海冰的形成及影响?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-05
海冰形成之前可分为几个阶段?

海冰其按形成和发展阶段分为:初生冰、尼罗冰、饼冰、初期冰、一年冰和多年冰。按运动状态分为固定冰和浮冰。
前者与海岸、岛屿或海底冻结在一起,多分布于沿岸或岛屿附近,其宽度可从海岸向外延伸数米至数百千米;后者自由漂浮于海面,随风、浪、海流而漂泊。
海冰具有显著的季节和年际变化。北半球冰界以3~4月最大,面积约1100万平方千米,8~9月最小,约700~800万平方千米,流冰群主要绕洋盆边缘流动,多为3~4米厚的多年冰。
南半球冰区以9月最大,面积1880万平方千米,3月最小,面积约260万平方千米,多为2~3米厚的“一年冰”。
海冰对海洋水文要素的垂直分布、海水运动、海洋热状况及大洋底层水的形成有重要影响;对航运、建港也构成一定威胁。
我国渤海和黄海北部,每年冬季皆有不同程度的结冰现象,且冰缘线与岸线平行;常年冰期约3~4个月,盛冰期固定冰宽0.2~2千米;冰厚北部多为20~40厘米,南部为10~30厘米,对航行及海洋资源开发影响不大。

海水和大气相互作用形成海冰,其形成大致经历5个阶段。一是海面气温下降,表面海水温度降至冰点以下时,海水里又有利于形成冰的雪粒等凝结核,海水表面层就开始结成纵横交错的冰针或小冰片。二是海面温度继续降低,大量的冰针或冰片聚集起来,形成覆盖海面的薄冰,薄冰破裂成一个个大小相当均匀的圆盘状冰饼。三是海面温度进一步下降,圆盘状冰饼互相冻接起来,形成有一定厚度的、面积相当大的冰盖层。四是海面温度再下降,冰层膨胀龟裂,大片冰层就形成破碎的冰块。五是海水的运动,促使冰块叠加,各个冰块之间又冻接起来,形成面积更广阔的大冰原。冰原再互相撞碰,重叠,就形成山峦般起伏不平的大冰群。这时,冰厚可达15~20米。
在极地附近,冰川的一部分滑行至海洋中,断裂成一个个巨大的冰山。冰山形状奇特,千姿百态,有的宛如平台,有的陡峻尖削,有的波浪般起伏……冰山大小不一,小的面积不足1平方千米,大的面积却有几百甚至5000平方千米,海冰高出海面100多米,犹如海岛一般,但露出水面的通常只是冰山高度的1/5或1/4。在北极海域,曾有一座台状冰山,长55千米,宽30千米,露出水面的部分高达30米。在南极海域,曾有过一座巨大的冰山,长350千米,宽40千米。南极海域的冰山约有22万座,约为北极冰山数的4倍。冰山寿命很长,一般是4~11年,有些长达13年之久。在移居海洋的数年中,冰山漂移流浪,远离它的故乡。格陵兰岛附近的冰山,经加拿大东部海域向南移动。可越过北纬48度。南极冰山向北移动,可到达大西洋南纬35度、印度洋南纬45度、太平洋南纬50度。冰山漂移到温暖的水域,水线腰部日益细瘦,及至有一天支撑不住上截而翻倒下来。翻倒激起的巨浪会给过往附近海域的舰船造成巨大的威胁。
海水的破坏力是非常巨大的。首先是冰的膨胀力。淡水随温度降低而密度增大,4℃以下,随着温度下降,水的体积却要加大,这就是水的反常膨胀。小瓶中的水结冰,往往把小瓶胀裂就是这个缘故。海水也有这个反常特性,只是海水呈现最大密度的温度不是4℃,而是随海水盐度的高低而变化,一般要在-2℃以下。以这个温度为分界,气温再下降就会引起海冰的体积膨胀。此外,海冰膨胀还有一个因素,那就是海冰中的“盐泡”。在海冰形成过程中,海水中的盐大都析出来,进入未结冰的海水中,但也有少部分盐被冰包围起来,形成一个个“盐泡”。随着气温的降低,海冰中大量的“盐泡”也冻结成冰,致使冰的体积更加胀大。冰的膨胀力十分惊人,能把船体挤压得变形,使船舱破裂进水,甚至破坏港口、码头和海中的军事设施。
其次是海冰在风和海流作用下产生的推力。这是海冰破坏力的主要形式。有些海中建筑物在冻冰时倒于海中,就是海冰的巨大推力造成的。

