Океанология. Часть I. Физические явления и процессы в океане - Безруков Ю.Ф.. Океанология. Часть I. Физические явления и процессы в океане - Б. Министерство науки и образования Украины Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского

• Название: Министерство науки и образования Украины Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского
• Анкор: Океанология. Часть I. Физические явления и процессы в океане - Безруков Ю.Ф..doc
• Дата: 27.05.2017
• Размер: 14.3 Mb.
• Имя файла: Океанология. Часть I. Физические явления и процессы в океане - Б.doc
• Тип: Документы; #8077
• Категория: Геология
• страница: 19 из 21

16. 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 4⁰С. Вследствие этого в пресных водах перемешивание происходит при понижении температуры только до 4⁰С. При дальнейшем охлаждении плотность воды уменьшается, перемешивание прекращается, и при достижении поверхностным слоем температуры 0⁰С 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.

16.1. Классификация льдов

По происхождению льды подразделяются на морские, материковые и речные.

Морской ледобразуется 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 ледобразуется 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 ледобразуется 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:

1. Начальные виды льда.

Ледяные иглы- отдельные кристаллы, взвешенные в поверхностном слое воды.

Ледяное сало - концентрация ледяных игл, образующих сплошной слой или пятна серовато-свинцового цвета.

Снежура - кашеобразная масса, образующаяся при выпадении снега на замерзающую воду.

Шуга - скопления ледяного сала, снежуры или всплывшего внутриводного льда, образующиеся при ветре и волнении.

При слабом волнении из ледяного сала, снежуры и шуги образуется блинчатый лед – пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре с приподнятыми краями , толщиной 10-15 см.

2. Нилас - тонкий, эластичный лед толщиной до 10 см, изгибающийся на волне. Нилас разделяют на темный, имеющий толщину до 5 см, и светлый - более толстый и имеющий большую отражательную способность. В заливах и бухтах образуется склянка – хрупкая, блестящая корка льда, легко ломающаяся под дествием ветра и волнения.

3. Молодой лед. Подразделяется на серый лед,имеющий толщину 10-15 см, и серо-белый ледтолщиной от 15 до 30 см. Молодой лед под действием ветра ломается, образуя нагромождения - торосы.

4. Однолетний лед - морской лед, просуществовавший не более одной зимы. Его поверхность покрыта снегом, который на ровных местах располагается сравнительно ровным слоем, а около торосов образует сугробы. Тем не менее торосы остаются хорошо заметными. Летом в понижениях льда скапливается талая вода, образуя озерки - снежницы.

5. Старый лед - морской лед не успевший растаять в течение одного лета. Подразделяется на остаточный однолетний, двухлетний и многолетний лед.К началу нового периода нарастания в зависимости от климатических условий толщина однолетнего льда колеблется от 0.5 до 1.5 м и более. Толщина двухлетних и многолетних льдов превышает 2 м, достигая в центральных районах Северного Ледовитого океана 3.5-4.0м.

В морфологическом отношении дрейфующий лед подразделяется на ледяные поля -плоские льдины размером более 20 м в поперечнике, и битый лед -совокупность льдин размером менее 20 м. Среди ледяных полей выделяются собственно ледяные поляразмером более 500 м в поперечнике, их обломкиразмером от 100 до 500 м в сечении и крупнобитый лед, а битые льды делятся на мелкобитый лед и тертый,размеры льдин которого менее 2 м.

Важной характеристикой распределения льда по акватории является его сплоченность.Она определяется отношением общей площади льдин в области, где они распределены более или менее равномерно, к площади рассматриваемой области. Это отношение берется в долях единицы, которые называются баллами сплоченности, и меняется от 0 при отсутствии льда до 10 для сплошного ледяного покрова.

16.2. Соленость льда

Под соленостью морского льда понимается соленость воды (в г/кг), полученной при плавлении льда.

Морской лед, в отличие от морской воды, имеет принципиально иную соленость, что объясняется спецификой образования морского льда. Как известно, температура замерзания воды понижается по мере увеличения солености. В диапазоне солености от 30 до 35‰ точка замерзания меняется от -1.6^оС до –1.9^оС.

