Морские льды
МОСКОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ М.В.
ЛОМОНОСОВА
ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ
ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА
ГЕОМОРФОЛОГИИ И ПАЛЕОГЕОГРАФИИ
Реферат
по
курсу «Гляциология»
Морские
льды
Выполнила студентка 2 курса: Шишкина Юлия
Проверила:
Москва
г.
Содержание
Введение
. История изучения явления
. Определение и сущность явления
. Типы морских льдов
. Площадь и размеры морских льдов
Заключение
Литература
Введение
Морской лёд - система из твёрдых (чистый лёд и
выкристаллизовавшиеся соли), жидкой (рассол) фаз и газообразных включений
(Гляциологический словарь, 1984).
Почему же важно их изучать? Причина довольно
проста - дело в том, что эти образования оказывают значительное влияние на
деятельность человека, и могут даже представлять опасность и для хозяйственных
объектов, в частности морских судов, и для самого человека. Влияние это
наблюдается как непосредственно на водных просторах, так и в береговой зоне,
для которой (в арктических регионах) морские льды являются одним из основных, а
в некоторых местах и самым главным фактором рельефообразования (Огородов,
2014). Однако помимо этого морские льды являются индикаторами различных
климатических и экологических изменений (Захаров, Малинин, 2000). Таким
образом, изучение морских льдов, имеющее как прикладное, так и фундаментальное
значение, крайне актуально на настоящий момент.
Целью работы является общее знакомство с понятием
«морские льды», его основными характеристиками, причинами возникновения и
особенностями распространения, а также историей изучения морских льдов.
Основной задачей является обобщение информации
по изучаемой теме, полученной из различных источников (в первую очередь -
научной литературы) и представление результатов в форме реферата.
.
История изучения явления
морской
лед замерзание
Изучением морских льдов человечество занимается,
пожалуй, с тех самых пор, когда оно впервые столкнулось с подобным явлением.
«Столкновением» стоит назвать развитие мореходства. Конечно, моряков в
тропических морях мало заботило состояние льдов, плавающих где бы то ни было
(по причине отсутствия этих льдов или их редкости). Однако для викингов, чьи
«маршруты» пролегали как раз в зоне распространения морских льдов, плавающие в
воде глыбы скорее всего представляли большой интерес, ведь они представляли
серьезную угрозу для жизни мореходов. А великие открытия викингов
свидетельствуют о том, что со всеми препятствиями в море этот народ справлялся
вполне успешно.
К сожалению, на настоящее время источники,
способные подтвердить успехи викингов в изучении морских льдов, недоступны
обывателю. Однако существуют достоверные источники, указывающие на то, что
ледовые морские явления действительно изучались в прошлом, и совершенно другим,
но более близким к нам народом - поморами. Речь идет о поморских лоциях (в
частности Книге Мореходной) и мореходных картах - сборниках знаний, накопленных
поморами за время их плаваний, в которых помимо описаний маршрутов и опорных
точек встречались также и описания различных ледовых явлений (Гемп, 1980).
Нужно отметить, что Михаил Васильевич Ломоносов,
планируя экспедицию по отысканию «проходу Сибирским океаном в Восточную Индию»
(1763), считал необходимым использовать знания и опыт промысловиков-зверобоев и
рыбаков, плававших в северных морях, «особливо, которые бывали в зимовьях и в
заносах и привыкли терпеть стужу и нужду» (Гемп,1980). Сам Михаил Васильевич
Ломоносов, автор трактата «Мысли о происхождении ледяных гор в северных морях»,
уже в 1761 году представил одну из первых классификаций морских льдов. Знания о
морских льдах расширили и Великие Северные Экспедиции 1730-1743 годов,
оставившие после себя большое количество картографического материала с отметками
границ распространения льдов.
И последующие арктические экспедиции вносили
свой вклад в копилку знаний о морских льдах. Однако, со времени трактата о
ледяных горах, следующая крупная работа, посвященная этой теме, была написана
лишь в 1909 году А.В. Колчаком - монография «Лед Карского и Сибирского морей»
(Бородачев, Бушуев,1996). Исследования Колчака были продолжены в 1912-1915гг.
гидрографическими экспедициями Северного Ледовитого океана на ледоколах Таймыр
и Вайгач. В первой половине XX
в, в связи с острой необходимостью в сведениях о ледовой обстановке для
мореплавтелей, было организовано еще несколько подобных экспедиций. В частности
была создана научная геофизическая станция «Северный полюс», которой руководил
выдающийся исследователь Арктики И.Д. Папанин, стала первой в мире полярной
научно-исследовательской дрейфующей станцией. Эта станция была открыта в 1937
году и дрейфовала на протяжении 9 месяцев, достигнув Гренландского моря. За
время научных наблюдений были собраны разнообразные данные о метеорологических
условиях, морских течениях и льдах в самом центре Арктики.
В это же время осваивались методы сбора сведений
о состоянии льдов «с воздуха» - авиационная разведка льдов, оказавшаяся крайне
эффективной (Деев, 2002). Таким образом, к началу Великой Отечественной Войны
был накоплен большой массив знаний о морских льдах.
