§ 4. Плотность вод и ее распределение в океане

Плотность морской воды всегда больше плотности пресной воды (как известно пресная вода имеет плотность 1000 кг/м³ или 1 г/см³). С увеличением солености плотность возрастает. А повышение температуры уменьшает плотность воды. В практических расчетах употребляется условная плотность (т.е. – минус 1000), например, не 1026,3 кг/м³, а 26,3 кг/м³.

Распределение плотности воды на поверхности океана имеет общие закономерности, связанные с глобальной системой перемещения вод в Мировом океане, направленное от экватора к высоким широтам. В целом, плотность увеличивается от экватора (22-23 кг/м³) в сторону полюсов до 60-50° северной и южной широты, где она составляет 26-27 кг/м³. В основном это обусловлено понижением температуры поверхностных вод океана.

В более высоких северных широтах плотность несколько уменьшается вследствие уменьшения солености.

Распределение плотности вод океана по глубине неравномерно. С глубиной плотность воды увеличивается (прямая стратификация), обеспечивая вертикальное равновесие вод. Наблюдается также полная однородность слоев, нейтральное равновесие. В умеренных широтах распределение плотности по глубине относительно равномерное, а в высоких широтах и на экваторе имеется слой скачка (глубина 100-200 м) из-за существования поверхностного опресненного слоя в толще океана.

Перемешивание вод в океане - это непрерывно протекающие процессы вертикального и горизонтального обмена (водообмена, теплообмена и обмена солей и других веществ в океане), связанные обычно с турбулентными движениями. Различают два вида перемешивания воды в океане:

Фрикционное перемешивание вызывается силой трения, происходит в движущейся воде при течениях, приливах, волнении, вследствие различия скоростей в отдельных слоях и объемах движущихся вод. Фрикционное перемешивание не сопровождается изменением общего количества тепла, солей и т.д.

Плотностное перемешивание, происходящее при обратной плотностной стратификации в период осенне-зимнего выхолаживания, называется конвекцией. Развивается процесс зимней вертикальной циркуляции. Происходят изменения количества энергии и солей.

Толщина слоев воды, захваченных перемешиванием, бывает различной - десятки и сотни метров. Перемешивание имеет большое значение в формировании водных масс, в распределении океанических характеристик, в проникновении тепла и кислорода в глубины.

Устойчивость водных масс – это сопротивление, оказываемое слоями воды, процессам вертикального обмена. Под влиянием изменений температуры, солености, давления вышележащие (или поверхностные слои) вод становятся плотнее, тяжелее и погружаются, вызывая перемешивание и неустойчивое состояние водных масс. Оно характерно для верхнего водного слоя, (иногда в желобах на глубине), но в целом в океане господствует устойчивое равновесие.

МОРСКИЕ ЛЬДЫ И ЛЕДОВИТОСТЬ ОКЕАНА

§1. Льдообразование в море

Процесс льдообразования в морской воде происходит иначе, чем в пресной. Морская вода замерзает при разной температуре, в зависимости от солености. В интервале солености от 0 до 24,7‰ вода считается пресной либо солоноватой, и её температура замерзания колеблется от 0 до -1,33°С. В диапазоне солености от 24,7‰ до 40‰ - воды морские, соленые, их температура замерзания снижается до -2,2°С. В лед переходит только чистая пресная вода, что одновременно приводит к увеличению солености поверхностных слоев моря. Процесс образования льда проходит в несколько стадий. Последовательно образуются следующие первичные ледяные формы:

1. Ледяные иглы (длиной до 2-10 см),

2. Ледяное сало в виде пленки,

3. Нилас (тонкий покров из смерзающихся пятен сала),

4. Снежура (намокший снежный покров на поверхности воды),

5. Шуга (смесь из разных видов первичного льда),

6. Забереги,

7. Ледяные корки (склянка),

8. Ледяные диски или блинчатый лед (с диаметром более 30 см),

9. Ледяная каша.

Стадия формирования собственно льда начинается с молодика.

10. Молодик (тонкий лед толщиной до 10-15 см серого цвета) при дальнейшем понижении температуры утолщается и образует ровный серо-белый лед толщиной 15-30 см.

11. Белый лед имеет толщину 30-70 см, а в Арктике до 200 см. Как правило, это годовалый лед.

12. Пак - многолетний лед мощностью более 2 м. Образуется преимущественно в Северном Ледовитом океане.

Морские льды могут неоднократно разрушаться и трансформироваться под действием ветра и течений. При этом среди ровного льда во время его растяжения образуются:

13. Трещины,

14. Разводья,

15. Полыньи (майны).

Сжатие льдов приводит к нагромождению колотых льдин друг на друга в высоту до 50 м. Так образуются:

16. Торосы,

17. Стамухи - торосы, сидящие на мели.

Битый лед, смерзаясь, образует

18. Ледяные поля.

Часто большие пространства северных морей не замерзают, а покрываются

19) Плавучими льдами.

Ледяной покров служит для моря как бы одеялом, в связи, с чем сильно уменьшается теплоотдача в атмосферу.