Механизм образования морского льда можно представить как замерзание пресной воды с вытеснением солей в ячейки морской воды внутри толщи льда. Когда температура достигает точки замерзания, образуются ледяные кристаллы, которые “окружают” незамерзшую воду. Незамерзшая вода обогащается солями, вытесненными кристаллами льда, что приводит к дальнейшему понижению точки замерзания воды в этих ячейках. Если кристаллы льда не полностью окружат обогащенную солями незамерзшую воду, она будет опускаться и смешиваться с нижележащей морской водой. Если процесс замерзания растянут во времени, то почти весь обогащенный солями рассол уйдет из льда и его соленость окажется близкой к нулю. При быстром замерзании большая часть рассола захватится льдом и его соленость будет почти такой же, как и соленость окружающей воды.

Таким образом, морской лед (особенно вновь образованный) представляет собой конгломерат кристаллов чистого пресного льда и включений рассола (соленостью более 50‰), заполняющего полости и капилляры.

Соленость морского льда примерно в 4 раза меньше солености воды, из которой он образовался. В большинстве случаев она находится в диапазоне от 2 до 20‰ со средними значениями 3-8‰.

Соленость морского льда зависит от следующих факторов:

1) От солености воды, из которой образовался лед: чем больше соленость воды, тем большую соленость будет иметь лед, образованный из этой воды;

2) От скорости льдообразования. При быстром льдообразовании меньшее количество рассола успевает стечь в море, и поэтому лед будет иметь большую соленость. Лед, образующийся при более низких температурах, будет иметь большую соленость;

3) От интенсивности перемешивания. Лед, образовавшийся при интенсивном перемешивании (волнение, сильные течения и др.), обладает большей соленостью, чем лед, образовавшийся при спокойном море;

4) От возраста льда. Чем старше лед, тем меньше его соленость, так как с течением времени количество рассола во льду уменьшается и лед становится менее соленым. Многолетние льды имеют соленость от 1 до 0.01‰, т. е. практически могут считаться пресными.

Таким образом, соленость морского льда обусловлена количеством рассола во льду. Его количество уменьшается при понижении температуры льда, так как находящиеся в рассоле соли имеют различную температуру кристаллизации и последовательно выкристаллизовываются. Первыми при температуре –2⁰С из рассола выпадают карбонаты, затем при температуре около –8⁰С сульфаты, при температуре –23⁰С начинают интенсивно выпадать хлориды, на долю которых приходится более 90% всех солей.

Продолжающееся понижение температуры ведет к дальнейшей выкристаллизации солей, которое в основном заканчивается при температуре –43⁰С с выпадением из рассола хлористого магния. Однако кристаллизация отдельных солей (хлористого кальция) продолжается до –55⁰С. После этого рассола во льду почти нет, а лед представляет собой смесь кристаллов льда и солей - криогидрат.При этом на поверхности льда при наличии на нем рассола образуются небольшие (3-4 см) белоснежные кустики, называемые ледяными цветами.

16.3. Физические свойства льда

Во льду всегда имеются полости с рассолом и полости, заполненные воздухом или газами. Отношение объема пузырьков с газом или воздухом к общему объему образца льда, выраженное в процентах, называется пористостью льда.Пористость морских льдов может колебаться от 5 до 13%.

Пористость льда влияет на его плотность. Чем больше пористость, тем меньше плотность льда. Наиболее плотными являются средние части льдин и торосов, многократно подвергшихся сжатию.

Плотность пресного льда, лишенного пузырьков воздуха, при температуре 0⁰С равна 0.918 г·см^-3, а удельный объем при этом равен 1.090 см³·г^-1. Следовательно, при льдообразовании удельный объем увеличивается (плотность уменьшается) при­мерно на 9%.

Плотность морского льда зависит от температуры, солености и пористости.

При изменении температуры плотность морского льда изменяется аномально, что и определяет его отличие от пресного льда. Плотность пресного льда с понижением температуры увеличивается. Плотность соленого льда при понижении температуры от 0 до –23⁰С, наоборот, уменьшается за счет увеличения объема льда при образовании новых кристалликов льда из рассола. Аномалия объясняется тем, что в этом температурном интервале действуют одновременно два взаимно противоположных процесса: процесс нормального увеличения плотности льда за счет понижения его температуры и процесс уменьшения плотности за счет вымораживания из рассола дополнительных порций льда, плотность которых меньше плотности рассола. До температуры –23⁰С преобладает второй процесс, а затем, когда начинается выпадение хлоридов и количество рассола резко сокращается, преобладает первый процесс, приводящий к увеличению плотности льда и сокрашению его объема.

С возрастом плотность льда уменьшается, так как после вытекания рассола ячейки заполняются воздухом.

Плотность льда определяет осадку (погруженность) плавучих льдов, которая для пресных льдов составляет около 9/10, а для морских - до 5/6 их толщины.

