Морський лід

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Сезонне поширення льоду у Світовому океані
Поширення криги в Арктиці в березні-вересні
Прогноз зміни товщини крижаного покриву до 2050 року
Супутникова світлина морського льоду в Беринговому морі
Сезонні коливання в довгостроковій перспективі зниження арктичного морського льоду[1]
Сезонні коливання арктичного морського льоду в довгостроковій перспективі, зниження його обсягу за оцінками вимірювання і чисельного моделювання[2]

Морськи́й лід, морська крига — лід, що утворюється при замерзанні морської води при температурі нижчої за 0 °C. При утворенні морського льоду між цілком прісними кристалами льоду опиняються дрібні краплі солоної води, які поступово стікають вниз.

Властивості[ред.ред. код]

Найважливіші властивості морського льоду — пористість і солоність, що визначають його густину (від 0,85 до 0,94 г/см ³). Через малу густину льоду крижини підносяться над поверхнею води на 1/7 — 1/10 їх об'єму. Танення морського льоду починається при температурі вище за −2,3 °C. У порівнянні з прісним він важче піддається роздробленню на частини і більш еластичний.

Солоність[ред.ред. код]

Солоність морського льоду залежить від солоності води, швидкості льодоутворення, інтенсивності перемішування води і його віку. Чим старше лід, тим менше його солоність, так як солона ропа при таненні стікає в море. У середньому солоність льоду в 4 рази нижче солоності води з якої він утворився, коливаючись від 0 до 15 ‰ (проміле), в середньому 3-8 ‰. У Антарктичних водах зустрічалися льоди з солоністю більше 22 ‰.

Густина[ред.ред. код]

Морський лід є складним фізичним тілом, що складається з кристалів прісного льоду, ропи, бульбашок повітря і різних домішок. Співвідношення складових залежить від умов льодоутворення і наступних льодових процесів і впливає на середню густину льоду. Так, наявність бульбашок повітря (пористість (оцінюється у відсотках від загального об'єму зразка льоду) значно зменшує густину льоду. Солоність льоду впливає на його густину і щільність менше, ніж пористість. При солоності льоду 2 проміле і нульовий пористості густина льоду становить 922 кг/м³, а при пористості 6 відсотків знижується до 867 кг/м³. У той же час при нульовій пористості збільшення солоності з 2 до 6 проміле призводить до збільшення густини льоду тільки з 922 до 928 кг/м³.

Теплофізичні властивості[ред.ред. код]

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 пор.

Теплоємність морського льоду наближається до теплоємності прісного льоду з пониженням температури, коли сольовий розсіл вимерзає. Із зростанням 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 плавленнякристалізації) морського льоду коливається від 150 до 397 кДж/кг у залежності від температури і солоності (з підвищенням температури або солоності теплота плавлення знижується).

Оптичні властивості[ред.ред. код]

Чистий лід прозорий для світлоових 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 з снігу й має багато пухирців повітря або осередків з розсолом.

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

Багаторічні торосисті 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 видно голчасту структуру 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 випадку, 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 шару води, що знаходиться під ним.

Механічні властивості[ред.ред. код]

Під механічними властивостями льоду розуміють його здатність протистояти деформаціям.

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

Умови утворення[ред.ред. код]

При утворенні морського льоду між цілком прісними кристалами льоду опиняються дрібні краплі солоної води, які поступово стікають вниз. Температура замерзання і температура найбільшої густини морської води залежить від її солоності. Морська вода, солоність якої нижче 24,695 проміле (так звана солонувата вода), при охолодженні спочатку досягає найбільшої густини, 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 не створює умов для швидкого вихолоджування і замерзання води, тобто при однакових погодних умовах солона океанічна вода замерзає пізніше солонуватої.

Класифікації[ред.ред. код]

Морський лід, стислий під дією хвиль на шугу, розмір плит 1-3 м
Нілас в Арктиці

Морський лід за своїм розташуванням і рухливості поділяється на три типи:

За стадіями розвитку льодувиділяють кілька так званих початкових видів льоду (у порядку часу утворення):

  • Крижані голки,
  • Крижане сало,
  • Снежура,
  • Шуга,
  • Внутрішньоводний (у тому числі донний або якірний), що утворюється на певній глибині і на предметах, що знаходяться у воді в умовах турбулентного перемішування води.

В наступній стадії льодоутворення розрізняють:

  • Нілас, що утворюється при спокійній поверхні моря з сала і снежури (темний нілас до 5 см завтовшки, світлий нілас до 10 см завтовшки) — тонка еластична кірка льоду, легко прогинається на воді або брижах і утворює при стисканні зубчасті нашарування;
  • Склянки, що утворюються в розпрісненій воді при спокійному морі (в основному, в затоках, близько гирла річки — тендітна блискуча кірка льоду, яка легко ламається під дією хвилі і вітру;
  • Блинчатий лід, що утворюється при слабкому хвилюванні з крижаного сала, снежури або шуги або внаслідок розлому в результаті хвилювання склянки, ніласу 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 та ударів крижин.

Подальшою стадією розвитку льодоутворення є молоді льоди, які поділяються на сірий (товщина 10 — 15 см) і сіро-білий (товщиною 15 — 30 см) лід.

Морський лід, що розвивається із 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 більше 120 см.

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

  • Залишковий однорічний — лід, що не розтанув літом і знаходиться знову в стадії замерзання,
  • Дворічний — проіснував більше одного року (товщина досягає 2 м),
  • Багаторічний — старий лід товщиною 3 м і більше, що пережив танення не менше двох років. Поверхня такого льоду покрита численними нерівностями, горбами, що утворилися в результаті неодноразового танення. Нижня поверхня багаторічних льодів також відрізняється великою нерівністю і різноманітністю форми.

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

Області поширення[ред.ред. код]

Через низькі температури повітря в полярних широтах у відкритому океані та в морі льоди поширені цілий рік. Суцільний крижаний покрив встановлюється у захищених від хвилювань районах. Товщина морської криги в таких акваторіях може досягати 3 м. Найпотужнішій та найстійкіший він біля берегів Антарктиди. Рухливі морські льоди переміщуються разом з течіями чи під дією вітрів. У Північному Льодовитому океані лід зберігається цілий рік. В арктичних морях взимку утворюється суцільний крижаний покрив та плавучі льоди, а влітку — тільки плавучі льоди. У Баренцовому морі, яке зігрівається теплою Північноатлантичною течією, льодів немає. У північній частині Тихого океану лід утворюється на півночі Берингового та Охотського морів та під дією вітрів і течій досягає острова Хоккайдо. У Південній півкулі межа плавучих льодів знаходиться набагато далі від полюса, ніж у північному (досягає 60–55° південної широту в Індійському океані та 50° південної широти в Атлантичному).

За тривалістю збереження крижаного покриву і його генезис у акваторію Світового океану зазвичай ділять на шість зон:

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  1. (англ.) Fetterer, F., K. Knowles, W. Meier, and M. Savoie. 2002, updated 2009. Sea Ice Index. Boulder, Colorado USA: National Snow and Ice Data Center. Digital media.
  2. (англ.) Zhang, Jinlun and D.A. Rothrock: «Modeling global sea ice with a thickness and enthalpy distribution model in generalized curvilinear coordinates», Mon. Wea. Rev. 131(5), 681–697, 2003.

Інтернет-ресурси[ред.ред. код]