ГЛАВА 11. ЛЕД В ОКЕАНАХ И МОРЯХ

Пейзаж Лед Море Небо Облака Холодная Синий

§ 38. Образование льда в море

Процесс ледообразования в морской и пресной воде происходит различно. Морская вода замерзает при разной температуре в зависимости от солености, а пресная вода замерзает при температуре 0° С (несколько ниже 0° С). Известно, что с изменением солености меняются соотношения между температурой замерзания и температурой наибольшей плотности. Дистиллированная вода имеет наибольшую плотность при 4° С, морская вода имеет наибольшую плотность при разных значениях температуры в зависимости от солености. На рис. 15 показаны изменения температуры наибольшей плотности 0 и температуры замерзания τ в зависимости от солености. Температура наибольшей плотности понижается с увеличением солености от +4° С (пресная вода) до -4,5° С (морская вода с соленостью 40‰). Температура замерзания τ тоже меняется с увеличением солености: от 0° С (пресная вода) до -2,2° С (вода с соленостью 40‰. При солености 24,69‰ температуры замерзания τ и наибольшей плотности 0 равны —1,33° С. Воды с соленостью меньше 24,7‰ называют, по предложению Н. М. Книповича, солоноватыми, в отличие от морских с соленостью выше 24,7‰. По мере осеннего охлаждения поверхностных слоев морской воды с увеличением плотности возникает вертикальная конвекция (зимняя вертикальная циркуляция), задерживающая начало ледообразования из-за поднятия глубинных, более теплых вод. С началом ледообразования, когда весь слой, охваченный перемешиванием, достигает температуры замерзания, образование льда приводит к осолонению, так как в лед переходит только чистая вода. Часть солей увеличивает соленость поверхностных слоев и вызывает вновь перемешивание, замедляющее развитие ледяного покрова. К основным условиям процесса ледообразования в пресной и морской воде  относятся: а) теплоотдача с поверхности воды в атмосферу; б) некоторое переохлаждение воды; в) наличие ядер кристаллизации, которыми могут быть взвешенные частицы грунта, пыль, снежинки.

Процесс образования льда

Наряду с процессами конвективного и ветрового (волнового) перемешивания, задерживающими начало ледообразования, некоторые явления способствуют его ускорению. Это — выпадение снега, охлаждающего поверхностные слои, — речные воды я атмосферные осадки, уменьшающие минерализацию поверхностных вод и повышающие температуру замерзания; в полярных областях — наличие многолетних льдов, которые понижают температуру и уменьшают волнение.

Рис. 15. Зависимость температуры наибольшей плотности (Ө) и температуры замерзания (τ) от солености.
Рис. 15. Зависимость температуры наибольшей плотности (Ө) и температуры замерзания (τ) от солености.

Процесс образования льда проходит несколько  стадий. Вначале вокруг ядер кристаллизации возникают мельчайшие кристаллы льда в форме дисков, которые, срастаясь друг с другом, образуют удлиненные иглы. Размеры этих кристаллов на спокойной поверхности 8—10 см, на взволнованной 0,5—2,0 см. Скопление ледяных игл образует ледяное сало — тонкую пленку льда в виде пятен или сплошного налета на поверхности моря серовато-свинцового цвета. Смерзающиеся пятна сала, утолщаясь, образуют нилас.

Снег, выпадающий на поверхность моря, пропитывается водой, уплотняется и превращается в кашеобразную массу — снежуру. Рыхлые комки льда, образовавшиеся от смерзания сала и снежуры, называются шугой. Иногда в формировании шуги при интенсивном перемешивании принимает участие внутриводный лед, возникающий вследствие переохлаждения толщи воды. Внутриводный лед, как глубинный, так и донный, состоит из различных кристаллов: игл, пластинок овальной и шарообразной формы. Он представляет собой рыхлые комки льда в виде шуги, отличается губчатой структурой с включениями пузырьков воздуха и воды. Иногда со дна поднимаются глыбы донного льда больших размеров. Ледяной покров, образовавшийся из внутриводиого льда, имеет белесоватый оттенок, почти непрозрачен и менее прочен, чем обычный лед.

Одновременно с появлением ледяных игл, шуги и снежуры у берегов образуются полосы льда, примерзшие к суше — ледяные забереги. Увеличиваясь в размерах, они превращаются в припай.      

При дальнейших морозах и тихой погоде сало, смерзаясь, образует тонкую прозрачную ледяную корку — склянку. При легком волнении возникают отдельные ледяные диски диаметром 30 см, и более, называемые блинчатым льдом., Иногда при взламывании заберегов и блинчатого льда под действием ветра из обломков образуется ледяная каша. Утолщение ниласа, смерзание блинчатого льда, ледяной каши приводит к образованию тонкого льда (толщиной 7—10 см), называемого молодиком.

При дальнейшем понижении температуры воздуха, если нет ветра, молодик, утолщаясь и сверху и снизу, образует ровный лед. Под действием же ветра среди ровного льда возникают трещины, разводья, полыньи, или майны, свободные ото льда простран­ства. Сжатие льда ветром приводит к образованию полос сжатия — торосов. При измельчении льда в результате взламывания его ветром и волнением образуется битый лед. Последний, смерзаясь, формирует ледяные поля. Отдельные льдины большой толщины, попадая на отмели и оседая на них, образуют стамухи — неподвижные льдины, сидящие на мели. При нажиме на береговой припай плавучего льда возникают торосы и береговые валы. Замерзание начинается обычно у берегов. Прежде всего появляются льды, выносимые речными водами. Затем в опресненных мелководных заливах и бухтах, где воды охлаждаются быстрее, появляются ледяные иглы, сало, шуга. Вдоль берегов образуется припай. У открытых берегов под влиянием волнения, приливных и сгонно-нагонных процессов льды взламываются, торосятся, выносятся в море. Большие открытые пространства моря обычно не замерзают, а покрываются плавучими льдами.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973