Чистый пресный лед при 0⁰С обладает удельной теплоемкостью, равной 2.056 кДж/(кг·К) и зависит только от температуры. С понижением температуры теплоемкость пресного льда понижается.

Удельная теплоемкость морского льда включает в себя теплоту фазовых преобразований и, в отличие от принятой в физике теплоемкости, называется эффективной теплоемкостью морского льда. Эффективная удельная теплоемкость морского льдазависит как от температуры, так и от солености льда: с повышением солености значительно увеличивается, достигая при температуре –2⁰С и солености 15‰ 70.80 кДж/(кг·К), и резко уменьшается с понижением температуры. Это объясняется тем, что при изменении температуры меняется соотношение твердой и жидкой фаз рассола, которое сопровождается выделением или поглощением тепла. Причем с ростом солености, приводящим к возрастанию массы рассола, теплота фазовых преобразований играет все более заметную роль. С понижением температуры льда рассол постепенно вымерзает и теплоемкость морского льда приближается к теплоемкости пресного.

Образование (кристаллизация) морского льда происходит не при какой-то фиксированной температуре, как у пресного льда, а непрерывно от температуры замерзания морской воды дотемпературы, при которой весь рассол замерзнет. Так же непрерывно при повышении температуры происходит плавление (таяние) льда. Поэтому теплоту, затрачиваемую на плавление морского льда или выделяемую при замерзании морской воды, нельзя отождествлять с удельной теплотой кристаллизации воды.

Впервые на такой характер плавления морского льда обратил внимание шведский геофизик Ф.Мальмгрен участник океанографических и арктических экспедиций на судне "Мод" (1922-25), дирижаблях "Норвегия" (1926) и "Италия" (1928). Он известен своими трудами по физическим и химическим свойствам морского льда, в которых предложил вместо понятия теплоты плавления использовать некоторое эффективное тепло,затрачиваемое на плавление единицы массы морского льда, взятого при некоторой температуре. Это эффективное тепло зависит от собственной теплоты, расходуемой на плавление чистого льда, и оттепла, необходимого на повышение температуры льда и рассола дотемпературы полного плавления морского льда.

Теплота плавления морского льдаизменяется в значительных пределах - от 150 до 397 кДж/кг­ и зависит от температуры и солености. С понижением температуры и солености теплота плавления льда повышается.

Плавление морского льда происходит постепенно, и к началу лета он за счет внутреннего таяния представляет собой разъеденную изнутри массу, легко разрушающуюся под действием тепловых или механических факторов.

Теплопроводность морского льдапримерно в пять раз выше, чем воды, в восемь раз больше, чем снега, и почти в сто раз больше, чем воздуха. Характерная теплопроводность кристаллов пресного льда составляет 2.22 Вт/ (м·К), а морского льда около 2.10 Вт/(м·К), так как теплопроводность рассола при­мерно в четыре раза меньше, чем пресного льда.

Температура верхней поверхности льда близка к температуре воздуха и в течение года может меняться в значительных пределах. При ясном безоблачном небе температура льда вследствие интенсивной радиации может быть даже ниже температуры воздуха. В то же время температура нижней поверхности льда, соприкасающейся с водой, близка к температуре замерзания, т. е. почти постоянна.

Перепад температуры двухметрового льда по его толщине может достигать 20⁰С и более, что создает во льду большие напряжения.

Минимальные температуры в осенне-зимний период наблюдаются в верхнем слое льда, а в весенне-летний период­ в средней части льда, т. е. наблюдается запаздывание наступления минимальных температур по вертикали, аналогичное запаздыванию температурного максимума в верхнем слое моря.

Снежный покров, имея малую теплопроводность, существенно влияет на температуру льда. Температура льда, покрытого снегом, значительно выше, чем без него.

Чистый лед прозрачен для лучей видимого света. Пузырьки воздуха, рассола или другие включения, рассеивая световые лучи, значительно ухудшают их прохождение через толщу льда, поэтому прозрачность морского льда сравнительно невелика.

Цвет льда, как и воды, объясняется избирательным поглощением и рассеянием световых лучей и зависит от размеров и количества посторонних примесей в нем. Совершенно чистый, пресный, лишенный пузырьков воздуха лед при рассматривании его в большом куске представляется нежно-голубым.

Лед, встречающийся в море, по цвету или оттенкам, заметным в больших массивах льда, можно грубо подразделить на коричневый, белый, зеленый и голубой или синий.

