Apatinis ledas. Jūros ledas Jūros ledo pasiskirstymas

Apie –1,8 °C.

Jūros ledo kiekio (tankio) įvertinimas pateikiamas balais – nuo ​​0 (skaidrus vanduo) iki 10 (kietas ledas).

Savybės

Svarbiausios jūros ledo savybės yra poringumas ir druskingumas, kurie lemia jo tankį (nuo 0,85 iki 0,94 g/cm³). Dėl mažo ledo tankio ledo sangrūdos virš vandens paviršiaus pakyla 1/7 - 1/10 storio. Jūros ledas pradeda tirpti esant aukštesnei nei –2,3°C temperatūrai. Palyginti su gėlu vandeniu, jis sunkiau suskaidomas į gabalus ir yra elastingesnis.

Druskingumas

Tankis

Jūros ledas yra sudėtingas fizinis kūnas, susidedantis iš šviežių ledo kristalų, sūrymo, oro burbuliukų ir įvairių priemaišų. Komponentų santykis priklauso nuo ledo susidarymo sąlygų ir vėlesnių ledo procesų bei įtakoja vidutinį ledo tankį. Taigi, oro burbuliukų buvimas (poringumas) žymiai sumažina ledo tankį. Ledo druskingumas turi mažiau įtakos tankiui nei poringumas. Esant 2 ppm ledo druskingumui ir nuliniam poringumui, ledo tankis yra 922 kilogramai kubiniame metre, o esant 6 procentų poringumui, jis sumažėja iki 867. Tuo pačiu metu, kai poringumas nulinis, druskingumas padidėja nuo 2 iki 6 ppm lemia ledo tankio padidėjimą tik nuo 922 iki 928 kilogramų kubiniame metre.

Nilas (pirmame plane) Arktyje

Termofizinės savybės

Jūros ledo spalva dideliuose masyvuose svyruoja nuo baltos iki rudos.

Baltas ledas susidaro iš sniego ir turi daug oro burbuliukų arba sūrymo ląstelių.

Jaunas granuliuotos struktūros jūros ledas su dideliu kiekiu oro ir sūrymo dažnai turi žalias spalva.

Daugiamečiai ledukai, iš kurių buvo išspausti nešvarumai, ir jaunas ledas, kuris užšalo ramiomis sąlygomis, dažnai turi šviesiai mėlyna arba mėlyna spalva. Ledynų ledas ir ledkalniai taip pat yra mėlyni. Į adatą panaši kristalų struktūra aiškiai matoma mėlyname lede.

Ruda arba gelsvas ledas yra upės ar pakrantės kilmės, jame yra molio ar huminių rūgščių priemaišų.

Pradiniai ledo tipai (ledo taukai, šlakas) turi tamsiai pilka spalvos, kartais su plieniniu atspalviu. Didėjant ledo storiui, jo spalva šviesėja, palaipsniui tampa balta. Tirpstant ploni ledo gabalėliai vėl papilkuoja.

Jei lede yra daug mineralinių ar organinių priemaišų (planktono, eolinių suspensijų, bakterijų), jo spalva gali pasikeisti į raudona, rožinė, geltona, iki juodas.

Dėl ledo savybės sulaikyti ilgųjų bangų spinduliuotę jis gali sukurti šiltnamio efektą, dėl kurio po juo esantis vanduo įkaista.

Mechaninės savybės

Ledo mechaninės savybės reiškia jo gebėjimą atsispirti deformacijai.

Tipinės ledo deformacijos rūšys: tempimas, gniuždymas, šlytis, lenkimas. Yra trys ledo deformacijos stadijos: elastinga, elastinė-plastinė ir sunaikinimo stadija. Atsižvelgti į mechanines ledo savybes svarbu nustatant optimalų ledlaužių kursą, taip pat statant krovinius ant ledo sangrūdų, poliarinių stočių, skaičiuojant laivo korpuso stiprumą.

Mokymosi sąlygos

Kai susidaro jūros ledas, tarp visiškai šviežių ledo kristalų atsiranda nedideli sūraus vandens lašeliai, kurie palaipsniui teka žemyn. Jūros vandens užšalimo temperatūra ir didžiausio tankio temperatūra priklauso nuo jo druskingumo. Jūros vanduo, kurio druskingumas mažesnis nei 24,695 ppm (vadinamasis sūrus vanduo), atvėsęs pirmiausia pasiekia didžiausią tankį, kaip ir gėlas vanduo, o toliau vėsdamas ir nemaišant greitai pasiekia savo užšalimo tašką. Jei vandens druskingumas yra didesnis nei 24,695 ppm (sūrus vanduo), jis atvėsta iki užšalimo taško, nuolat didėjant tankiui, nuolat maišant (keitimasis tarp viršutinio šalto ir apatinio šiltesnio vandens sluoksnių), o tai nesudaro sąlygų greitas vandens aušinimas ir užšalimas, tai yra, kai Esant tokioms pat oro sąlygoms, sūrus vandenyno vanduo užšąla vėliau nei sūrus vanduo.

Klasifikacijos

Jūros ledas savaip vieta ir mobilumas skirstomi į tris tipus:

• plaukiojantis (driftuojantis) ledas,

Ledo storio pokyčių prognozė iki 2050 m

Pagal ledo vystymosi etapus Yra keletas vadinamųjų pradinių ledo tipų (formavimosi laiko tvarka):

• vidinis vanduo (įskaitant dugną ar inkarą), susidaręs tam tikrame gylyje ir vandenyje esantys objektai turbulentinio vandens maišymosi sąlygomis.

Kiti ledo tipai formavimosi metu - nilas ledas:

• nilas, susidaręs ramiame jūros paviršiuje iš riebalų ir sniego (tamsusis nilas iki 5 cm storio, šviesus nilas iki 10 cm storio) - plona elastinga ledo pluta, kuri lengvai linksta ant vandens arba išsipučia ir suspaudus formuoja dantytus sluoksnius;
• kolbos, susidarančios gėlintame vandenyje ramioje jūroje (daugiausia įlankose, prie upių žiočių) - trapi blizganti ledo pluta, kuri lengvai lūžta veikiant bangoms ir vėjui;
• blynų ledas, susidaręs silpnų bangų metu iš ledinių riebalų, sniego ar slyvų, arba dėl lūžimo dėl kolbos, nilos ar vadinamojo jauno ledo bangų. Tai apvalios formos ledo plokštės nuo 30 cm iki 3 m skersmens ir 10-15 cm storio su iškilusiomis briaunomis dėl trinties ir ledo lyčių smūgių.

Tolesnis ledo formavimosi vystymosi etapas yra jaunas ledas, kurie skirstomi į pilką (10-15 cm storio) ir pilkai baltą (15-30 cm storio) ledą.

Vadinamas jūros ledas, kuris išsivysto iš jaunų ledų ir yra ne daugiau kaip vienos žiemos senumo pirmųjų metų ledas. Šis pirmųjų metų ledas gali būti:

• plonas pirmametis ledas – baltas 30-70 cm storio ledas,
• vidutinis storis - 70-120 cm,
• storio pirmamečio ledo – daugiau nei 120 cm storio.

Jei jūros ledas tirpsta bent vienerius metus, jis klasifikuojamas kaip senas ledas. Senas ledas skirstomas į:

• pirmųjų metų ledo likutis – vasarą neištirpęs ir vėl užšąlantis ledas,
• dvejų metų - truko ilgiau nei metus (storis siekia 2 m),
• daugiametis – 3 m storio ir storesnis ledas, kuris tirpdamas išgyveno mažiausiai dvejus metus. Tokio ledo paviršius padengtas daugybe nelygumų ir kauburėlių, susidarančių dėl pakartotinio tirpimo. Apatinis daugiamečio ledo paviršius taip pat labai nelygus ir įvairios formos.

Jūros ledo Šiaurės ašigalyje tyrimai

Daugiamečio ledo storis Arkties vandenyne kai kuriose vietose siekia 4 m.

Antarkties vandenyse daugiausia yra iki 1,5 m storio pirmamečio ledo, kuris vasarą išnyksta.

Kai jūros paviršius atšąla iki užšalimo temperatūros, viršutiniame vandens sluoksnyje (keleto centimetrų storio) atsiranda daugybė gryno ledo diskų ar plokščių, vadinamų šliužo. . Šių ledo lyčių storis yra labai mažas, vidutinis dydis yra apie 2,5 cm * 0,5 mm, o forma gali būti itin įvairi – nuo ​​kvadratinių (ar beveik kvadratinių) iki šešiakampių darinių. Tokios plokštės optinė ašis visada yra statmena jos paviršiaus plokštumai. Šie elementarūs ledo kristalai plūduriuoja vandens paviršiuje, sudarydami vadinamuosius ledo riebalus, kurie suteikia jūros paviršiui šiek tiek riebų išvaizdą. Ramiame vandenyje plokštės plūduriuoja horizontalioje padėtyje ir yra Su- ašys nukreiptos vertikaliai. Dėl vėjo ir bangų plokštės susiduria, apsiverčia ir dėl to užima skirtingas pozicijas; Palaipsniui užšaldami jie sudaro nuolatinę ledo dangą, kurioje pavieniai kristalai yra atsitiktinai orientuoti. Pirmajame formavimo etape jaunas ledas yra stebėtinai lankstus; veikiamas bangų, atplaukiančių iš atviros jūros ar sukeltas judančio laivo, jis lenkia nelūžtant, o ledo paviršiaus virpesių amplitudė gali siekti kelis centimetrus.

Vėliau, jei temperatūra nekyla, atskiros plokštelės atlieka sėklų kristalų vaidmenį. Šio proceso mechanizmas dar nėra iki galo ištirtas. Kaip matyti iš fig. 4, ledas susideda iš atskirų kristalų, kurių kiekvienas turi grynai individualių savybių, pavyzdžiui, poliarizuotos šviesos pralaidumo laipsnį (tas pats visam tam kristalui, „bet skiriasi nuo kitų). Kai kuriais atvejais struktūrinė ledo ląstelė vadinama grūdeliu, o ne atskiru kristalu, nes akivaizdu, kad ji turi sudėtingą pagrindą ir susideda iš daugybės lygiagrečių plokščių. Ryšys tarp šio pagrindo ir pirmiau minėto dumblo yra gana akivaizdus. Neabejotina, kad dalis grūdų susidaro iš sušalusių dumblo plokščių, kurios vėliau išsaugomos kaip atskiri kristalo sluoksniai. Tačiau, matyt, yra ir kitoks procesas, nes kai kuriais atvejais kristalai pradeda augti apatiniame gana storo ledo dangos paviršiuje, be to, jie turi plokštelinę struktūrą. Kad ir koks būtų kristalų susidarymo mechanizmas, visi jie – tiek jūros lede, tiek gėlame vandenyje – susideda iš daugybės plokščių, lygiagrečių viena kitai. Optinė kristalo ašis yra statmena šioms plokštėms.

