книги из ГПНТБ / Океанография и морская метеорология учебник

Тогда, подставляя выражения (3.127) и (3.128) в (3.125), получим

быть выбраны из Океанологических таблиц Н. Н. Зу­

фактическим наблюдениям на океанографических стан­ циях [18].

Ввиду малости величин устойчивости ее принято вы­ ражать в виде Е • Ю8.

По результатам наблюдений на океанографических станциях могут быть построены графики распределе­ ния устойчивости на разрезах, графики временного хода и карты географического распределения устойчивости, которые дают наглядное представление о ее изменении в пространстве и во времени и позволяют выделять гра­ ницы водных масс, а также оценивать процессы турбу­ лентности и интенсивность перемешивания. Абсолютные значения устойчивости дают представление о степени развития конвекции, так как на графиках и картах обычно довольно хорошо прослеживаются границы зон неустойчивости, в которых и происходит конвекция. Устойчивость вод океана может быть использована и при установлении зон конвергенции и дивергенции, в которых устойчивость вод меньше обычной. По значе­

189

Г Л А В А 4

МОРСКИЕ ЛЬДЫ

§18. ЛЬДЫ В МИРОВОМ ОКЕАНЕ

ИИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Льды в Мировом океане занимают значительные площади: в Северном полушарии в период наибольшего развития в зимнее время ледяной покров может дости­

ледовые условия в полярных и неполярных морях раз­ личны.

В полярных морях встречаются многолетние льды толщиной до 4 м с торосами, достигающими 7— 8 м вы­ соты, вместе с однолетними льдами, толщина которых редко превышает 1 м. Старые льды отличаются от одно­ летних не только своей толщиной, но и структурой и формой. Старый лед, опресненный и более плотный, обычно бывает загрязнен остатками планктона, берего­ вой и космической пылью. Наибольшая ледовитость в полярных районах отмечается в начале лета, тогда как в остальных замерзающих морях — в конце зимы.

Встречающиеся в океане льды различаются по про­ исхождению и структуре, глубине и формам образова­ ния, состоянию и характеру поверхности, количеству и цвету, толщине и навигационной проходимости. Первая классификация морских льдов была создана еще в

181

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

бренная Всемирной метеорологической организацией и принятая Советским Союзом Международная номенкла­ тура морских льдов [5] представляет собой стройную систему ледовых терминов, определяющих стадии раз­

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

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

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

ядер кристаллизации едва температура поверхностного слоя опустится ниже 0° на 0,01° С начнется образование пресноводного льда.

Температура замерзания т и температура наиболь­

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

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

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

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

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

при отношении площади льдин к площади воды, рав­

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

3Озерки талой воды распространены повсеместно, появляются проталины и трещины

4Проталины и промоины распространены по всей по­ верхности льда

5 Сплошные проталины. Из воды выступают лишь воз­ вышенные участки льдин

Навигационная классификация льдов. В основу на­ вигационной классификации льдов положена их про­ ходимость, т. е. возможность самостоятельного плава­ ния во льдах кораблей и судов различных классов, оце­ ниваемая по 9-балльной шкале (табл. 15) [46].

При составлении ледовых пособий пользуются сле­ дующими градациями проходимости [19]:

—лед проходим для кораблей всех типов;

—лед затрудняет плавание кораблей с обычным стальным корпусом;

—лед затрудняет плавание кораблей с усиленным

корпусом;

198