Коричневый, иногда желтый лед - это лед речного или прибрежного происхождения с включениями глинистых веществ или гуминовых кислот­. Белый лед образуется из снега, в нем много крупных пузырьков воздуха или ячеек с рассолом. Зеленый цвет характерен для сравнительно молодого морского льда зернистой структуры с большим количеством воздуха и рассола. Голубой или синий лед характерен для многолетних торосистых морских льдов, в которых не осталось посторонних примесей. В голубом льду ярко выражена его игольчатая структура с ори­ентированными кристаллами. Голубой цвет характерен также для глетчерного льда и айсбергов.

Начальные виды льдов - ледяное сало, шуга, тонкий смоченный молодой лед - имеют темно-серый со стальным оттенком цвет. По мере увеличения толщины цвет льда переходит в светло-серый, а затем в белый. При таянии смоченные водой тонкие льдинки вновь принимают темно-серую окраску.

Встречается лед зеленого, красного, розового, желтого и даже черного цветов, которые объясняются присутствием во льду в больших количествах различных минеральных и органических взвесей (бактерий, планктона, эоловых частиц и др.).

Так как лед задерживает длинноволновую радиацию, то по­добно стеклу он создает парниковый эффект. Благодаря этому лед не только предохраняет находящиеся под ним слои воды от охлаждения, но и способствует их нагреванию.

Прочность морского льда из-за сложной картины распределения солевых ячеек и его частично двухфазного состава в три раза уступает прочности пресноводного льда той же толщины. Однако старый морской лед с очень низкой соленостью не уступает по прочности пресноводным льдам.

16.4. Механические свойства льда

Сопротивление льда воздействию какой-либо внешней силы, отнесенной к единице площади, определяет механические свойства льда. Механические свойства льда зависят от его структуры, пористости, солености и температуры.

Действие силы вызывает изменение первеначального состояния льда и деформирует его. Выделяют несколько видов деформации льда:

• 
  растяжение,когда под действием сил происходит удлинение образца льда и величина деформации определяется относительным удлинением этого образца;
  
• 
  сжатие,когда под действием сил происходит сжатие образца льда, выражаемое через относительное сжатие;
  
• 
  сдвиг,когда под действием сил происходит сдвиг слоев льда относительно друг друга на некоторый угол;
  
• 
  изгиб- сложная форма деформации, при которой часть слоев изгибаемого образца льда растягивается, а часть сжимается. Изгиб выражается либо через угол прогиба, либо через отно­сительную величину прогиба.
  

Лед сочетает в себе свойства упругого, пластичного и вязкого тела. Но при определенных условиях лед может быть твердым и хрупким.

Различают три стадии деформации льда, характеризующиеся определенными особенностями:

1. Упругая деформация. ­Упругие свойства льда проявляются при действии на него сравни­тельно небольших кратковременных нагрузок и характеризуются пределом упругости - максимальным напряжением, при котором после снятия нагрузки не появляется остаточная деформация, т.е. лед полностью возвращается в первоначальное состояние. Величина предела упругости зависит от вида деформации, а также температуры и солености, влияющих на упругие свойства морского льда. Из-за ослабления прочности льда в теплый период года предел упругости меняется в течение года, имея наибольшую величину зимой и в несколько раз меньшую летом

Упругое состояние льда хорошо заметно при колебаниях уровня - лед изгибается, повторяя форму волны.

2. Пластическая деформация. Наблюдается при увеличении напряжения сверх предельно упругого. В этом случае связь между напряжением и деформацией нелинейная, и после снятия нагрузки лед не возвращается в первоначальное состояние. На этой стадии скорость деформации льда зависит от величины приложенной нагрузки - чем она больше, тем быстрее деформируется лед.

Морской лед по сравнению с пресным отличается большей пластичностью. Наползая на берег и следуя форме уступов и ступеней, он может подниматься вверх до 15 м.

3. Стадия разрушенияхарактеризуется необратимыми изменениями во льду. Пластические деформации возрастают и заканчиваются разрушением. При этом важным параметром является предельное сопротивление льда, равное по величине тому напряжению, которое приводит к разрушению льда. Для каждого вида деформации оно имеет свои значения и зависит от температуры, солености, пористости, расположения и вида кристаллов. Наибольшим предельным сопротивлением лед обладает при сжатии,

Прочность - способность льда сопротивляться разрушению. Напряжение, которое вызывает разрушение льда, численно характеризует прочностные свойства льда.

Механические свойства льда учитываются при плавании в ледовых условиях, при расчетах прочности корпусов судов ледового класса, при использовании ледяного покрова в качестве переправ, ледовых дорог, аэродромов и т.д.