Įdomūs rezultatai gaunami tiriant kristalų pasiskirstymą pagal jų optinių ašių orientaciją, priklausomai nuo jų atsiradimo ledo storyje gylio. Orientaciją galima apibūdinti dviem kampais – poliniu, kuris yra kampas tarp c ašis tiek vertikalios, tiek azimutinės, t.y. kampas, matuojamas iš kokios nors savavališkos krypties, pavyzdžiui, nuo šiaurės-pietų linijos. Azimutinių kampų dydžiai paprastai nepaklūsta jokiam dėsniui; retas šios taisyklės išimtis gali sukelti neįprasti potvynio reiškiniai. Poliariniai kampai rodo tam tikrą modelį. Kaip minėta aukščiau, kristalų orientacija šalia ledo paviršiaus yra gana įvairi, nes ji priklauso nuo vėjo įtakos ledo formavimosi metu. Tačiau einant gilyn į ledą, poliariniai kampai didėja ir maždaug 20 laipsnių gylyje cm Beveik visų kristalų optinės ašys yra orientuotos horizontaliai. Laboratorinis distiliuoto vandens užšalimo tyrimas (Perey ir Pounder, 1958), su sąlyga, kad jis buvo aušinamas tik iš vienos pusės ir vanduo buvo ramios būsenos, davė rezultatus, pateiktus lentelėje. Horizontalios atkarpos buvo paimtos nuo ledo paviršiaus ir iš 5 ir 13 gylių cm. Kiekvienas skyrius buvo ištirtas naudojant universalų poliaroskopą. Tuo pačiu metu buvo nustatytas kristalų užimamų plotų santykis (procentais) su vienoda - 10 laipsnių intervalais - optinių ašių orientacija.

Kristalų orientacija ledo lakštuose (Pounder, 1967)

Panaši situacija stebima ir natūraliame jūros lede, pasiekusiame tam tikrą „amžių“. Išimtys pasitaiko tais atvejais, kai ledo dangos augimo metu atsiranda judesių, sukeliančių ledo susispaudimą ir lūžimą. Taigi didžiąją dalį jūros ledo, egzistavusio metus ar ilgiau, sudaro kristalai, kurių optinės ašys nukreiptos horizontaliai ir chaotiškai orientuotos azimutu. Tokių kristalų ilgis (vertikalus aukštis) siekia 1 m ir daugiau, kurių skersmuo nuo 1 iki 5 cm. Priežastys, kodėl lede vyrauja kristalai su horizontaliomis optinėmis ašimis, padeda suprasti 1 pav. 4. Kadangi ledo kristalas turi vieną pagrindinę simetrijos ašį, jis gali augti pirmiausia dviem kryptimis. Ledo molekulės prisitvirtina prie kristalinės gardelės arba plokštumose (kristalo), kuri yra statmena c ašis ir vadinamos bazinėmis plokštumomis , arba c ašies kryptimi, o tai savo ruožtu padidina bazinių plokštumų plotą. Remdamiesi termodinamikos dėsniais galime prieiti prie išvados, kad pirmojo tipo kristalų augimas turėtų būti intensyvesnis nei antrasis, tai patvirtina eksperimentai.

Ryžiai. 5 Vyraujantis kristalų augimas su pasvirusiomis optinėmis ašimis, dėl kurių palaipsniui išnyksta kristalas su vertikaliu Su- ašis. (Pounder, 1967)

Ledo sąsaja -vandens

Augančio jūros ledo paviršiaus tyrimas padeda suprasti, kaip vanduo užšąla. Apatinė 1-2 cm Ledo sluoksniai susideda iš gryno (šviežio) ledo plokščių, tarp kurių yra sūrymo sluoksniai. Plokštės, sudarančios atskiro kristalo dalį, yra lygiagrečios viena kitai ir paprastai yra vertikaliai. Tai vadinamasis skeleto (arba rėmo) sluoksnis. Šio sluoksnio mechaninis stiprumas dažniausiai būna itin mažas. Toliau užšąlant, plokštelės kiek sutirštėja, tarp jų atsiranda ledo tilteliai ir pamažu susidaro kietas ledas, kuriame sūrymas yra lašelių ar ląstelių pavidalu tarp plokštelių. Sumažėjus ledo temperatūrai, sumažėja sūrymu užpildytų ląstelių, kurios yra ilgų vertikalių cilindrų, kurių skerspjūvis yra beveik mikroskopinių matmenų, dydis. Tokias ląsteles galima rasti fig. 4 juodų taškų eilių, esančių palei linijas tarp plokščių, pavidalu. Tam tikras sūrymo ląstelių skaičius taip pat yra ties ribomis tarp kristalų, tačiau didžioji sūrymo dalis yra atskirų grūdelių viduje. Fig. 5 lentelėje pateikti metinio jūros ledo mėginio plokščių storio statistinio tyrimo rezultatai. Matyti, kad plokščių storis yra vienodas, vidutiniškai 0,5–0,6 mm. Lizdų, kuriuose yra sūrymo, skersmuo paprastai yra apie 0,05 mm.

Ryžiai. 6

Vis dar nėra pakankamai duomenų apie tokių lizdų ilgį; tik žinoma, kad jis svyruoja daug platesnėse ribose nei skersmuo. Apytiksliai galime daryti prielaidą, kad lizdų ilgis yra apie 3 cm.

Taigi matome, kad daugeliu atvejų jūros ledas susideda iš makroskopinių kristalų, turinčių sudėtingą vidinę struktūrą – jame yra gryno ledo plokštelių ir daug ląstelių, kuriose yra sūrymo. Be to, lede dažniausiai yra daug mažų sferinių oro burbuliukų, susidarančių iš vandenyje ištirpusio oro, išsiskiriančių užšalimo proceso metu. Jūros ledo tūrio dalis, kurią užima skystas sūrymas, yra labai svarbus parametras, vadinamas sūrymo kiekiu v (6 pav.). Jį galima apskaičiuoti žinant jūros ledo druskingumą, temperatūrą ir tankį. Remdamasis žiniomis apie druskų tirpalų, esančių jūros vandenyje žemoje temperatūroje, fazių ryšius, (Assur, 1958) apskaičiavo v toms druskingumo ir ledo temperatūros vertėms, kurios yra pasaulyje. Assur gautuose rezultatuose neatsižvelgiama į oro burbuliukų buvimą lede, tačiau pastarųjų poveikį v reikšmei galima nustatyti eksperimentiniu būdu, lyginant jūros ledo mėginio tankį su gėlo vandens ledo tankiu. toje pačioje temperatūroje. (Pounder, 1967)

Ryžiai. 7 Sūrymo migracija pagal temperatūros gradientą (Pounder, 1967)

Įvadas

Svarbiausias poliarinių ir vidutinio klimato platumų jūrų bruožas yra daugiau ar mažiau stabilios ledo dangos buvimas. Praktinė vietovių raida labai priklauso nuo to, kiek šis nuolat veikiantis gamtos veiksnys buvo ištirtas.

Akivaizdu, kad pakankamai išsamus ledo dangos aprašymas sprendžiant okeanologines, technines ir kitas problemas neįmanomas be išsamaus jūros ledo fizikinių savybių ir dinamikos tyrimo.

Didelis duomenų kiekis iš lauko stebėjimų ir eksperimentų, teorinių tyrimų, taip pat kompiuterinių technologijų diegimas šiuo metu prisideda prie gilaus jūros ledo tyrimo.

Daugybė įvairių autorių darbų yra skirti atskiroms konkrečioms šios problemos problemoms nagrinėti. Buvo išleista nemažai monografijų, kuriose labai išsamiai aptariama ledo dangos fizika. Tačiau daugumoje šių darbų jūros ledas tiriamas arba kietojo kūno fizikos (V.V. Lavrovas, P.A. Shuisky ir kt.), arba inžinerinių pritaikymų (I. S. Peschansky) požiūriu.

Šiame kursiniame darbe ledas nagrinėjamas kaip fizinis objektas, kurio egzistavimą ir savybes lemia vandenyno ir atmosferos sąveikos procesai. Ledo susidarymas ir tirpimas, jo storio ir stiprumo pokyčiai priklauso nuo ledo, kaip kietos medžiagos, savybių. Tuo pačiu metu ledo pasiskirstymas, jo dreifas, ledo dangos laikomoji galia ir daugybė kitų savybių atsiranda tik jo sąveikos su vandens ir oro aplinka sąlygomis.

Nepaliekant nuošalyje fizinių ir techninių visos problemos aspektų, savo pagrindine užduotimi matau kuo išsamesnį jūros ledo dangos, kaip vieno iš užšąlančių jūrų hidrologinių elementų, savybių atskleidimą.

Kursinio darbo tikslasDarbe siekiama atsižvelgti į ledo reiškinius jūrose ir vandenynuose.

Norint pasiekti tikslą, buvo nustatyti šie užduotys:

.Ledo reiškinių ir jų tipų aprašymas

.Ledo režimo sampratos studijavimas

.Jūros ledo savybių ir struktūros tyrimas

.Jūros ledo klasifikacijų analizė

Kursinį darbą sudaro įvadas, 3 skyriai, išvados, literatūros sąrašas ir priedas. Bendra darbo apimtis – 29 puslapiai. Tekstas iliustruotas lentelėmis, paveikslėliais ir diagramomis.

1. Ledo reiškiniai

Ledo reiškiniai - jūrų ir vandenynų ledo režimo elementai, vandens telkinių būklės charakteristikos ledo režimo požiūriu, įvairių ledo rūšių atsiradimo, vystymosi ir išnykimo fazės. Paprastai prie ledo reiškinių priskiriami ir ledo dariniai, kurie yra ledo buvimo vandens telkiniuose formos. Atsižvelgiant į kontekstą, kartais vis tiek patartina atskirti ledo reiškinių ir ledo darinių sąvokas. Pavyzdžiui, ledo dariniai – šlamštas, ledo danga, ledo sangrūdos ir ledo laukai; ledo reiškiniai, atitinkamai - šliurfas, užšalimas, ledo dreifas.

Ledo reiškiniai ir ledo dariniai skirstomi į 3 grupes:

rudens ledo reiškinių laikotarpis;

užšalimas;

pavasario ledo reiškiniai.

1.1 . Ledo reiškiniai ir ledo formacijos užšalimo laikotarpiu

Ledo reiškinių tipai:

Žaberegiai – ledo juostos, įšalusios iki kranto, kai neužšąla pagrindinė vandens telkinio dalis. Yra trijų tipų kranto linijos: pirminės, susidarančios užšalus vandeniui prie kranto; aliuviniai, susidarantys dėl ledo ir nešvarumų užšalimo į krantą ledo dreifavimo ar ledo dreifavimo metu; likučiai, kurie lieka prie kranto sunaikinus ledo dangą. Dideliuose ežeruose šie ledo dariniai vadinami greituoju ledu.