Особенный вклад в развитие морского ледоведения
внесли такие полярные исследователи, как Н.Н. Зубов - профессор кафедры
океанологии Московского университета - в частности его труд «Морские воды и
льды», использованный при написании данной работы, а также один из величайших
исследователей Арктики - В.Ю. Визе.
В военное время, по весьма понятным причинам,
развитие ледовых исследований было приостановлено. Но после войны изучение
морских льдов вышло на новый уровень: расширилась сеть исследовательских
станций, увеличилось число авиатехники для нужд полярной авиации. Особенную
роль в развитие морского ледоведения сыграл Международный Геофизический Год
1957-1958. В это время область изучения морских льдов советскими учеными
значительно расширилась, благодаря Антарктическим экспедициям, а также
организации первой советской антарктической станции Мирный. По итогам работ
были созданы «Классификация и терминология льдов, встречающихся в море»,
«Номенклатура ВМО по морскому льду», международный словарь ледовых терминов, а
также множество ледовых карт, в частности Атлас Антарктики в 1969иг. (Деев,
2002). Значительный объем данных о состоянии морских льдов был получен после
запуска в 1966 году первого Советского спутника «Космос-122». Это событие
положило начало применению космических методов наблюдений за морскими льдами. К
1970 году сеть приема спутниковых данных расширилась настолько, что позволила
наблюдать за ледовой обстановкой в режиме реального времени (Бородачев, Бушуев.
1996). В последующие годы обновлялись издания «классификации и терминологии
льдов» и «номенклатуры ВМО по морскому льду».
Морское ледоведение не теряет своей актуальности
и по сегодняшний день. Так, одним из недавних громких событий в изучении
морских льдов стал четвертый полярный год 2007-2008 года (особое внимание было
уделено динамике ледового покрова). Исследования морских льдов планировались и
на полярное десятилетие, которое должно было начаться в 2012 году, но к сожалению,
так и не было проведено (Котляков, 2011).
. Определение и сущность явления
Согласно определению, данному в номенклатуре по
морскому льду всемирной метеорологической организации, морской лед - любая
форма льда, встречающегося в море и образовавшегося в результате замерзания
морской воды. Нужно отметить, что не весь лед, встречающийся в море, можно
считать «морским». В целом, льды, встречающиеся в море, еще со времен
М.В.Ломоносова (1761) разделяют по происхождению на морские, речные и
материковые (глетчерные) (Зубов,1938). В данной работе рассмотрены лишь
терминологически «морские» льды.
Морской лед представляет собой смесь воды и
соли, находящуюся в различных агрегатных состояниях: в твердом -
непосредственно кристаллы как льда, так и соли, в жидком - рассол, также газообразном
- пузырьки воздуха. Именно наличие солей определяет большую часть свойств и
особенностей морских льдов. В частности - процесс его образования. Объясняется
это тем, что наличие солей в морской воде, из которой и образуется лед, прямым
образом влияют на температуры ее наибольшей плотности и замерзания. Эта
зависимость показана на рисунке 1.
Рассмотрим, как проходит процесс замерзания воды
для соленых вод (соленостью более 24,7 промилле): для таких вод температура
замерзания выше температуры наибольшей плотности. В связи с этим охлаждение
поверхностного слоя воды будет вызывать его погружение, т.е. активизацию
конвекции, вплоть до достижения всего слоя воды, затронутого конвекцией
температуры замерзания. В связи с этим и замерзает морской лед не с поверхности,
а на всей глубине этого слоя. Что касается солоноватых вод, когда в них
образуются ледяные кристаллы, резко увеличивается соленость незамерзшей воды,
поэтому вскоре после начала ледообразования, солоноватые воды переходят в
категорию соленых.
Соленостью морского льда называется соленость
воды, образовавшейся после таяния этого льда. Она в значительной степени
зависит от скорости ледообразования (сколько рассола успеет вытечь за это
время), от «возраста» льда, т.к рассол может перемещаться в ледяной массе, и,
конечно, от солености самой морской воды. Из этого можно вывести важное
следствие - соленость морского льда всегда меньше воды, из которой он был
образован (Деев,2002).
Как было сказано выше, лед представляет из себя
систему веществ (воды и солей), находящихся в различных агрегатных состояниях.
Их соотношение определяет еще одно свойство льда, называемое пористостью.
Пористость (по Дееву) - соотношение суммарного объема газовых пузырьков,
находящихся во льду к общему объему этого льда. Пузырьки могут появиться в
ледяной массе различными способами: в результате выделения растворенных газов
из воды в процессе ледообразования, в результате выделения газов из
органических отложений или же в процессе жизнедеятельности живых организмов, а
также в результате замещения с течением времени воздухом рассола, вытекающего
из морского льда (Зубов, 1938). Пористость в свою очередь влияет на плотность льда,
которая изменяется от 0,560 г/см3 у тонкого летнего льда до 0,930 г/см3 у
зимнего многолетнего льда. Помимо пористости, на плотность морского льда влияют
также соотношение кристаллов льда и рассола, в свою очередь находящиеся в связи
с соленостью, а значит и с условиями льдообразованиями и соленостью самой
морской воды.
