海冰

[拼音]:haibing

[外文]:sea ice

海水冻结而成的咸水冰。但广义的海冰指海洋上一切的冰(或咸水冰、河冰、冰山等)。大陆冰川或陆架冰滑入海洋后断裂而成的巨大冰块中,露出海面的高度在 5米以上者称为冰山,高度大者可达几十米,长度一般为几百米至几十公里。特大的冰山叫冰岛。(见彩图)

生成

淡水在4°C左右密度最大,在0°C附近结冰;海水因含有食盐等盐类,其冰点和密度最大时的温度,均比淡水低,且随盐度的增大而降低(见表)。盐度低于24.69的海水,其结冰情形和淡水相近,冰点低于密度最大时的温度,表面水温冷却至冰点时,上下水层易趋于稳定,对流混合很快停止,只要有凝结核,海面便开始结冰。但盐度大于24.69的海水,冰点却高于密度最大时的温度,即使表面水温降至冰点,对流混合仍不停止,只有整个对流混合层都达到冰点时,才会结冰。因此,从海面至混合层底部,均可同时发生结冰现象。海水的盐度一般都较高,故不易结冰。在混合层底部结成的冰,受浮力作用而升至海面。海水结冰时,能将其所含的盐分排析出来,少数来不及析出的盐分就被包围在冰晶中的空隙里,形成“盐泡”。实际上,海冰是淡水冰晶、“卤水”和气泡的混合体,故带有咸味。

海冰的成长,首先向水平方向发展,再沿厚度方向延伸,随著时间的推移,增长速率也减慢。最初生成的海冰,是针状或薄片状的冰晶。大量冰晶的聚集和凝结,或降雪落至海面而不融化,就形成糊状或海绵状的冰。在平静或有风浪的海面,糊状冰或海绵状冰会进一步冻结,分别形成冰皮或饼冰(莲叶冰)。这类冰再增厚,就形成灰冰和白冰。有时,受风、浪、流、潮的作用,冰层相互重叠堆积,便形成重叠冰和堆积冰。

性质

海冰融化成液体后的盐度,称为海冰的盐度,其值为3~25,它与海水的盐度、结冰速率和冰龄等有关。海水的盐度愈高,结冰愈快,海冰盐度就愈高;冰龄愈长,海冰盐度就愈低。海冰密度为0.85~0.94克/厘米3,略小于海水密度,所以冰块一般都浮于海面。形状规则的海冰,露出水面部分为总厚度的1/7~1/10,尖顶冰山露出水面的高度,约为其总厚度的1/4~1/3。海冰的比热较淡水冰大,但溶解潜热比淡水冰小。海冰表面的热传导系数为淡水冰的1/3,但厚度不到1米时和淡水冰相似。海冰的反射率为0.50~0.70,其抗压强度约为淡水冰的3/4。

海冰可依起源、运动状态、形态特征、尺度、冰龄等进行分类。最基本的是按运动状态分为固定冰和浮(流)冰两大类。前者指与海岸、岛屿或海底冻结在一起,不随风、浪、流而移动的冰,多分布在沿岸和岛屿附近;后者指自由漂浮在海面,随风、浪、流而漂泊的冰块。浮冰和冰山的漂移,主要取决于风和流的共同作用。在弱潮流海区,风引起的冰块漂流速度约为风速的1/50,漂流方向,在北半球偏于风向右方30°~40°(在南半球偏于风向左方);在强潮流海域,冰块的漂流因受潮流和风共同作用而更为复杂。

分布

海冰是极地海域最突出的海洋水文现象,具有显著的季节变化和年际变化。在北半球(图1),冰界以3~4月最大,8~9月最小。北冰洋几乎全为冰所覆盖,流冰群主要绕洋盆边缘流动,多为3~4米厚的“多年冰”;北大西洋的冰界在格陵兰东部、南部、戴维斯海峡及纽芬兰的东南;北太平洋的白令海、鄂霍茨克海,日本海北部,冬季均有冰。格陵兰和纽芬兰附近是北半球冰山最多的区域,那里的冰山多来源于大陆冰川,故北半球冰山的外形多似金字塔状,冰块中带有泥土等杂质,密度较大。南半球的海冰多为2~3米厚的“一冬冰”,其冰界分布比较规则,大致呈纬向分布(图2),冰区以9月最大(约18.8×106平方公里),3月最小(约2.6×106平方公里)。固定冰分布在南极大陆周围和威德尔海;浮冰冰界在南太平洋和南印度洋分别在南纬50~55度和南纬45~55度之间,南大西洋在南纬43~55度。南极洲是世界上最大的天然“冰库”,世界上85%的冰集中于此。南半球的冰山比北半球多且大,其源地为罗斯海、威德尔海和南极大陆沿岸的陆缘冰架,故冰山外形比较平坦,似桌状,冰块比较纯洁,色白,密度较小。

渤海和黄海的北部,每年冬季皆有程度不同的结冰现象。辽河口、海河口、黄河口、鸭绿江口等河口附近,均为冰情严重的区域。常年,冰期约3个月,冰厚达20~40厘米,对航行和海洋资源开发影响不大;但在个别异常严寒的冬季(如1936年、1969年),渤海曾出现严重的冰封现象,沿岸港口和航道封冻。各年的冰情,主要取决于该冬的水文气象条件。

影响

由于海冰能大量反射太阳辐射,阻碍海-气热量交换,故海冰的生消及数量多寡,既直接影响海况和海平面的变化,又影响大气环流和气候。海冰,特别是冰山,对航运和海洋资源开发的设施有很大的威胁。在北大西洋纽芬兰附近,每年3~7月冰山最多,为了保证航运安全,自1913年起,美国和加拿大等国组织了国际冰山巡逻队,用飞机、无线电、雷达等手段,侦察报告冰山的地点和活动情况,释出冰山警报。60年代以来,卫星、遥感技术的出现,可及时地、同步地和大范围地监视冰山的活动,为海冰的观测、预报和研究等开闢了新的途径。

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