Riebalai – paviršiniai pirminiai ledo dariniai, susidedantys iš adatos ir plokštelės formos, laisvai tarpusavyje sujungtų ledo kristalų, savo išvaizda primenantys sušalusių riebalų dėmes (iš čia ir kilęs pavadinimas) ir augant virsta plonomis ledo plėvelėmis. Jis susidaro paviršiniame peraušintame (t.y., kurio temperatūra žemesnė nei 0°C) vandens sluoksnyje. Jis stebimas prasidėjus neigiamai oro temperatūrai.

Vidaus ledas – ledo kristalai arba jų sankaupos kempinės, nepermatomos masės pavidalu vandens storymėje arba dugne; plūduriuojantis vidaus ledas vandens paviršiuje atrodo kaip sniego baltumo įvairių formų luitai.

Suga – vidaus ledo sankaupos (1 pav.). Rudeninis ledo dreifas – tai ledo lyčių ir ledo laukų judėjimas vandenyne ir jūrose.

Ryžiai. 1 Shuga (M.P. Protskaya nuotrauka)

Dumblo judėjimas – tai dumblo judėjimas vandens srovės paviršiuje arba viduje. Kartais, laikui bėgant, pavieniai gabalėliai sušąla, suformuodami dumblo laukus, dėl to dumblo dreifą sunku atskirti nuo ledo dreifo.

Snezhura yra sniego danga ant vandens, susiformuojanti, kai ant vandens paviršiaus arti užšalimo taško iškrenta stiprus sniegas. Greitai prisisotina vandens ir suformuoja purią klampią masę. Sušalęs susidaro purvas. (2 pav.)

Ryžiai. 2 Snezhura (nuotrauka Yu.P. Zamoshsky)

Blynų ledas – tai apvalios formos plūduriuojančios 0,5–3 m skersmens ledo sangrūdos, kurių kraštuose yra susmulkinto ledo ketera. Jis susidaro užšalus riebalams, dumblui ir mažoms ledo lytims.

Lūžęs ledas – tai netaisyklingos formos plūduriuojančios ledo lytys. Yra stambaus (nuo 20 iki 100 m) ir smulkaus skaldytų (nuo 2 iki 20 m dydžio ledo lyčių) ledo ir ledo gabalų (nuo 0,5 iki 2 m).

Ledinė košė – tai susmulkinto ledo mišinys, kartais su smėliu ir sniego šlamučiu. Jis kaupiasi ledo pakraštyje arba pakrantėse kelių metrų tankiame sluoksnyje.

Ledo laukai – tai didesni nei 100 m dydžio ledo lytys, kurių didžiausias dydis yra nuo 100 iki 500 m, o dideli ledo laukai – daugiau nei 500 m.

Ledo šachtos yra ledo dariniai, sudaryti iš šlamšto ir skaldyto ledo. Jos susidaro rudeninio ledo dreifuojant pakrantėje. Šachtų aukštis siekia 1 m; upė teka tarsi lediniais krantais.

Ledo tiltas – trumpa ledo dangos atkarpa, susidaranti krantų susitikimo vietose arba sustojus ir užšalus plūduriuojančiam ledui ir pažliugusiam.

Ledkalnis – didelis laisvai plaukiojantis ledo gabalas vandenyne ir jūroje (3 pav.) Paprastai jis atitrūksta nuo ledo lentynų. Kadangi ledo tankis yra 920 kg/m³, o jūros vandens – apie 1025 kg/m³, apie 90% ledkalnio tūrio yra po vandeniu.

Ledkalnio forma priklauso nuo jo kilmės:

· Ištekančių ledynų ledkalniai yra stalo formos su šiek tiek išgaubtu viršutiniu paviršiumi, kurį išskaido įvairūs nelygumai ir įtrūkimai. Būdinga pietiniam vandenynui.

· Ledynai iš dengiamųjų ledynų išsiskiria tuo, kad jų viršutinis paviršius praktiškai nėra lygus. Jis šiek tiek pasviręs, kaip šlaitinis stogas. Jų dydžiai, palyginti su kitų tipų ledkalniais Pietų vandenyne, yra mažiausi.

· Ledo lentynų ledkalniai, kaip taisyklė, turi didelius horizontalius matmenis (dešimtys ir net šimtai kilometrų). Vidutinis jų aukštis – 35-50 m. Jie turi plokščią horizontalų paviršių, beveik griežtai vertikalias ir lygias šonines sienas

Ryžiai. 3 Ledkalnio vaizdas po vandeniu (#"justify">). Ledo reiškiniai ir ledo formacijos užšalimo laikotarpiu

Ledo danga – ištisinės, nejudančios dangos pavidalo ledas vandens telkinių paviršiuje.

Kaubai – tai ledo dangos krūvos ledo sluoksnių, susidarančių dėl ledo dangos judėjimo ir suspaudimo (4 pav.)

Ryžiai. 4 Kuprotų kalnagūbris (Sergejaus Lyakhovco nuotrauka).

Polynya yra erdvė su atviru vandens paviršiumi ledo dangoje.

Įtrūkimai – ledo dangos įtrūkimai, susidarantys dėl oro temperatūros ir vandens lygio svyravimų, judesių ir kitų priežasčių. Yra paviršinių sausų įtrūkimų ir pro plyšių, užpildytų vandeniu.

Ledo užtvanka – ledo darinys, susidarantis vandeniui pasiekus ledo paviršių ir jam užšalus dėl vandens ruožo apribojimo augančia ledo danga ir užšalus upės vagai sekliose vietose. Kai kuriais atvejais susidaro požeminiam vandeniui ištekėjus iš krantų šlaitų ant ledo dangos paviršiaus.

Šliūvės takas yra ledo dangos dalis, susidaranti iš sušalusio dumblo išilginės juostos tarp krantų pavidalu. Ledas ant dumblo tako dažniausiai būna kupinas.

Nusistojęs sausas ledas – ledo dangos atkarpa prie kranto arba sekliame vandenyje, kuri, mažėjant vandens lygiui, nusėdo į dugną.

Snaigė – tai vanduo ant ledo, susidaręs tirpstant sniegui ilgo atšilimo metu.

Sluoksniuotas ledas – dvisluoksnės ir daugiasluoksnės ledo sangrūdos, susidarančios ledo lytims judant viena ant kitos. Daugiasluoksnės ledo sangrūdos pasiekia 2-3 m ar daugiau storio.

Ledo reiškiniai ir ledo dariniai skilimo laikotarpiu

Kraštai – tai atviro vandens juostos palei krantus, susidarančios prieš lūžtant tirpstant ledui, kylant vandens lygiui, taip pat ir dėl padidėjusio gruntinio vandens antplūdžio.

Vanduo ant ledo – ant ledo stovinčio vandens sankaupos, susidarančios tirpstant sniegui arba dėl vandens, išsikišusio iš po ledo dangos. Ledas pakeltas – plaukimas ir ledo dangos atskyrimas nuo krantų be lūžimo kylant vandens lygiui; jei ledas buvo pakeltas neatsiplėšus nuo krantų, ledas išsipūtė. Ledo judėjimas – tai nedideli ledo dangos judesiai tam tikrose upės atkarpose, vykstantys srovių, vėjo ir kylančio lygio įtakoje. Gali būti vienas arba keli judesiai.

Naslud – tai ledas, susidarantis, kai po atšilimo ant ledo dangos užšąla tirpstantis vanduo (panašiai skambantis terminas nasluz reiškia visai kitokį darinį – mažai permatomą vandens-sniego ledą, susidarantį iš sniego ant skaidraus ežero ledo sluoksnio). Plynas – atviro vandens erdvė ledo dangoje, susidariusi dėl ledo judėjimo.

Ledo krūvos – ledo sangrūdų krūvos, dažnai šachtų pavidalo upės krantuose ir salpoje, susidarančios pavasarinio ledo dreifavimo metu. Ypač didelius dydžius jie pasiekia buvusių ledo kamščių vietose. Likusieji krantai – tai nejudančio ledo juostos, likusios šalia kranto pavasarį, kai ledo dangai subyrėjus.

2.Jūrų ir vandenynų ledo režimo fazės

ledinio vandenyno danga

Ledo režimo fazės – tai natūraliai pasikartojančių ledo darinių atsiradimo, vystymosi ir naikinimo vandens telkiniuose procesų visuma. Išskiriami šie pagrindiniai ledo režimo tipai:

) ledo darinių ir ledo reiškinių nėra. Šis tipas būdingas tropinėms platumoms;

) stebimi ledo reiškiniai, tačiau užšalimo nėra (daugiausia kalnuotos subtropinės zonos sritys);

) stebima nestabili ledo danga (žemynų vakarinėse pakrantėse vidutinio klimato klimatas);

) Kiekvienais metais žiemą stebimas stabilus įvairios trukmės užšalimas (subarktinė ir vidutinio klimato zonos);

) užšalimas ištisus metus (vyksta tik prie Arkties zonos ežerų ir šalia jos esančio aukšto kalnų klimato). 4 tipui, kuris užima didžiąją dalį Rusijos teritorijos, išskiriamos trys pagrindinės ledo režimo fazės:

užšalimas;

užšalimas;

skrodimas.

Užšalimas – ledo režimo fazė, kuriai būdingas ledo dangos susidarymas ant vandens telkinių ir rezervuarų. Užšalimo laikotarpis prasideda nuo ledo atsiradimo ir baigiasi užšalimo formavimu. Vyksta ledo susidarymo (plaukiojančio ledo atsiradimo) ir ištisinės ledo dangos formavimosi procesai. Ledas susidaro, kai vanduo kristalizuojasi bet kuriame vandens storymės taške ir dugne, o ištisinė ledo danga susidaro tiek dėl vandens paviršiaus užšalimo, tiek dėl plūduriuojančių ledo masių, krantų ir ledas, kurį atneša srovės ar dreifas. Pagal ledo dangos formavimosi pobūdį išskiriami du tipai: statinis ir dinaminis. Statinis užšalimo tipas būdingas sekliems ir mažiems ežerams, rezervuarams, tvenkiniams, mažų upių atkarpoms ir lėto tekėjimo kanalams. Paviršiniame sluoksnyje susidaro plonų skaidrių spyglių pavidalo ledo kristalai, kurių sankaupos sukuria matines dėmes (riebalus), o šalia kranto sekliame vandenyje susidaro krantai, palaipsniui išaugantys nuo kranto į giliavandenę dalį. Ramiomis užšalimo sąlygomis jie turi lygų paviršių ir mažą pradinį storį. Dėl tolesnio jų plitimo ir ant jų plūduriuojančių ledo darinių užšalimo susidaro ištisinė ledo danga. Dinaminiam užšalimo tipui būdingas intensyvus maišymas, vandens aušinimas vyksta visame mišraus sluoksnio gylyje, o tai prisideda prie viso storio peršalimo ir kristalizacijos branduolių nutekėjimo į gylį. Susidaręs vidaus ledas gali viršyti paviršiuje susidariusio ledo kiekį. Dugne susidaro dugno ledo sankaupos. Ledo darinių ir ant paviršiaus plūduriuojančių ledo fragmentų užšalimas padidina ledo medžiagos kiekį ir galiausiai lemia ištisinės ledo dangos susidarymą.

