海冰是怎样形成的?天冷的时候,湖面上散热比较快,湖面的水遇冷收缩,体积变小,变得比较重,这些冷的水沉到湖底,湖底比较暖和的水浮到...
海冰是怎样形成的?
天冷的时候,湖面上散热比较快,湖面的水遇冷收缩,体积变小,变得比较重,这些冷的水沉到湖底,湖底比较暖和的水浮到湖面上来,这样不断对流,就会使本来上面冷下面热的水,很快变成上下温度相同的水。
由于海水表面的气温下降,表层海水的温度首先达到密度最大温度,致使表面海水下沉,形成对流。当气温下降到冰点附近时,表面的海水不会往下沉,而下面的海水密度增大,导致表层海水直接结冰。盐度若是再增大到一定程度,那么,海面气温下降首先接近结冰点,这时表层海水由于降温的时候密度变大,所以下沉,而较为温暖的海水上升,形成对流,一直到海水结冰为止。这样的海水结冰过程较为缓慢。
在海上,表层海水因冷却而密度增大,海水内形成对流混合。海水继续冷却至冰点时,海面以及对流混合所及的深层海水内便形成暗灰色的糊状冰,海冰一般情况下都是浮于海面上的。
掌握和运用海冰发生、发展的规律,开展冰情预报工作,是海洋科学为国民经济和国防建设服务的一个重要方面。
海冰的特征
海冰一般情况下都浮于海面,形状规则的海冰露出水面的高度为总厚度的1/7~1/10,尖顶冰露出的高度达总厚度的1/4~1/3。反射率为0.50~0.70,抗压强度约为淡水冰的3/4。 海冰中因为含有气泡,密度一般低于此值,新冰的密度大致为914~915,海冰的密度随盐度增加和空气含量的减少而加大。
冰龄越长,由于冰中卤汁渗出,密度则越小。夏末时的海冰密度可降至860左右。由于海冰密度比海水小,所以它总是浮在海面上。 海冰的盐度是指其融化后海水的盐度,一般为3~7‰左右。海水结冰时,是其中的水冻结,而将其中的盐分排挤出来,部分来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间的空隙里形成“盐泡”。此外,海水结冰时,还将来不及逸出的气体包围在冰晶之间,形成“气泡”。因此,海冰实际上是淡水冰晶、卤汁和气泡的混合物。
海冰盐度的高低取决于冻结前海水的盐度、冻结的速度和冰龄等因素。冻结前海水的盐度越高,海冰的盐度可能也高。在南极大陆附近海域测得的海冰盐度高达22~23。结冰时气温越低,结冰速度越快,来不及流出而被包围进冰晶中的卤汁就越多,海冰的盐度自然要大。在冰层中,由于下层结冰 的速度比上层要慢,故盐度随深度的加大而降低。当海冰经过夏季时,冰面融化也会使冰中卤汁流出,导致盐度降低,在极地的多年老冰中,盐度几乎为零。 海冰的融解潜热也比纯水冰的大。海冰的热传导系数比纯水冰小,因为海冰中含有气泡,而空气的热传导系数是很小的。海冰的热传导系数略大于海水的分子热传导系数,因而海冰限制了海洋向大气的热量输送,而且也使海洋的蒸发失热大为减少,从而形成了海洋的保护层。
由于海冰上部的空隙比下层的空隙多,所以其热导系数也随深度,即由冰面向下的厚度而增大,超过 1m 的海冰其热传导系数就与纯水冰相差不大,在表面附近约为纯水冰的1/3 左右。 海冰的抗压强度主要取决于海冰的盐度、温度和冰龄。通常新冰比老冰的抗压强度大,低盐度的海冰比高盐度的海冰抗压强度大,所以海冰不如淡水冰密度坚硬,在一般情况下海冰坚固程度约为淡水冰的75%,人在5厘米厚的河冰上面可以安全行走,而在海冰上面安全行走则要有7厘米厚的冰。当然,冰的温度愈低,抗压强度也愈大。1969年渤海特大冰封时期,为解救船只,空军曾在60厘米厚的堆积冰层上投放30公斤炸药包,结果还没有炸破冰层。
