Поверхня такого льоду покрита численними нерівностями, буграми, що утворилися в результаті неодноразового танення. Нижня поверхня багаторічних льодів також відрізняється великою нерівністю і різноманітністю форми.

Дослідження морського льоду на Північному полюсі

Товщина багаторічних льодів в Північному Льодовитому океані в деяких районах досягає 4 м.

В антарктичних водах в основному знаходиться однорічний лід товщиною до 1,5 м, який зникає в літній час.

За структурою морський лід умовно ділиться на голчастий, губчастий і зернистий, хоча зазвичай він зустрічається змішаної структури.

За тривалістю збереження крижаного покриву і його генезису акваторію Світового океану зазвичай ділять на шість зон [5].

Акваторії, на яких крижаний покрив присутній цілий рік (центр Арктики, північні райони морів Північного Льодовитого океану, антарктичні моря Амундсена. Беллінсгаузена. Уедделла.
Акваторії, на яких льоди щорічно змінюються (Баренцове. Карське моря).
Акваторії з сезонним крижаним покривом, що утворюється взимку і повністю зникає влітку (Азовське. Аральське. Балтійське. Біле. Каспійське. Охотське. Японське моря).
Акваторії, на яких льоди утворюються тільки в дуже холодні зими (Мармурове. Північне. Чорне моря).
Акваторії, на яких зазначається лід, принесений течіями через їх кордонів (Гренландское море. Район острова Ньюфаундленд. Значна частина Південного океану. Включаючи область поширення айсбергів.
Решта акваторії, що становлять більшу частину Світового океану, на поверхні яких льодів не буває.

↑ Чим старше лід, тим менше його солоність, так як солоний розсіл при таненні стікає в море
↑ В антарктичних водах зустрічалися льоди з солоністю більше 22 проміле.
↑ При дослідженні пористість оцінюється у відсотках від загального обсягу зразка льоду.
↑ За даними таблиці у виданні: Жуков Л. А. Загальна океанологія. - Л. Гідрометіздат, 1976. с. 323
↑ Жуков Л. А. Загальна океанологія. - Л. Гідрометіздат, 1976. с. 334

Дерюгін К. К. Степанюк І. А. Морська гідрометрія. - Л. Гідрометіздат, 1974. 392 с.
Дітріх Г. Калле К. Загальна мореведеніе. - Л. Гидрометеоиздат, 1961. 464 с.
Снежинськ В. А. Практична океанографія. - Л. Гидрометеоиздат, 1954. 672 с.
Шамраев Ю. І. Шишкіна Л. А. Океанологія. - Л. Гидрометеоиздат, 1980. 386 с.
Четирёх'язичний енциклопедичний словник термінів з фізичної географії. - М. Радянська енциклопедія, 1980. С. 271.