Užšalimas yra ledo režimo fazė, kuriai būdingas nejudantis ledo sluoksnis, laikotarpis, per kurį stebima nejudanti ledo danga. Pirmosiomis užšalimo dienomis, kai ledas dar plonas ir šilumos srautas iš vandens į orą gerokai viršija šilumos srautą iš vandens stulpelio į paviršių, ledo augimas vyksta gana greitai. Vėliau, didėjant ledo storiui ir didėjant sniego sluoksniui ant ledo, procesas sulėtėja. Nusistovėjus pusiausvyrai tarp šilumos srauto per sniego ledo dangą ir jo patekimo į apatinį ledo paviršių, ledo storio augimas iš apačios sustoja. Antroje žiemos pusėje pastebimas ryškus ledo padidėjimas dėl užšalusio vandens prisotinto sniego, kai dėl sniego masės svorio lenkimo ledui į paviršių per plyšius iškyla vanduo. Pavasario pradžioje ledas pradeda tirpti iš apačios dėl sumažėjusių šilumos nuostolių į atmosferą. Ledo dangą išlaisvinus nuo sniego, prasideda intensyvus ledo tirpimas iš viršaus.

Skilimas yra ledo režimo fazė, kuriai būdingas ledo dangos sunaikinimas. Ledo dangos irimo pradžia įvyksta veikiant šiluminiams veiksniams – ledui tirpstant iš apačios, sumažėjus šilumos nuostoliams į atmosferą. Ledo dangą išlaisvinus nuo sniego, prasideda intensyvus ledo tirpimas iš viršaus. Mechaniniai veiksniai arba papildo terminio ledo naikinimo procesus, arba yra pagrindinė vandens telkinių ir rezervuarų atsivėrimo priežastis. Mechaniniai veiksniai apima vandens judėjimą po ledu, kuris sukuria nuolatinę jėgą, nukreiptą į apatinį ledo kraštą ir nukreiptą pasroviui, taip pat spyruoklinį lygio kilimą, kuris sukuria jėgą aukštyn, atplėšdamas ledą netoli kranto. , sukuriant ledo dangos įlinkį. Ledo naikinimas suintensyvėja formuojantis atviroms vandens erdvėms – prie vėjo darbo prisideda vėjo veikimas, ledo lyčių naikinimas dreifuojant ir kt.

[(#"justify">)]

. jūros ledas

Jūros ledo savybės

Svarbiausios jūros ledo savybės yra poringumas ir druskingumas, kurie lemia jo tankį (nuo 0,85 iki 0,94 g/cm³). Dėl mažo ledo tankio ledo sangrūdos virš vandens paviršiaus pakyla 1/7 - 1/10 storio. Jūros ledas pradeda tirpti esant aukštesnei nei -2,3°C temperatūrai. Palyginti su gėlu vandeniu, jis sunkiau suskaidomas į gabalus ir yra elastingesnis.

1. Druskingumas

Jūros ledo druskingumas priklauso nuo vandens druskingumo, ledo susidarymo greičio, vandens maišymosi intensyvumo ir jo amžiaus. Vidutiniškai ledo druskingumas yra 4 kartus mažesnis nei jį sudarusio vandens druskingumas, svyruojantis nuo 0 iki 15 ppm (vidutiniškai 3-8 ppm).

Jūros vanduo, kurio druskingumas mažesnis nei 24,695 ppm (vadinamasis sūrus vanduo), atvėsęs pirmiausia pasiekia didžiausią tankį, kaip ir gėlas vanduo, o toliau vėsdamas ir nemaišant greitai pasiekia savo užšalimo tašką.

Jei vandens druskingumas yra didesnis nei 24,695 ppm (sūrus vanduo), jis atvėsta iki užšalimo taško, nuolat didėjant tankiui, nuolat maišant (keitimasis tarp viršutinio šalto ir apatinio šiltesnio vandens sluoksnių), o tai nesudaro sąlygų greitas vandens aušinimas ir užšalimas, tai yra, kai Esant tokioms pat oro sąlygoms, sūrus vandenyno vanduo užšąla vėliau nei sūrus vanduo.

2. Tankis

Jūros ledas yra sudėtingas fizinis kūnas, susidedantis iš šviežių ledo kristalų, sūrymo, oro burbuliukų ir įvairių priemaišų. Komponentų santykis priklauso nuo ledo susidarymo sąlygų ir vėlesnių ledo procesų bei įtakoja vidutinį ledo tankį. Taigi, oro burbuliukų buvimas (poringumas) žymiai sumažina ledo tankį. Ledo druskingumas turi mažiau įtakos tankiui nei poringumas. Esant 2 ppm ledo druskingumui ir nuliniam poringumui, ledo tankis yra 922 kilogramai kubiniame metre, o esant 6 procentų poringumui, jis sumažėja iki 867. Tuo pačiu metu, kai poringumas nulinis, druskingumas padidėja nuo 2 iki 6 ppm lemia ledo tankio padidėjimą tik nuo 922 iki 928 kilogramų kubiniame metre.

Termofizinės savybės

Vidutinis jūros ledo šilumos laidumas yra maždaug penkis kartus didesnis nei vandens ir aštuonis kartus didesnis nei sniego ir yra apie 2,1 W/m laipsnio, tačiau dėl padidėjusio druskingumo gali sumažėti link apatinio ir viršutinio ledo paviršiaus. ir porų skaičiaus padidėjimas.

Jūros ledo šiluminė talpa artėja prie šviežio ledo, nes ledo temperatūra mažėja, nes sūrymas užšąla. Didėjant druskingumui, taigi ir sūrymo masei, jūros ledo šiluminė talpa vis labiau priklauso nuo fazių virsmų karščio, tai yra temperatūros pokyčių. Efektyvi ledo šiluminė talpa didėja didėjant druskingumui ir temperatūrai.

Jūros ledo lydymosi (ir kristalizacijos) šiluma svyruoja nuo 150 iki 397 kJ/kg, priklausomai nuo temperatūros ir druskingumo (kylant temperatūrai ar druskingumui, lydymosi šiluma mažėja).

Optinės savybės

Grynas ledas yra skaidrus šviesos spinduliams. Inkliuzai (oro burbuliukai, druskos sūrymas, dulkės) išsklaido spindulius, žymiai sumažindami ledo skaidrumą.

Jūros ledo spalva dideliuose masyvuose svyruoja nuo baltos iki rudos.

Baltasis ledas susidaro iš sniego ir turi daug oro burbuliukų arba sūrymo ląstelių.

Jaunas jūros ledas, kurio struktūra yra granuliuota ir kuriame yra daug oro ir sūrymo, dažnai būna žalios spalvos.

Daugiamečiai kauburėliai, iš kurių buvo išspausti nešvarumai, ir jaunas ledas, sušalęs ramiomis sąlygomis, dažnai būna mėlynos arba mėlynos spalvos. Ledynų ledas ir ledkalniai taip pat yra mėlyni. Mėlyname lede aiškiai matoma į adatą panaši kristalų struktūra.

Rudas arba gelsvas ledas yra upės ar pakrantės kilmės ir jame yra molio arba huminių rūgščių priemaišų.

Pradiniai ledo tipai (ledo taukai, šlakas) yra tamsiai pilkos spalvos, kartais plieninio atspalvio. Didėjant ledo storiui, jo spalva šviesėja, palaipsniui tampa balta. Tirpstant ploni ledo gabalėliai vėl papilkuoja.

Jei lede yra daug mineralinių ar organinių priemaišų (planktono, eolinių suspensijų, bakterijų), jo spalva gali pasikeisti į raudoną, rausvą, geltoną, net juodą.

Dėl ledo savybės sulaikyti ilgųjų bangų spinduliuotę jis gali sukurti šiltnamio efektą, dėl kurio po juo esantis vanduo įkaista.

Mechaninės savybės

Ledo mechaninės savybės reiškia jo gebėjimą atsispirti deformacijai.

Tipinės ledo deformacijos rūšys: tempimas, gniuždymas, šlytis, lenkimas. Yra trys ledo deformacijos stadijos: elastinga, elastinė-plastinė ir sunaikinimo stadija. Atsižvelgti į mechanines ledo savybes svarbu nustatant optimalų ledlaužių kursą, taip pat statant krovinius ir poliarines stotis ant ledo lyčių, skaičiuojant laivo korpuso stiprumą (Ivanov, 1976), (Nazarov, 1938). )

Jūros ledo struktūra

Kai jūros paviršius atšąla iki užšalimo temperatūros, viršutiniame vandens sluoksnyje (keleto centimetrų storio) atsiranda daugybė gryno ledo diskų ar plokščių, vadinamų šliužo. . mm,o forma gali būti itin įvairi – nuo ​​kvadratinių (ar beveik kvadratinių) iki šešiakampių darinių. Tokios plokštės optinė ašis visada yra statmena jos paviršiaus plokštumai. Šie elementarūs ledo kristalai plūduriuoja vandens paviršiuje, sudarydami vadinamuosius ledo riebalus, kurie suteikia jūros paviršiui šiek tiek riebų išvaizdą. Ramiame vandenyje plokštės plūduriuoja horizontalioje padėtyje ir yra Su- ašys nukreiptos vertikaliai. Dėl vėjo ir bangų plokštės susiduria, apsiverčia ir dėl to užima skirtingas pozicijas; Palaipsniui užšaldami jie sudaro nuolatinę ledo dangą, kurioje pavieniai kristalai yra atsitiktinai orientuoti. Pirmajame formavimo etape jaunas ledas yra stebėtinai lankstus; veikiamas bangų, atplaukiančių iš atviros jūros ar sukeltas judančio laivo, jis lenkia nelūžtant, o ledo paviršiaus virpesių amplitudė gali siekti kelis centimetrus.