海冰的影响
一、对海洋水文要素铅直分布的影响由于结冰过程中存在的海水铅直对流混合常达到相当大的深度,在浅水区可直达海底,从而导致所有海洋水文要素的铅直分布较为均匀。这一过程又能把表层高溶解氧的海水向下输送,同时把底层富含浮游植物所需要的营养盐类的肥沃海水输送到表层,有利于生物的大量繁殖。因此,有结冰的海域,特别是极地海区往往具有丰富的渔业资源。例如南极的鳞虾和鲸渔场闻名世界,与此即有直接关系。
融冰时,表层会形成暖而淡的水层覆盖在高盐的冷水之上,出现密度跃层,这又会影响各种水文要素的铅直分布和上下水交换。
二、对海洋动力现象的影响海冰的存在对潮汐、潮流的影响极大,它将阻尼潮位的降落和潮流的运动,减小潮差和流速;同样,海冰也将使波高减小,阻碍海浪的传播等。
三、对海水热状况的影响
当海面有海冰存在时,海水通过蒸发和湍流等途径与大气所进行的热交换大为减少,同时由于海冰的热传导性极差,对海洋起着“皮袄”的作用。海冰对太阳辐射能的反射率大,以及其融解潜热高等,都能制约海水温度的变化,所以在极地海域水温年变幅只有 1℃左右。
四、极地海区形成大洋底层水特别在南极大陆架上海水的大量冻结,使冰下海水具有增盐、低温从而高密的特性,它沿陆架向下滑沉可至底层,形成所谓南极底层水,并向三大洋散布,从而对海洋水文状况具有十分重要的影响。
总之,海冰不仅对海洋水文状况自身,对大气环流和气候变化会产生巨大的影响,而且会直接影响人类的社会实践活动。例如,它能直接封锁港口和航道,阻断海上运输,毁坏海洋工程设施和船只。20 世纪40 年代以来,高纬沿海国家相继开展了海冰观测和研究工作,发布冰山险情和海冰预报。利用岸站、船舶、飞机、浮冰漂流站、雷达及卫星等多种途径对海冰和冰山进行观测,并利用数理统计、天气学和动力学数值方法发布海冰的长、中、短期预报。
海水结冰和淡水结冰的过程有何不同
(1)结冰的开始位置不同:
1、淡水结冰:表层开始结冰,下层可能仍保是不结冰状态。
2、海水结冰:海冰的形成可以开始于海水的任何一层,如果混合强烈直达海底,也可以在海洋底部结冰。
(2)结冰状态不同:
1、淡水结冰:表层开始结冰,下层可能仍保是不结冰状态。在水结成冰时,水分子的运动不能破坏氢键,氢键起主要作用,它把水分子结起来形成有规则的空间结构结构,在一个晶格中,四个氢原子在正四面体的顶点上,一个氧原子位于四面体的中心使分子间的空隙变大且保持一定,因此水结成冰时体积变大。
2、盐度低于24.695的海水,结冰过程和淡水结冰相同,表层海水达到冰点即开始结冰。
盐度大于,温度接近冰点时,密度会增大从而下沉,下层温度较高的水则上涌,发生对流混合,直到整个海水下沉上升水层的密度均匀稳定才停止。当海水温度下降到冰点并且继续散热时,海水就开始结冰。
(3)结冰后水的变化不同:
1、淡水结冰后基本无变化。
2、海水结冰结冰会将盐析出,水中的盐度升高,结冰后海水的盐度更高,冰点温度更低,结冰更困难。
(4)海水和淡水的冰点温度不同:
纯淡水在0℃时结冰,4℃时密度最大。海水的冰点温度与盐度有关。
扩展资料
(1)海冰的影响