海冰的形成:
纯淡水在0℃时结冰,4℃时密度最大。但海水则不同,无论是冰点温度I(指海水开始结冰时的温度),还是最大密度时的温度 均与 盐度有关。这两个温度均随盐度增大而线性下降, 递减较快,在盐度为24.69时,海水的I与 取同一数值,均为-1.33℃。当S<24.69的海水时, > I,因此,当气温下降时,首先达到 ,此时乃有垂直方向的 对流混合,当水温继续下降接近I时, 表层水的密度已非最大并逐渐趋向稳定,于是水温稍低于冰点时就迅速结冰。S>24.69的海水, < I。因此,水温逐渐下降至冰点温度的过程,也就是 海水密度不断增大的过程,因而变重下沉,发生对流,这种对流过程会一直持续到海水冻结时为止。当海水冻结时,不是所有盐分都包含在海冰中,因此,冰下的 海水盐度就会增大,加强了海水的对流。当水温降至冰点以下,海水达到某种程度的 过冷水以后,就形成海冰。
海洋中冻结而成的咸水冰。最初形成的海冰是针状的或薄片状的,随后聚集和 凝结,并在 风力、 海流、 海浪 和 潮汐的作用下,互相堆叠而成 重叠冰和堆积冰;继而形成糊状或海绵状;进一步冻结后,成为漂浮于海面的冰皮或冰饼,也叫莲叶冰;海面布满这种冰后,便向厚度方向延伸,形成覆盖海面的灰冰和白冰。
海冰的形成可以开始于海水的任何一层,甚至于海底。在水面以下形成的冰叫做水下冰,也称为潜冰,粘附在海底的冰称为锚冰。由于深层冰密度比海水密度小,当它们成长至一定的程度时,就将从不同的深度上浮到海面,使海面上的冰不断地增厚。
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。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。
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。
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。
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。

1、密度
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。

2、盐度
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。

3、比热容
海冰的 比热容比纯水冰大,且随 盐度的增高而增大。纯水冰的 比热容受温度的影响不大,而海冰则随温度的降低有所降低。在低温时,由于其含卤汁少,因此随温度和盐度的变化都不大,接近 于纯水冰的比热。但在高温时,特别在 冰点附近(-2℃),由于海冰中的卤水随温度的升降有 相变,即降温时卤水中的纯水结冰析出,升温时冰融化进入卤水之中,从而使其比热容分别有所减小和增大。其减小和增大值因其盐度而有极大差异,低盐时其比热容小,而高盐时其比热容将比纯水冰大数倍,甚至十几倍。

4、导热性
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。

5、膨胀系数
海冰的热膨胀系数随海冰的温度和 盐度而变化。对低盐海冰,随着温度的降低,它开始是膨胀,继之变为收缩。由膨胀变为收缩的临界温度值随海冰盐度的增加而降低。对于高盐海冰,随温度降低始终是膨胀的,但膨胀系数越来越小。

6、抗压强度
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。

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海冰的形成  海水结冰需要三个条件:①气温比水温低,水中的热量大量散失;②相对于水开始结冰时的温度(冰点),已有少量的过冷却现象;③水中有悬浮微粒、雪花等杂质凝结核。淡水在4℃左右密度最大,水温降到0℃以下即可结冰。海水中含有较多的盐分,由于盐度比较高,结冰时所需的温度比淡水低,密度最大时的水温也低于4℃。随着盐度的增加,海水的冰点和密度最大时的温度也逐渐降低。
  海冰初生时,呈针状或薄片状冰晶;继而形成糊状或海绵状;进一步冻结后,成为漂浮于海面的冰皮或冰饼,也叫莲叶冰;海面布满这种冰后,便向厚度方向延伸,形成覆盖海面的灰冰和白冰。
  海冰是淡水冰晶、“卤水”和含有盐分的气泡混合体。按发展阶段,可分为初生冰、尼罗冰、饼冰、初期冰、一年冰和老年冰6大类;按运动状态可分为固定冰和流冰两大类。固定冰与海岸、海底或岛屿冻结在一起,能随海面升降,从海面向外可延伸数米或数百千米。流冰漂浮在海面,随着海面风向和海流向各处移动。
  长江(大约北纬30度)以北的湖泊,冬天都有冰冻现象。但是,在北纬60度以南的大洋面上,几乎难于见到就地生成的海冰。海水结冰要比陆地上淡水结冰困难的多。首先,海水含盐度很高,降低了海水的冰点。淡水结冰是在0度,含10‰盐度的水冰点为-0.5℃,而含35‰盐度的水冰点是-1.9℃。地球上各大洋海水平均盐度为34.48‰,因此,海水的冰点在-1.9℃左右。海水平均盐度是34.48‰,远远超过24.7‰,所以海水达到冰点时,尚未达到海水的最大密度因而海水的对流混合作用并不停止,大大妨碍了海水的结冰。此外,海洋受洋流、波浪、风暴和潮汐影响很大,这些因素一方面加强了海水混合作用,一方面也使冰晶难以形成。 海冰的影响  漂浮在海洋上的巨大冰块和冰山,受风力和洋流作用而产生的运动,其推力与冰块的大小和流速有关。据1971年冬位于我国渤海湾的新“海二井”平台上观测结果计算出,一块6公里见方,高度为1.5米的大冰块,在流速不太大的情况下,其推力可达4000吨,足以推倒石油平台等海上工程建筑物。
  海冰对港口和海上船舶的破坏力,除上述推压力外,还有海冰胀压力造成的破坏。经计算,海冰温度降低1.5度时,1000米长的海冰就能膨胀出0.45米,这种胀压力可以使冰中的船只变形而受损;此外,还有冰的竖向力,当冻结在海上建筑物的海冰,受潮汐升降引起的竖向力,往往会造成建筑物基础的破坏。1912年4月发生的“泰坦尼克”号客轮撞击冰山,遭到灭顶之灾,是20世纪海冰造成的最大灾难之一。我国1969年渤海特大冰封期间,流冰摧毁了由15根2.2厘米厚锰钢板制作的直径0.85米、长41米、打入海底28米深的空心圆筒桩柱全钢结构的“海二井”石油平台,另一个重500吨的“海一井”平台支座拉筋全部被海冰割断,可见海冰的破坏力对船舶、海洋工程建筑物带来的灾害是多么严重。
  南北极多年不化的海冰,叫作封海冰。封海冰与海岸相连,面积巨大。北极的封海冰,即使在夏季面积收缩时还有800多万平方公里,相当于大洋洲的面积。南极大陆周围也终年被封海冰封锁。
  封海冰破碎后随洋流漂泊四方,南北极不少附冰科学站就以次为根据地研究探索极地的奥秘。航海史上,出现过某些海船被封海冰挟持漂流无法返回大陆的悲惨纪录。1912年由俄国彼得堡开出的海船“圣·安娜”号,在北冰洋上为封海冰所阻,随冰漂流将近两年,直到船只完全被冰毁坏。这场灾难只有两人获救。