Vėliau, jei temperatūra nekyla, atskiros plokštelės atlieka sėklų kristalų vaidmenį. Šio proceso mechanizmas dar nėra iki galo ištirtas. Kaip matyti iš fig. 4, ledas susideda iš atskirų kristalų, kurių kiekvienas turi grynai individualių savybių, pavyzdžiui, poliarizuotos šviesos pralaidumo laipsnį (tas pats visam tam kristalui, „bet skiriasi nuo kitų). Kai kuriais atvejais struktūrinė ledo ląstelė vadinama grūdeliu, o ne atskiru kristalu, nes akivaizdu, kad ji turi sudėtingą pagrindą ir susideda iš daugybės lygiagrečių plokščių. Ryšys tarp šio pagrindo ir pirmiau minėto dumblo yra gana akivaizdus. Neabejotina, kad dalis grūdų susidaro iš sušalusių dumblo plokščių, kurios vėliau išsaugomos kaip atskiri kristalo sluoksniai. Tačiau, matyt, yra ir kitoks procesas, nes kai kuriais atvejais kristalai pradeda augti apatiniame gana storo ledo dangos paviršiuje, be to, jie turi plokštelinę struktūrą. Kad ir koks būtų kristalų susidarymo mechanizmas, visi jie – tiek jūros lede, tiek gėlame vandenyje – susideda iš daugybės plokščių, lygiagrečių viena kitai. Optinė kristalo ašis yra statmena šioms plokštėms.

Įdomūs rezultatai gaunami tiriant kristalų pasiskirstymą pagal jų optinių ašių orientaciją, priklausomai nuo jų atsiradimo ledo storyje gylio. Orientaciją galima apibūdinti dviem kampais – poliniu, kuris yra kampas tarp c ašistiek vertikalios, tiek azimutinės, t.y. kampas, matuojamas iš kokios nors savavališkos krypties, pavyzdžiui, nuo šiaurės-pietų linijos. Azimutinių kampų dydžiai paprastai nepaklūsta jokiam dėsniui; retas šios taisyklės išimtis gali sukelti neįprasti potvynio reiškiniai. Poliariniai kampai rodo tam tikrą modelį. Kaip minėta aukščiau, kristalų orientacija šalia ledo paviršiaus yra gana įvairi, nes ji priklauso nuo vėjo įtakos ledo formavimosi metu. Tačiau einant gilyn į ledą, poliariniai kampai didėja ir maždaug 20 laipsnių gylyje cmBeveik visų kristalų optinės ašys yra orientuotos horizontaliai. Laboratorinis distiliuoto vandens užšalimo tyrimas (Perey ir Pounder, 1958), su sąlyga, kad jis buvo aušinamas tik iš vienos pusės ir vanduo buvo ramios būsenos, davė rezultatus, pateiktus lentelėje. Horizontalios atkarpos buvo paimtos nuo ledo paviršiaus ir iš 5 ir 13 gylių cm.Kiekvienas skyrius buvo ištirtas naudojant universalų poliaroskopą. Tuo pačiu metu buvo nustatytas kristalų užimamų plotų santykis (procentais) su vienoda - 10 laipsnių intervalais - optinių ašių orientacija.

Kristalų orientacija ledo sluoksnyje (Pounder, 1967)

gylis, cm% ploto, kurį užima kristalai, kurių poliariniai kampai yra 0–10 laipsnių 10–20 laipsnių 70–80 laipsnių 80–90 laipsnių 0 5 1368 12 137 3 26 18 145 26 43

Panaši situacija stebima ir natūraliame jūros lede, pasiekusiame tam tikrą „amžių“. Išimtys pasitaiko tais atvejais, kai ledo dangos augimo metu atsiranda judesių, sukeliančių ledo susispaudimą ir lūžimą. Taigi didžiąją dalį jūros ledo, egzistavusio metus ar ilgiau, sudaro kristalai, kurių optinės ašys nukreiptos horizontaliai ir chaotiškai orientuotos azimutu. Tokių kristalų ilgis (vertikalus aukštis) siekia 1 mir daugiau, kurių skersmuo nuo 1 iki 5 cm.Priežastys, kodėl lede vyrauja kristalai su horizontaliomis optinėmis ašimis, padeda suprasti 1 pav. 4. Kadangi ledo kristalas turi vieną pagrindinę simetrijos ašį, jis gali augti pirmiausia dviem kryptimis. Ledo molekulės prisitvirtina prie kristalinės gardelės arba plokštumose (kristalo), kuri yra statmena c ašisir vadinamos bazinėmis plokštumomis , arba c ašies kryptimi, o tai savo ruožtu padidina bazinių plokštumų plotą. Remdamiesi termodinamikos dėsniais galime prieiti prie išvados, kad pirmojo tipo kristalų augimas turėtų būti intensyvesnis nei antrasis, tai patvirtina eksperimentai.

Ryžiai. 5 Vyraujantis kristalų su pasvirusiomis optinėmis ašimis augimas, dėl kurio palaipsniui išnyksta kristalas su vertikaliu Su- ašis. (Pounder, 1967)

Ledo ir vandens sąsaja

Augančio jūros ledo paviršiaus tyrimas padeda suprasti, kaip vanduo užšąla. Apatinė 1-2 cm Ledo sluoksniai susideda iš gryno (šviežio) ledo plokščių, tarp kurių yra sūrymo sluoksniai. Plokštės, sudarančios atskiro kristalo dalį, yra lygiagrečios viena kitai ir paprastai yra vertikaliai. Tai vadinamasis skeleto (arba rėmo) sluoksnis. Šio sluoksnio mechaninis stiprumas dažniausiai būna itin mažas. Toliau užšąlant, plokštelės kiek sutirštėja, tarp jų atsiranda ledo tilteliai ir pamažu susidaro kietas ledas, kuriame sūrymas yra lašelių ar ląstelių pavidalu tarp plokštelių. Sumažėjus ledo temperatūrai, sumažėja sūrymu užpildytų ląstelių, kurios yra ilgų vertikalių cilindrų, kurių skerspjūvis yra beveik mikroskopinių matmenų, dydis. Tokias ląsteles galima rasti fig. 4 juodų taškų eilių, esančių palei linijas tarp plokščių, pavidalu. Tam tikras sūrymo ląstelių skaičius taip pat yra ties ribomis tarp kristalų, tačiau didžioji sūrymo dalis yra atskirų grūdelių viduje. Fig. 5 lentelėje pateikti metinio jūros ledo mėginio plokščių storio statistinio tyrimo rezultatai. Matyti, kad plokščių storis yra vienodas, vidutiniškai 0,5–0,6 mm.Lizdų, kuriuose yra sūrymo, skersmuo paprastai yra apie 0,05 mm.

Ryžiai. 6 Statistinis ašmenų storio pasiskirstymas pirmųjų metų jūros lede. (Pounder, 1967)

Vis dar nėra pakankamai duomenų apie tokių lizdų ilgį; tik žinoma, kad jis svyruoja daug platesnėse ribose nei skersmuo. Apytiksliai galime daryti prielaidą, kad lizdų ilgis yra apie 3 cm.

Taigi matome, kad daugeliu atvejų jūros ledas susideda iš makroskopinių kristalų, turinčių sudėtingą vidinę struktūrą – jame yra gryno ledo plokštelių ir daug ląstelių, kuriose yra sūrymo. Be to, lede dažniausiai yra daug mažų sferinių oro burbuliukų, susidarančių iš vandenyje ištirpusio oro, išsiskiriančių užšalimo proceso metu. Jūros ledo tūrio dalis, kurią užima skystas sūrymas, yra labai svarbus parametras, vadinamas sūrymo kiekiu v (6 pav.). Jį galima apskaičiuoti žinant jūros ledo druskingumą, temperatūrą ir tankį. Remdamasis žiniomis apie druskų tirpalų, esančių jūros vandenyje žemoje temperatūroje, fazių ryšius, (Assur, 1958) apskaičiavo v toms druskingumo ir ledo temperatūros vertėms, kurios yra pasaulyje. Assur gautuose rezultatuose neatsižvelgiama į oro burbuliukų buvimą lede, tačiau pastarųjų poveikį v reikšmei galima nustatyti eksperimentiniu būdu, lyginant jūros ledo mėginio tankį su gėlo vandens ledo tankiu. toje pačioje temperatūroje. (Pounder, 1967)

Ryžiai. 7 Sūrymo migracija pagal temperatūros gradientą (Pounder, 1967)

Jūros ledo rūšys

Jūros ledas skirstomas į tris tipus pagal jo vietą ir mobilumą:

plaukiojantis (driftuojantis) ledas;

pakuoti daugiametį ledą (pakuotė)

Greitasis ledas yra fiksuoto ledo rūšis jūrose ir vandenynuose bei jų įlankose palei pakrantę.

Ryžiai. 8 (Sniegu padengtas greitas ledas ir dreifuojantis ledas Baltijos jūroje)

Dinamiškai jūros ledas skirstomas į mobilųjį (driftuojantį) ir stacionarųjį. Fiksuotas ledas apima greitąjį ledą ir stamukha.

Greitasis ledas – tai prie kranto ar seklumos prisitvirtinęs ledo sluoksnis, kuris, vandeniui užšalus, tęsiasi nuo kelių metrų iki šimtų kilometrų nuo kranto. Greitas ledas, keičiantis vandens lygiui, patiria tik vertikalius virpesius. Jis gali susidaryti tiek savo vietoje, kai užšąla jūros banga, tiek dėl užšalimo. Ši rūšis gali sulūžti ir taip tapti dreifuojančiu ledu. Aukštų platumų vietovėse greitasis ledas gali egzistuoti keletą metų ir pasiekti 10-20 m storį Kovai su greitu ledu jūrų keliuose naudojami ledlaužiai.

Plaukiojantis ledas nėra prijungtas prie kranto ir dreifuoja veikiamas vėjo ir srovės. Tai yra pradinės ledo stadijos (riebalai, sniego šlapdriba, smėlis, blynų ledas), vėlesnės formos (nilas, jaunos žuvys, vienmetis, dvimetis ir daugiametis ledas), ledas laukų pavidalu, jų skeveldros ar atskiros ledo sangrūdos, taip pat ledkalniai, jų nuolaužos ir ledo salos.

Priklausomai nuo ledo lyčių dydžio, plūduriuojantis ledas skirstomas į šias formas:

§ ledo laukai yra didžiausi pagal plotą dreifuojančio ledo dariniai, kurie pagal dydį skirstomi į milžiniškus (virš 10 km skersmens), ekstensyvius (2-10 km), didelius (0,5-2 km) ir laukų fragmentus - ledą. 100 - 500 m dydžio plūdės;

§ grubus ledas – 20-100 m ilgio ledo lytys;

§ nedidelis skaldytas ledas – 2-20 m ilgio ledo lytys;

§ tarkuotas ledas – 0,5-2 m dydžio ledo lytys;

§ šerkšnas - ledo lauke sustingę įvairaus amžiaus ledo gabalai;

§ kauburiai – ant ledo dangos esančios atskiros ledo lyčių (kalvelių) skeveldrų krūvos, susidariusios dėl stipraus ledo susidūrimo ar susispaudimo;

§ nesyak - didelis kauburėlis arba sustingusių kauburėlių grupė, vaizduojanti atskirą ledo lytį su santykinai mažais horizontaliais ir dideliais vertikaliais matmenimis; grimzlė iki 20-25 m ir aukštis virš jūros lygio iki 5 m.