1、对海洋水文要素铅直分布的影响由于结冰过程中存在的海水铅直对流混合常达到相当大的深度,在浅水区可直达海底,从而导致所有海洋水文要素的铅直分布较为均匀。融冰时,表层会形成暖而淡的水层覆盖在高盐的冷水之上,出现密度跃层,这又会影响各种水文要素的铅直分布和上下水交换。
2、对海洋动力现象的影响海冰的存在对潮汐、潮流的影响极大,它将阻尼潮位的降落和潮流的运动,减小潮差和流速;同样,海冰也将使波高减小,阻碍海浪的传播等。
3、对海水热状况的影响:当海面有海冰存在时,海水通过蒸发和湍流等途径与大气所进行的热交换大为减少,同时由于海冰的热传导性极差,对海洋起着“皮袄”的作用。海冰对太阳辐射能的反射率大,以及其融解潜热高等,都能制约海水温度的变化,所以在极地海域水温年变幅只有1℃左右。
4、极地海区形成大洋底层水特别在南极大陆架上海水的大量冻结,使冰下海水具有增盐、低温从而高密的特性,它沿陆架向下滑沉可至底层,形成所谓南极底层水,并向三大洋散布,从而对海洋水文状况具有十分重要的影响。
(2)破冰方法:
救助被海冰围困的船只,进行破冰通常有三种方法:
1、顶撞法,就是以破冰船前进的动力,由船体挤碎冰层;
2、冲撞法,先进行倒车,后退几米,然后双车全速前进,撞碎冰层;
3、堆积水破冰法,就是先将船体内的水抽到后舱,接着把抬起的船头开到冰面上,然后又将后舱的水抽到前舱,借助水的重量压碎冰层。
参考资料来源
百度百科-海冰
百度百科-海水冰点
百度百科-水结冰
1、湖泊中淡水:表层开始结冰,下层可能仍保持不冻结。海水结冰:盐度低于24.695的海水,结冰过程与淡水相同,表层海水达到冰点即开始结冰。盐度大于24.695的海水,温度接近冰点时,密度会加大,从而下沉,下层温度较高的水则上涌,发生对流混合,直到混合层都达冰点温度时整层水体才会一起结冰。也正因为如此,海冰一旦形成,便会浮上海面,形成很厚的冰层。
2、纯水的冰点在1个大气压下为零摄氏度;而海水是不同的,它的冰点除了与大气压力有关之外,还与海水中盐含量的多少有关系,相同的压力下,海水中盐含量越大,海水的冰点越低;反之,海水中盐含量越小,海水的冰点越高。
3、海水与淡水的结冰过程不同的原因:主要是纯水的冻结,会将盐分大部排出冰外,而增大了冰下海水的盐度,加强了冰下海水的对流和进一步降低了冰点,又兼冰层阻碍了其下海水热量的散失,因而大大地减缓了冰下海水继续冻结的速度。
扩展资料:
海水中含盐量的一个标度。海水含盐量是海水的重要特性,它与温度和压力3者,都是研究海水的物理过程和化学过程的基本参数。海洋中发生的许多现象和过程,常与盐度的分布和变化有关,因此海洋中盐度的分布及其变化规律的研究,在海洋科学上占有重要的地位。
世界各大洋表层的海水,受蒸发、降水、结冰、融冰和陆地径流的影响,盐度分布不均:两极附近、赤道区和受陆地径流影响的海区,盐度比较小;在南北纬20度的海区,海水的盐度则比较大。深层海水的盐度变化较小,主要受环流和湍流混合等物理过程所控制。根据大洋中盐度分布的特征,可以鉴别水团和了解其运动的情况。
在研究海水中离子间的相互作用及平衡关系,探索元素在海水中迁移的规律和测定溶于海水中的某些成分时,都要考虑盐度的影响。此外,因为实际工作中往往难以在现场直接准确测定海水的密度,所以各国通常测定盐度、温度和压力,再根据海水状态方程式计算密度。
参考资料来源:百度百科-海水冰点
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