Таяние морского льда в основном зависит от интенсивности солнечной радиации и альбедо его поверхности. Прекращение роста и таяние льда обычно возникают прежде, чем температура воздуха повысится до точки плавления льда. При таянии морского льда одновременно происходят два взаимно противоположных процесса: стаивание с верхней поверхности и намерзание льда у нижней поверхности.

Лед нарастает снизу, так как стекающие вниз талые воды замерзают при соприкосновении с тяжелой и холодной подледной водой.

При температуре воздуха, близкой к 0⁰С, ледяной покров в своих поверхностных слоях перекристаллизовывается и становится непрозрачным, белого цвета.

Первые признаки ослабления льда при таянии появляются вблизи ячеек рассола, т. е. лед начинает таять изнутри. Это внутреннее таяние сопровождается нисходящим движением рассола и увеличением пористости льда.

При дальнейшем повышении температуры начинается подтаивание и уплотнение снежного покрова, оплавление выступающих частей льдин, торосов и развитие термических трещин. Появляются пятна мокрого снега, а в дальнейшем и снежницы- скопление на льду талой воды, образовавшейся в результате таяния снега и льда.

Образование снежниц идет особенно интенсивно в береговой зоне из-за наличия на поверхности льда большого количества пыли, что способствует усиленному поглощению солнечной радиации. На припае у берега образуется полоса воды в результате стока воды с берега, а также таяния снега на льду и самого льда, которая называется водяным заберегом.Ширина водяного заберега может достигать нескольких километров.

При внезапных похолоданиях поверхность снежниц и водяных заберегов покрывается тонкой коркой льда, создающей «парниковый эффект»- накопление тепла под тонкой коркой льда, так как лед подобно стеклу пропускает коротковолновую солнечную радиацию и задерживает длинноволновую. Это ведет к дальнейшему углублению снежниц и образованию озерков.

Таяние льда особенно усиливается, когда температура воздуха поднимается выше нуля. Дальнейшее протаивание снежниц, озерков и водяных заберегов ведет к образованию проталин­ - вертикальных отверстий, образовавшихся в результате сквозного протаивания льда под снежницами и озерками. Образуется обсохший лед- лед, с поверхности которого исчезли снежницы и озерки в результате ухода воды в проталины и трещины. С течением времени возникает все больше проталин, об­сохшего льда, и поверхность ледяного покрова становится ослабленной, и достаточно небольшого внешнего усилия для того, чтобы началось разрушение льда.

Это происходит под воздействием ветра, волнения, течений, приливов, когда достаточно ослабленный лед разламывается по линиям наименьшего сопротивления на более или менее крупные части. Припай взламывается, начинаются первые подвижки льдов, и весь лед становится дрейфующим. Подвижка льда ведет к увеличению трещин, расколу ледяных полей и торошению. Постепенно уменьшаются вертикальные и горизонтальные размеры льдин, сокращается общая площадь льдов. Лед становится рыхлым, приобретает сотообразное строение (гнилой лед), распадается на отдельные куски и в конечном итоге исчезает.

16.5. Дрейф льдов

Плавучие льды под действием ветра и течений находятся в движении, перемещаясь на большие расстояния. Суммарный перенос льдов под воздействием этих факторов называется дрейфом льдов.

Изучением дрейфа льдов занимались многие исследователи, однако серьезную научную попытку определить причины дрейфа льда и установить связи движения льда с ветром предпринял норвежский полярный исследователь Ф.Нансен.

Анализируя дрейф «Фрама» (1893-1896 гг.) в Северном Ледовитом океане, он установил следующие эмпирические зависимости:

1) направление движения льдов в открытом море отклоняется от направления ветра вправо на 28⁰;

2) скорость дрейфа льдов составляет 1/50 скорости ветра, т. е. ветровой коэффициент (отношение скорости дрейфа льда к скорости ветра) равен 0,02.

Эти выводы были подтверждены советским океанологом Н.Н.Зубовым, который исследовал дрейф л/п «Г.Седов» (1938-1940 гг.) в Северном Ледовитом океане. Он установил связь дрейфа льдов с изобарическим полем атмосферного приземного давления и дополнил выводы Ф. Нансена.

1. Дрейф льдов происходит вдоль изобар так, что область повышенного давления остается справа, а область пониженного давления слева от линии дрейфа.