Pakuotės ledas – tai ilgalaikis poliarinis jūros ledas, išgyvenęs daugiau nei 2 metinius augimo ir tirpimo ciklus. Paprastai stebimas kaip didžiuliai ledo laukai Arkties baseine, taip pat greitas ledas šiauriniuose Grenlandijos krantuose, Kanados Arkties salyno šiauriniuose sąsiauriuose ir Antarktidoje. Parko ledo laukų kauburiai dažniausiai išlyginami pakartotinai tirpstant, todėl jų paviršius dažniausiai būna kalvotas. Arktyje parko ledas dengia nuo 60 iki 90% ledo dangos. Storas parko ledas yra nepraplaukiamas laivams.

Pakuotės ledas suprantamas kaip laisvai plūduriuojančios ledo masės, kurios nuslydo į vandenį ir atsiskyrė nuo ledynų sausumoje, taip pat dreifuojančias ledo lytis, kurias vėliau sugauna pakrantės ledas. Jūros ledas turi tokią savybę: net susidaręs yra mažiau druskingas nei jūros vanduo. Tęsdamas „gyvenimą“, jis vis labiau artėja prie šviežios būsenos ir galiausiai tampa tinkamas vartoti.

Ryžiai. 9 Supakuokite ledą

Išvada

ledinio vandenyno danga

Duomenų tyrimas ir analizė leido padaryti tokias išvadas:

.Ledo reiškiniai taip pat apima ledo darinius, kurie yra ledo buvimo vandens telkiniuose formos.

.Ledo režimo fazės atitinka būdingus ledo režimo periodus – rudens ledo reiškinius, užšalimą, pavasario ledo reiškinius.

.Jūros ledas yra sudėtingas darinys, nevienalytis savo termofizinėmis savybėmis, susidaręs veikiant visam išorinių veiksnių kompleksui.

.Svarbiausios jūros ledo savybės yra poringumas ir druskingumas, kurie lemia jo tankį (nuo 0,85 iki 0,94 g/cm³).

.Jūros ledo struktūra susideda iš daugybės gryno ledo diskų arba plokščių, vadinamų Suga.Šių ledo lyčių storis yra labai mažas, vidutinis dydis yra apie 2,5 cm * 0,5 mm,o forma gali būti itin įvairi – nuo ​​kvadratinių (ar beveik kvadratinių) iki šešiakampių darinių.

.Ledas vandenynuose ir jūrose paprastai klasifikuojamas pagal skaičių
charakteristikos, kurių pagrindinės yra genetinės, dinaminės, amžiaus ir morfologinės.

Bibliografija

1.Barton V., Cabrera N., Frank F. Kristalų augimas ir jų paviršių pusiausvyrinė struktūra // In: Elementary process of crystal growth. Per. iš anglų kalbos M.: Užsienio leidykla. lit., 1959. S. 11 - 168.

2. Burke A.K. Jūros ledas. L.: Glavsevmorputi, 1940. 94 p.

Doronin Yu.P., Kheisin D.E., Jūros ledas. L.: Gidrometeoizdat, 1975. 318 p.

Žukovas L.A. Bendroji okeanologija. L.: Gidrometeoizdat, 1976. 376 p.

Zubovas N.N. Jūros vandenys ir ledas. L., Gidrometeoizdat, 1938. 451 p.

Nazarovas V.S. Į jūros ledo savybių tyrimą // Proceedings of the AARI 1938, t. 110, p. 101-108.

Pounderis E.F. Ledo fizika. M.: „TAIKA“. Per. iš anglų kalbos Shinkar G.G., 1967, p. 30-39.

Saveliev B.A. Jūros ir gėlo vandens telkinių ledo dangos struktūra, sudėtis ir savybės. Red. Maskvos valstybinis universitetas, 1963. 541 p.

Kheisin D.E. Ledo dangos dinamika. L., Gidrometeoizdat, 1967. 215 p.

Mokymas

Reikia pagalbos studijuojant temą?

Mūsų specialistai patars arba teiks kuravimo paslaugas jus dominančiomis temomis.
Pateikite savo paraišką nurodydami temą dabar, kad sužinotumėte apie galimybę gauti konsultaciją.

Jūros ledas – ledas, susidarantis jūroje (vandenyne), kai vanduo užšąla. Kadangi jūros vanduo yra sūrus, vandens, kurio druskingumas lygus vidutiniam Pasaulio vandenyno druskingumui, užšalimas įvyksta maždaug –1,8 °C temperatūroje.

Jūros ledo kiekio (tankio) įvertinimas pateikiamas balais – nuo ​​0 (skaidrus vanduo) iki 10 (kietas ledas).

Savybės

Svarbiausios jūros ledo savybės yra poringumas ir druskingumas, kurie lemia jo tankį (nuo 0,85 iki 0,94 g/cm³). Dėl mažo ledo tankio ledo sangrūdos virš vandens paviršiaus pakyla 1/7 - 1/10 storio. Jūros ledas pradeda tirpti esant aukštesnei nei –2,3°C temperatūrai. Palyginti su gėlu vandeniu, jis sunkiau suskaidomas į gabalus ir yra elastingesnis. Druskingumas

Jūros ledo druskingumas priklauso nuo vandens druskingumo, ledo susidarymo greičio, vandens maišymosi intensyvumo ir jo amžiaus. Vidutiniškai ledo druskingumas yra 4 kartus mažesnis nei jį sudarusio vandens druskingumas, svyruoja nuo 0 iki 15 ppm (vidutiniškai 3–8 ‰).

Tankis

Jūros ledas yra sudėtingas fizinis kūnas, susidedantis iš šviežių ledo kristalų, sūrymo, oro burbuliukų ir įvairių priemaišų. Komponentų santykis priklauso nuo ledo susidarymo sąlygų ir vėlesnių ledo procesų bei įtakoja vidutinį ledo tankį.
Taigi, oro burbuliukų buvimas (poringumas) žymiai sumažina ledo tankį. Ledo druskingumas turi mažiau įtakos tankiui nei poringumas. Kai ledo druskingumas yra 2 ppm ir nulinis poringumas, ledo tankis yra 922 kilogramai kubiniame metre, o esant 6 procentų poringumui, jis sumažėja iki 867.
Tuo pačiu metu, esant nuliniam poringumui, padidėjus druskingumui nuo 2 iki 6 ppm ledo tankis padidėja tik nuo 922 iki 928 kilogramų kubiniame metre.

Termofizinės savybės

Vidutinis jūros ledo šilumos laidumas yra maždaug penkis kartus didesnis nei vandens ir aštuonis kartus didesnis nei sniego ir yra apie 2,1 W/m laipsnio, tačiau dėl padidėjusio druskingumo gali sumažėti link apatinio ir viršutinio ledo paviršiaus. ir porų skaičiaus padidėjimas.

Jūros ledo šiluminė talpa artėja prie šviežio ledo, nes ledo temperatūra mažėja, nes sūrymas užšąla. Didėjant druskingumui, taigi ir sūrymo masei, jūros ledo šiluminė talpa vis labiau priklauso nuo fazių virsmų karščio, tai yra temperatūros pokyčių.
Efektyvi ledo šiluminė talpa didėja didėjant druskingumui ir temperatūrai.

Jūros ledo lydymosi (ir kristalizacijos) šiluma svyruoja nuo 150 iki 397 kJ/kg, priklausomai nuo temperatūros ir druskingumo (kylant temperatūrai ar druskingumui, lydymosi šiluma mažėja).

Optinės savybės

Grynas ledas yra skaidrus šviesos spinduliams. Inkliuzai (oro burbuliukai, druskos sūrymas, dulkės) išsklaido spindulius, žymiai sumažindami ledo skaidrumą.

Jūros ledo spalva dideliuose masyvuose svyruoja nuo baltos iki rudos.

Baltasis ledas susidaro iš sniego ir turi daug oro burbuliukų arba sūrymo ląstelių.

Jaunas jūros ledas, kurio struktūra yra granuliuota ir kuriame yra daug oro ir sūrymo, dažnai būna žalios spalvos.

Daugiamečiai kauburėliai, iš kurių buvo išspausti nešvarumai, ir jaunas ledas, sušalęs ramiomis sąlygomis, dažnai būna mėlynos arba mėlynos spalvos. Ledynų ledas ir ledkalniai taip pat yra mėlyni. Mėlyname lede aiškiai matoma į adatą panaši kristalų struktūra.

Rudas arba gelsvas ledas yra upės ar pakrantės kilmės ir jame yra molio arba huminių rūgščių priemaišų.

Pradiniai ledo tipai (ledo taukai, šlakas) yra tamsiai pilkos spalvos, kartais plieninio atspalvio. Didėjant ledo storiui, jo spalva šviesėja, palaipsniui tampa balta. Tirpstant ploni ledo gabalėliai vėl papilkuoja.

Jei lede yra daug mineralinių ar organinių priemaišų (planktono, eolinių suspensijų, bakterijų), jo spalva gali pasikeisti į raudoną, rausvą, geltoną, net juodą.

Dėl ledo savybės sulaikyti ilgųjų bangų spinduliuotę jis gali sukurti šiltnamio efektą, dėl kurio po juo esantis vanduo įkaista.

Mechaninės savybės

Ledo mechaninės savybės reiškia jo gebėjimą atsispirti deformacijai.

Tipinės ledo deformacijos rūšys: tempimas, gniuždymas, šlytis, lenkimas. Yra trys ledo deformacijos stadijos: elastinga, elastinė-plastinė ir sunaikinimo stadija.
Atsižvelgti į mechanines ledo savybes svarbu nustatant optimalų ledlaužių kursą, taip pat statant krovinius ant ledo sangrūdų, poliarinių stočių, skaičiuojant laivo korpuso stiprumą.

Mokymosi sąlygos

Kai susidaro jūros ledas, tarp visiškai šviežių ledo kristalų atsiranda nedideli sūraus vandens lašeliai, kurie palaipsniui teka žemyn. Jūros vandens užšalimo temperatūra ir didžiausio tankio temperatūra priklauso nuo jo druskingumo.
Jūros vanduo, kurio druskingumas mažesnis nei 24,695 ppm (vadinamasis sūrus vanduo), atvėsęs pirmiausia pasiekia didžiausią tankį, kaip ir gėlas vanduo, o toliau vėsdamas ir nemaišant greitai pasiekia savo užšalimo tašką.
Jei vandens druskingumas yra didesnis nei 24,695 ppm (sūrus vanduo), jis atvėsta iki užšalimo taško, nuolat didėjant tankiui, nuolat maišant (keitimasis tarp viršutinio šalto ir apatinio šiltesnio vandens sluoksnių), o tai nesudaro sąlygų greitas vandens aušinimas ir užšalimas, tai yra, kai Esant tokioms pat oro sąlygoms, sūrus vandenyno vanduo užšąla vėliau nei sūrus vanduo.