  • 海冰的形成及影响?
    答:海冰的形成可以开始于海水的任何一层,甚至于海底。在水面以下形成的冰叫做水下冰,也称为潜冰,粘附在海底的冰称为锚冰。由于深层冰密度比海水密度小,当它们成长至一定的程度时,就将从不同的深度上浮到海面,使海面上的冰不断地增厚。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...
  • 海冰是怎么形成的及他的影响?
    答:海水和大气相互作用形成海冰,其形成大致经历5个阶段。一是海面气温下降,表面海水温度降至冰点以下时,海水里又有利于形成冰的雪粒等凝结核,海水表面层就开始结成纵横交错的冰针或小冰片。二是海面温度继续降低,大量的冰针或冰片聚集起来,形成覆盖海面的薄冰,薄冰破裂成一个个大小相当均匀的圆盘状冰饼...
  • 海冰对人类有什么影响?
    答:2. 在一些冰情严重的区域,尤其在极端寒冷的冬季,海冰会导致沿海港口和航道的封冻现象。3. 这种封冻会对沿海地区的经济发展以及人民的生命和财产安全构成威胁和损害。4. 大陆冰川断裂后流入海洋形成的冰块,若其露出海面的部分高度超过5米,则被定义为冰山。5. 历史上有名的例子是1912年4月14日,泰...
  • 海冰为什么有“白色灾害”之称?
    答:4. 海冰对海洋水文要素的垂直分布、海水运动、海洋热状况及大洋底层水的形成具有重要影响。5. 同时,海冰也对航运、建港等活动构成一定的威胁。
  • 冬天大海会结冰吗?什么原因?
    答:在夏季,北极的海冰面积也相当可观。5. 中国的莱州湾由于风力较小、水深较浅、海水盐度低,在气温骤降时极易结冰。2010年12月,莱州湾经历了海冰的形成,影响了当地港口的运作。6. 海冰的形成不仅影响海洋生态,也对沿海地区的经济活动造成影响,如渔业和航运。
  • 海冰是怎样形成的?
    答:5. 在海洋中,海冰的形成过程与湖泊类似,但受海水盐度和深层海水的影响更为复杂。海水表面的温度下降导致表层海水温度首先达到最大密度点,从而引发下沉,形成对流。6. 当气温降至接近冰点时,表面的海水不再下沉,而下面的海水密度增加,导致表层海水直接结冰。如果盐度继续增加,表层海水在降温时密度增大...
  • 海冰融化跟海拔有关吗?
    答:海冰融化与海拔关系不大。海冰是指在海洋表面结冰的现象,它的形成和融化主要受到以下几个因素的影响:1. 气温:气温是影响海冰形成和融化的最直接因素。当气温低于冰点时,海水开始结冰;当气温升高,海冰开始融化。2. 海水温度和盐度:海水温度和盐度的变化会影响海冰的形成和融化过程。一般来说,盐度较...
  • 河流对海冰有影响吗
    答:河流对海冰的形成有显著影响。河流携带着淡水流入海洋,这些淡水可以在海面上形成一层薄冰,这层薄冰能够阻挡热量从海水表面向上散发,导致表面海水温度降低,进而促进海冰的形成。然而,海冰的形成过程受到多种因素的控制,包括风力、海洋环流等外部力量。此外,淡水流入量的减少会导致海水盐度升高,这种高盐度...
  • 海水结冰和淡水结冰有什么区别?
    答: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...
  • 海冰的破坏力是怎么形成的?
    答:在海冰形成过程中,海水中的盐大都析出来,进入未结冰的海水中,但也有少部分盐被冰包围起来,形成一个个“盐泡”。随着气温的降低,海冰中大量的“盐泡”也冻结成冰,致使冰的体积更加胀大。冰的膨胀力十分惊人,能把船体挤压得变形,使船舱破裂进水,甚至破坏港口、码头和海中的军事设施。其次是海冰...