2. Скорость дрейфа льда прямо пропорциональна градиенту атмосферного давления или обратно пропорциональна расстоянию между изобарами:

V=,

где V- скорость ветрового дрейфа льдов; ω - угловая скорость вращения Земли; ρ - плотность воздуха; dρ/dn - горизонтальный градиент атмосферного давления.

Соотношения изобарического дрейфа Н.Н.Зубова приме­няются при ориентировочной оценке перемещения льдов вдали от берегов.

Непосредственные наблюдения за дрейфом льдов показали, что скорость айсбергов, отдельных льдин и небольших ледяных полей может быть больше скорости сплоченных льдов, и достигает 1.5 узла (80 см/с). Ветровой коэффициент отдельных льдин составляет 0.04 и даже 0.1, т. е. при определении дрейфа необходимо учитывать сплоченность льда.

Суммарное движение льда зависит от размеров льдин, парусности, направления действующего ветра и течений. Так, льдины больших размеров с большой осадкой больше подвергаются влиянию течений, а небольшие льдины с небольшой осадкой сильнее подвержены влиянию ветра.

Различные скорости дрейфа льдов приводят к образованию зон сгущений и раз­режений с разной сплоченностью льда. Там, где такие зоны существуют длительное время, могут образоваться устойчивые скопления льда - ледяные массивыи пространства открытой воды ­- полыньи.

16.6. Распространение льдов в Мировом океане

Общее распределение льдов в Мировом океане определяется приходом и расходом тепла, соленостью морской воды, характером течений и конфигурацией береговой черты.

Акватория, покрытая льдом в разных морях и океанах, неодинакова. По ледовитости Мировой океан можно разделить на следующие зоны.

1. Безледная зона, на которой никогда не появляется лед. Составляет около 80 % общей площади Мирового океана. Это Красное, Карибское, Арафурское и другие моря, северная часть Индийского океана, тропическая и экваториальная зона Мирового океана.

2. Зоны с эпизодическим появлением льда. Это районы Мирового океана, где льды появляются лишь в исключительно холодные зимы. Например: Северное, Мраморное и другие моря.

3. Зоны с сезонным появлением льда. В этих районах лед появляется обязательно каждую зиму и полностью исчезает в результате таяния весной и летом. Хотя ледяной покров в них бывает ежегодно, но продолжительность его существования и площадь существенно меняются от года к году. Это Охотское, Японское, Черное, Азовское, Балтийское, Аральское, Каспийское и другие моря.

4. Акватории, в которых большая часть льдов тает, но часть льдов остается и поэтому летом можно всегда встретить дрейфующие льды. Примером таких морей могут служить моря Карское и Баренцево.

5. Районы со льдами, которые сохраняются круглый год, но они сильно уменьшаются и ослабляются в летний период. В этой зоне зимой образуется больше льда, чем успевает растаять летом, и обновление ледяного покрова в результате дрейфа и действия термических факторов происходит за несколько лет. Это цент­ральная часть Северного Ледовитого океана и некоторые антарктические моря -Амундсена, Беллинсгаузена, Уэдделла, Космонавтов, Дейвиса.

6. Районы, в которых отмечается лед, принесенный из других бассейнов. К ним относятся Гренландское море, район Ньюфаундленда, большая часть Южного океана с включением области распространения айсбергов. Зимой здесь лед может образоваться, но его масса значительно меньше, чем масса принесенного льда из других районов.

В северном полушарии максимальное развитие льдов наблюдается в марте-апреле, когда средняя их граница достигает 62⁰ с. ш. (без учета южных морей). К концу лета ледяной покров уменьшается и его граница отступает к северу.

Айсберги выносятся в Атлантический океан преимущественно Лабрадорским течением. Отдельные айсберги достигают 35 и даже 27⁰ с. ш.

В южном полушарии больше всего льда в сентябре, когда средняя граница распространения морских льдов достигает 60⁰ ю.ш., но в иные годы она может смещаться на сотни километров в ту или иную сторону.

Антарктические льды дрейфуют с большей, чем арктические льды, скоростью. Скорость дрейфа в среднем 4-5 миль в сутки, а в отдельных случаях до 2 миль в час. Основная масса морского антарктического льда дрейфует преимущественно на запад, отклоняясь к северу под воздействием выступов берега, где лед попадает в Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ). Дрейф антарктических айсбергов в общем совпадает с дрейфом морского льда, но айсберги, почти не отклоняясь, могут пересекать полосу западных ветров и проникать вместе с течениями далеко к северу, достигая в Тихом и Атлантическом океанах 33⁰ ю. ш.