Klasifikacijos

Jūros ledas skirstomas į tris tipus pagal jo vietą ir mobilumą:

plaukiojantis (driftuojantis) ledas,

daugiametis pakelis ledas (pakelis).

Pagal ledo vystymosi stadijas išskiriami keli vadinamieji pradiniai ledo tipai (formavimosi laiko tvarka):

ledo adatos,

lediniai taukai,

vidinis vanduo (įskaitant dugną ar inkarą), susidaręs tam tikrame gylyje ir vandenyje esantys objektai turbulentinio vandens maišymosi sąlygomis.

Tolesni ledo tipai formavimosi metu yra nilas ledas:

nilas, susidaręs ramiame jūros paviršiuje iš riebalų ir sniego (tamsusis nilas iki 5 cm storio, šviesus nilas iki 10 cm storio) - plona elastinga ledo pluta, kuri lengvai linksta ant vandens arba išsipučia ir suspaudus formuoja dantytus sluoksnius;

kolbos, susidarančios gėlintame vandenyje ramioje jūroje (daugiausia įlankose, prie upių žiočių) - trapi blizganti ledo pluta, kuri lengvai lūžta veikiant bangoms ir vėjui;

blynų ledas, susidaręs silpnų bangų metu iš ledinių riebalų, sniego ar slyvų, arba dėl lūžimo dėl kolbos, nilos ar vadinamojo jauno ledo bangų. Tai apvalios formos ledo plokštės nuo 30 cm iki 3 m skersmens ir 10 - 15 cm storio su iškilusiomis briaunomis dėl trinties ir ledo lyčių smūgių.

Tolesnė ledo formavimosi raidos stadija – jaunas ledas, kuris skirstomas į pilką (10 - 15 cm storio) ir pilkai baltą (15 - 30 cm storio) ledą.

Jūros ledas, kuris išsivysto iš jauno ledo ir yra ne senesnis nei vienos žiemos, vadinamas pirmamečiu ledu.

Šis pirmųjų metų ledas gali būti:

plonas pirmametis ledas – baltas 30–70 cm storio ledas,

vidutinis storis - 70 - 120 cm,

storio pirmamečio ledo – daugiau nei 120 cm storio.

Jei jūros ledas tirpsta bent vienerius metus, jis priskiriamas senajam ledui.

Senas ledas skirstomas į:

pirmųjų metų ledo likutis – vasarą neištirpęs ir vėl užšąlantis ledas,

dvejų metų - truko ilgiau nei metus (storis siekia 2 m),

daugiametis – 3 m storio ir storesnis ledas, kuris tirpdamas išgyveno mažiausiai dvejus metus. Tokio ledo paviršius padengtas daugybe nelygumų ir kauburėlių, susidarančių dėl pakartotinio tirpimo. Apatinis daugiamečio ledo paviršius taip pat labai nelygus ir įvairios formos.

Daugiamečio ledo storis Arkties vandenyne kai kuriose vietose siekia 4 m.

Antarkties vandenyse daugiausia yra iki 1,5 m storio pirmamečio ledo, kuris vasarą išnyksta.

Pagal savo struktūrą jūros ledas paprastai skirstomas į adatos formos, kempinę ir granuliuotą, nors dažniausiai būna mišrios struktūros.

Paplitimo sritys

Remiantis ledo dangos išsaugojimo trukme ir jo atsiradimu, Pasaulio vandenyno vandenys paprastai skirstomi į šešias zonas:

Vandens zonos, kuriose ledo danga yra ištisus metus (Arkties centras, Arkties vandenyno šiauriniai regionai, Antarkties Amundseno, Bellingshauzeno, Vedelio jūros).

Vandens zonos, kuriose ledas keičiasi kasmet (Barenco, Kara jūros).

Vandens zonos su sezonine ledo danga, kuri susidaro žiemą ir visiškai išnyksta vasarą (Azovas, Aralas, Baltijos, Baltoji, Kaspijos, Ochotsko, Japonijos jūra).

Vandens zonos, kuriose ledas susidaro tik labai šaltomis žiemomis (Marmara, Šiaurės, Juodosios jūros).

Vandens sritys, kuriose yra ledo, atneštų srovių iš už jų sienų (Grenlandijos jūra, Niufaundlendo salos sritis, nemaža pietinio vandenyno dalis, įskaitant vietovę, kurioje paplitę ledkalniai).

Likusiose vandens srityse, kurios sudaro didžiąją pasaulio vandenyno dalį, paviršiuje nėra ledo.

Jūros ledas – ledas, susidarantis jūroje (vandenyne), kai vanduo užšąla. Kadangi jūros vanduo yra sūrus, vanduo, kurio druskingumas lygus vidutiniam Pasaulio vandenyno druskingumui, užšąla esant maždaug -1,8°C temperatūrai.

Svarbiausios jūros ledo savybės yra poringumas ir druskingumas, nuo kurių priklauso jo tankis (nuo 0,85 iki 0,94 g/cm3). Dėl mažo ledo tankio ledo sangrūdos virš vandens paviršiaus pakyla 1/7 - 1/10 storio. Jūros ledas tirpsta aukštesnėje nei 2,3 °C temperatūroje. Palyginti su gėlu vandeniu, jis sunkiau suskaidomas į gabalus ir yra elastingesnis.

Jūros ledo druskingumas priklauso nuo vandens druskingumo, ledo susidarymo greičio, vandens maišymosi intensyvumo ir jo amžiaus. Vidutiniškai ledo druskingumas yra 4 kartus mažesnis nei jį sudarusio vandens druskingumas, svyruojantis nuo 0 iki 15 ‰ (vidutiniškai 3-8 ‰).

Jūros ledas yra sudėtingas fizinis kūnas, susidedantis iš šviežių ledo kristalų, sūrymo, oro burbuliukų ir įvairių priemaišų. Komponentų santykis priklauso nuo ledo susidarymo sąlygų ir vėlesnių ledo procesų bei įtakoja vidutinį ledo tankį. Taigi, oro burbuliukų buvimas (poringumas) žymiai sumažina ledo tankį. Ledo druskingumas turi mažiau įtakos tankiui nei poringumas. Esant 2 ‰ ledo druskingumui ir nuliniam poringumui, ledo tankis yra 922 kg/m³, o esant 6 % poringumui, jis sumažėja iki 867. Tuo pačiu metu, kai poringumas nulinis, druskingumas padidėja nuo 2 iki 6 ‰ ledo tankis padidės tik nuo 922 iki 928 kg/mi.

Pagal mobilumo laipsnį jūros ledas skirstomas į stacionarų ir dreifuojantį. Pagrindinė fiksuoto ledo forma yra greitasis ledas, kuris gali susidaryti natūraliai užšalus vandeniui arba dreifuojant bet kokios amžiaus kategorijos ledui, užšąlant į krantą. Fiksuotasis ledas taip pat apima stamuchus – kauburius darinius, sėdinčius ant žemės sekliame vandenyje arba netoli kranto. Visi kiti jūros ledo tipai priskiriami dreifuojančiam ledui, kuris juda veikiamas vėjo ir srovių. Dėl vėjo ir srovės laukų nevienalytiškumo, ledo laukų storio ir struktūros skirtumų bei sudėtingos sąveikos su krantais ledo laukų, ledo lyčių ir ledo gabalų dreifas vyksta netolygiai. Tai veda prie jų susidūrimų, deformacijų ir lūžių.

Pagal jų koncentraciją dreifuojantis ledas skirstomas į atskiras ledo lytis, retą ledą, kompaktišką, labai kompaktišką ir vientisą ledą. Suspausto ledo judėjimą lydi deformacijos, įskaitant ledo laukų ir ledo lyčių judėjimą ir poslinkius vienas kito atžvilgiu, ledo lyčių sukimąsi, kauburėlių, įtrūkimų ir įtrūkimų susidarymą. Dėl judesių ir deformacijų ledas persiskirsto jūros paviršiuje, kinta jo koncentracija, kinta ledo dangos struktūra ir morfologija.

Ledui sutvirtėjus iki 9-10 balų, toliau veikiant jį sukėlusioms jėgoms, prasideda suspaudimas, kurio metu vyksta ledo sluoksniavimasis ir gniuždymas. Kumbimo procesas susideda iš ledo dangos sulaužymo, po to skeveldrų pakreipimo į vertikalią padėtį, ledo lyčių kraštų sutraiškymą, ledo lyčių stumdymą viena per kitą ir ledo gūbrių ir keterų sukrovimą. Ledo laukams santykinai judant, susidaro ilgos tiesios smulkiai susmulkinto ledo kauburių keteros. Strike-slip kilmės kauburių keteros būdingos vietovėms, kuriose pastebimi dideli dreifo greičių skirtumai. Prie greitojo ledo su judančiu ledu ribos, priklausomai nuo dreifo krypties, gali atsirasti plyšių ar tarpų, gali susidaryti nupjautos kauburių ar suspaudimo kauburėlių gūbriai. Sekliame jūros gylyje ir intensyviai formuojantis kauburiams, kauburėlių pagrindai gali pasiekti žemę. Tokie kauburiai aria vagas apačioje.

Priklausomai nuo priežasčių, sukeliančių ledo judėjimą į priekį, išskiriami keli dreifo tipai.Vėjo dreifas atsiranda veikiant vėjui. Šis dreifas kurį laiką tęsiasi net ir vėjui sustojus, nes dreifuojantis ledas į savo judėjimą įtraukia viršutinius vandens sluoksnius. Jūros ledo vėjo dreifo greitis yra artimas 1:50 vėjo greičio. Dreifo kryptis dažniausiai nesutampa su vėjo kryptimi. Arkties jūrose, veikiant Koriolio jėgoms, dreifo kryptis nukrypsta į dešinę nuo vėjo krypties 28° kampu, o Antarkties jūrose – į priešingą pusę. Daugelyje jūrų, pavyzdžiui, Baltojoje, Barenco, Beringo, Ochotsko ir kitose, potvynių ir atoslūgių ledo dreifas, kurį sukelia srovių potvynių ir atoslūgių metu, vaidina svarbų vaidmenį.

Dreifo krypčiai daug įtakos turi pakrantės artumas, salų ir seklumos buvimas bei dugno topografija. Vienu metu veikiant daugeliui veiksnių, ledo dreifas dažnai būna netolygus, atskiros ledo masės ir sankaupos gali dreifuoti įvairiomis kryptimis ir skirtingu greičiu. Ribos tarp jų vadinamos dreifo takoskyromis, kurioms būdingos tarkuoto ledo juostelės ir kauburių juostos.

Pagal ledo vystymosi stadijas išskiriami keli vadinamieji pradiniai ledo tipai (formavimosi laiko tvarka):

ledo adatos,

lediniai taukai,

vidinis vanduo (įskaitant dugną ar inkarą), susidaręs tam tikrame gylyje ir vandenyje esantys objektai turbulentinio vandens maišymosi sąlygomis. Kiti ledo tipai formavimosi metu yra nilas ledas:

nilas, susidaręs ramiame jūros paviršiuje iš riebalų ir sniego (tamsusis nilas iki 5 cm storio, šviesus nilas iki 10 cm storio) - plona elastinga ledo pluta, kuri lengvai linksta ant vandens arba išsipučia ir suspaudus formuoja dantytus sluoksnius;

kolbos, susidarančios gėlintame vandenyje ramioje jūroje (daugiausia įlankose, prie upių žiočių) - trapi blizganti ledo pluta, kuri lengvai lūžta veikiant bangoms ir vėjui;

blynų ledas, susidaręs silpnų bangų metu iš ledinių riebalų, sniego ar slyvų, arba dėl lūžimo dėl kolbos, nilos ar vadinamojo jauno ledo bangų. Tai apvalios formos ledo plokštės nuo 30 cm iki 3 m skersmens ir 10 - 15 cm storio su iškilusiomis briaunomis dėl trinties ir ledo lyčių smūgių. Tolesnė ledo formavimosi raidos stadija – jaunas ledas, kuris skirstomas į pilką (10 - 15 cm storio) ir pilkai baltą (15 - 30 cm storio) ledą. Jūros ledas, kuris išsivysto iš jauno ledo ir yra ne senesnis nei vienos žiemos, vadinamas pirmamečiu ledu. Šis pirmųjų metų ledas gali būti:

plonas pirmametis ledas – baltas 30–70 cm storio ledas,

vidutinis storis - 70 - 120 cm,

storio pirmamečio ledo – daugiau nei 120 cm.Jei jūros ledas tirpo bent vienerius metus, jis priskiriamas senajam ledui. Senas ledas skirstomas į:

pirmųjų metų ledo likutis – vasarą neištirpęs ir vėl užšąlantis ledas,

dvejų metų - trunka ilgiau nei vienerius metus (storis siekia 2 m),

daugiametis – 3 m storio ir storesnis ledas, kuris tirpdamas išgyveno mažiausiai dvejus metus. Tokio ledo paviršius padengtas daugybe nelygumų ir kauburėlių, susidarančių dėl pakartotinio tirpimo. Apatinis daugiamečio ledo paviršius taip pat labai nelygus ir įvairios formos.

Jūros ledo pasiskirstymas.

Jūros ledo plotas sezoniškai kinta nuo 9 iki 18 milijonų km² šiauriniame pusrutulyje ir nuo 5 iki 20 milijonų km² pietiniame pusrutulyje. Didžiausias ledo dangos vystymasis Šiaurės pusrutulyje stebimas vasario-kovo mėnesiais, o Antarktidoje - rugsėjo-spalio mėnesiais. Apskritai jūros ledas pasaulyje, atsižvelgiant į sezoninius pokyčius, užima 26,3 mln. km², o vidutinis dangos storis apie 1,5 m. Jūros ledas susidaro visose Arkties vandenyno jūrose. Žiemą jų taip pat susidaro Beringo, Ochotsko, Azovo, Aralo ir Baltojoje jūrose, Baltijos jūros Suomijos, Botnijos ir Rygos įlankose, šiaurinėse Japonijos ir Kaspijos jūrų dalyse ir kartais šiaurės vakarų pakrantėje. Juodoji jūra.

Arktyje yra šešios pirmamečio ir daugiamečio ledo gradacijos, kurios skiriasi storiu ir egzistavimo laiku. Vienerių metų ledas plonu vadinamas, kai jo storis yra 30-70 cm, vidutinio storio - nuo 70 iki 120 cm ir storas - daugiau nei 120 cm. Dvejų metų ledo storis yra 180-280 cm, trejų ir keturių - metų ledas - 240-280 cm Daugiamečio ledo storis siekia 280 -360 cm Ledo dangos maksimalaus vystymosi laikotarpiu Arkties vandenyne daugiametis ledas dengia 28% viso ploto, dvejų metų ledo - 25%, pirmamečio ir jauno ledo - 47%.

Pietiniame pusrutulyje ledo danga susidaro nuo balandžio iki rugsėjo koncentriškai aplink Antarktidą. Daugiamečio ledo ten praktiškai nėra, o dvejų metų ledas dengia mažiau nei 25% maksimalaus ledo išsivystymo ploto.

Ledyno rekordas

Ant ledyno krintantis sniegas guli jo paviršiaus sluoksniu, o žiemos nuosėdos savo struktūra labai skiriasi nuo vasarinių. Kiekvienais metais naujas sniego sluoksnis užkasa praėjusių metų sluoksnį, ir taip dešimtis ir šimtus tūkstančių metų. Ledynas auga, senoviniai sluoksniai vis gilėja, o visa ledo masė skirstoma į metinius sluoksnius, panašiai kaip medžių metiniai žiedai. Taip rašomas ledyno rekordas, tačiau norint jį perskaityti, reikia bent išmokti nustatyti kiekvieno ledyno sluoksnio amžių.

Viršutinėje ledyno dalyje, kuri susiformavo „labai neseniai“ - per pastaruosius kelis tūkstančius metų, sluoksnio amžius nustatomas be didelių sunkumų. Norėdami tai padaryti, tiesiog suskaičiuokite metinius sluoksnius, sudarytus iš žiemos ir vasaros nuosėdų. Didėjant gyliui, tai darosi vis sunkiau, nes ledas teka lėtai. Todėl nustatant senovinių sluoksnių amžių naudojami specialūs skaičiavimai, kuriuose atsižvelgiama į šį judėjimą.

Ledynai užfiksuoja daug išsamesnę informaciją apie praėjusius laikus nei medžių žiedai. Jie gali pasakoti mokslininkams apie tai, koks klimatas, oro temperatūra, atmosfera buvo mūsų planetoje ne prieš 10 – 20, o prieš 200 – 300 tūkst. Ledynų atmintyje išliko net informacija apie vėjus, pūčiusius tomis tolimomis epochomis. Kaip visa ši turtinga informacija saugoma lede? Yra žinoma, kad vanduo susideda iš dviejų cheminių elementų – vandenilio ir deguonies. Tačiau deguonis ir vandenilis skiriasi – „lengvasis“ ir „sunkusis“. Paprastas vanduo susidaro iš vadinamųjų lengvųjų izotopų, o sunkusis – iš sunkiųjų izotopų. Tarp daugybės paprasto vandens molekulių visada galite rasti keletą sunkiojo vandens molekulių – gamtoje jos, kaip taisyklė, yra neatsiejamos. Tačiau faktas yra tas, kad sunkaus vandens kiekis lede priklauso nuo temperatūros, kurioje jis susidarė. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo daugiau lede yra sunkiųjų vandens molekulių. Todėl išmatavus sunkaus vandens kiekį lede galima gana tiksliai sužinoti, kokia temperatūra buvo jo susidarymo metu. Kartu su vandeniu ledyno storyje kaupiasi ir prieš tūkstančius metų ant ledo paviršiaus nusėdusios atmosferos dulkės. Ją išanalizavus galima sužinoti, kuo tais laikais buvo užterštas oras, iš kur jį atnešė vėjai, ar tada nebuvo didelių ugnikalnių išsiveržimų ir dar daugiau.

Dar įdomesni ledynmečio įrašai yra susiję su senovės atmosferos sudėtimi. Oro taršos problema yra viena iš aktualiausių šiuolaikinės žmonijos problemų. O sužinoti, kiek atmosfera pablogėjo, galite tik palyginę jos šiuolaikinę sudėtį su ta, kurią ji turėjo dar gerokai prieš žmogaus ir pramonės atsiradimą. Kur rasti senovinį orą?

Ledynuose. Iškritęs į paviršių sniegas pirmiausia pavirsta į firną – purų granuliuotą ledą su daug oro.

Tvirtinant ir užšąlant susidaro ledas, o jame esantys oro burbuliukai sandariai užsidaro ledyninėje masėje. Išskyrę šiuos mažyčius senovės oro burbuliukus, mokslininkai atlieka jų cheminę analizę ir nustato, kiek juose buvo anglies dioksido, deguonies, metano ir daugelio kitų atmosferos dujų.

Svarbiausia ir įdomiausia, kad visą ledynmečio rekordą užfiksuotą informaciją galima perskaityti žingsnis po žingsnio, metai iš metų, analizuojant kiekvieną metinį ledo sluoksnį atskirai ir eilės tvarka. Judėdami iš viršaus į apačią, galite atsekti, kaip palaipsniui keitėsi temperatūra, tarša ir žemės atmosferos sudėtis bei kaip klimato sąlygos Žemėje svyravo šimtus tūkstančių metų. Norint tai išsiaiškinti, reikia pragręžti tūkstančio metrų storio ledynus, paimti ledo pavyzdžius iš įvairių gylių, o vėliau juos tirti mokslinėse laboratorijose.

Pirmoji duobė lede buvo padaryta Alpėse 1841 m., o po pusės amžiaus kelios alpinės duobės jau siekė ledyno dugną. Šiais laikais ledynų gręžimas tapo įprasta tyrinėtojų veikla. Kai kurių gręžinių gylis Grenlandijoje ir Antarktidoje viršijo 2 km.

Ledą gręžti labai sunku dėl jo plastiškumo: vos nuėmus grąžtą, skylės sienelės greitai užsidaro. Todėl šulinys turi būti užpildytas neužšąlančiu skysčiu, kurio tankis toks pat kaip ledo. Paprastai gręžimui naudojamas arba elektromechaninis, arba elektroterminis metodas, kai ledas tirpsta įkaitintu grąžtu.

Ledo stulpelis, pašalintas iš ledyno gręžimo metu, vadinamas „šerdimi“. Jis kruopščiai nuvežamas į specialias šaldomas laboratorijas, kur yra išsamiai ištirtas naudojant moderniausius analizės metodus.

Iki šiol įdomiausi rezultatai buvo gauti iš gręžimo Vostoko poliarinėje stotyje Antarktidoje, pradėto XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Vostok stotis yra centrinėje Rytų Antarktidos dalyje 3490 m aukštyje Vidutinė metinė temperatūra čia -56,6 C, sniego per metus susikaupia kiek daugiau nei 2 cm. Ledyno storis 3500 m aukštyje yra ledas nusėdo per šimtus tūkstančių metų.