Еще одной важной характеристикой морских льдов
является их температура. Во-первых, температура льда не может опуститься ниже
температуры замерзания воды. Однако нахождение морского льда на границе теплой
воды и холодного воздуха определяет такую его особенность, как вертикальный
градиент температур. Так, температура нижнего, прилегающего к воде слоя льда
почти не меняет своего значения и равна температуре замерзания. Температура
поверхности льда всегда равна температуре воздуха (при отсутствии снежного
покрова) и колеблется гораздо чаще, чем температура на нижней поверхности
толщи. Это создает условия вертикальной миграции рассола в направлении
температурного градиента, который в зимнее время направлен вертикально вниз.
Помимо этого, морской лед играет роль изолятора, предохраняющего море от
чрезмерных потерь тепла.
. Типы морских льдов
По подвижности морские льды разделяют на два
основных типа: припай, или неподвижный лед, окаймляющий в зимнее время берега,
и плавучий лед (Деев, 2002). Однако Н. Н. Зубов также выделил паковые льды,
занимающие центральные части Северного Ледовитого океана. От плавучих льдов они
отличаются тем, что являются, по мнению Н.Н.Зубова, «более законченной формой
морских льдов».
В развитии морского льда можно выделить
несколько стадий (Зубов, 1938): во время первичного льдообразования в море
образуются сначала ледяные иглы (при спокойном состоянии моря и отсутствии
ветра) в виде вытянутых ледяных кристаллов, постепенно разрастающиеся и
срастающиеся, образовывая на поверхности моря пятна, напоминающие застывший
жир. Благодаря этому подобные образования получили название ледяное сало.
Если же море спокойно, его поверхность
покрывается тонкой блестящей ледяной коркой, или же склянкой. При небольшом
волнении морской глади образуются ледяные диски, называемые блинчатым льдом.
Когда волнение и ветер становятся сильнее, сало сбивается в белого цвета куски,
называемые шугой.
Снег, выпадающий на поверхность моря
(температура которой ниже нуля) также образует своеобразную мягкую массу -
снежуру. Снежинки, помимо прочего, являются ядрами кристаллизации, ускоряя
льдообразование.
Дальнейшее охлаждение ледяной массы влечет за
собой утолщение и смерзание отдельных льдин, образуя молодой лед.
Если льдообразование происходило не на
поверхности, а на глубине или, в мелководных морях, на дне, то такой лед
называют соответственно глубинный или донный. Достигнув нужной мощности и
поднявшись вверх такие льды относят к молодым.
Можно провести еще одно деление морских льдов по
их возрасту на однолетние и многолетние. Любой лед, возникший в период с осени
до весны в течение последующего лета называется однолетним, а лед, сумевший
просуществовать зиму, лето, и еще раз зиму переходит в разряд многолетних
(Деев,2002).
По структуре лед можно поделить на игольчатый,
состоящий из правильных шестигранных пирамид, оси которых перпендикулярны
морской поверхности; губчатый, состоящий из игл, пластин и зерен, направленных
в разную сторону и зернистый, состоящий из зерен округлой формы. Однако в
природе чаще встречаются промежуточные формации (Зубов, 1938).
4. Площади и размеры морских льдов
Рисунок 2. Распространение морских льдов в
северном (а) и южном (б) полушариях. Среднее положение кромки льдов в сентябре
или феврале (2 - годовой минимум распространения), в марте-апреле или октябре
(3 - годовой максимум) и крайние её положения (1, 4) по наблюдениям в 60-х и
70-х года (Гляциологический словарь, 1984).
Площадь распространения морских льдов меняется
по сезонам от 9 до 18 млн км² в
Северном полушарии и от 5 до 20 млн км² в
Южном. Максимальное развитие ледяного покрова в Северном полушарии наблюдается
в феврале-марте, а в Антарктике - в сентябре-октябре. С учетом сезонных
колебаний и при средней толщине покрова около 1,5 м на земном шаре морские льды
в целом покрывают 26,3 млн км² (АСЛРМ,
1997).
В течение круглого года морские льды встречаются
в центральной части Северного Ледовитого океана и в северных районах его
окраинных морей, а также вокруг Антарктиды. В холодную часть года морской лёд
образуется в Баренцевом и Белом морях, в южных районах Карского, Лаптевых,
Восточно-Сибирского, Чукотского морей, море Бофорта, в проливах Канадского
Арктического архипелага, в Гудзоновом заливе, море Баффина, Девисовом проливе и
Лабрадорском море. В Гренландком море морской лёд частично образуется среди
льдов, принесённых сюда с севера. Зимой морской лёд формируется так же в
Беринговом, Охотской, Азовском и Аральском морях, в Ботническом и Рижском
залива, в северных частях Японского и Каспийского морей, а в суровые зимы и на
северо-западе Чёрного моря. В Северном Ледовитом океане морские льды образуют
компактный массив, покрывающий географическое пространство вокруг северного
полюса (Захаров, Малинин, 2000).
Центральную часть этого массива, его ядро,
составляют, так называемые, старые паковые льды. С внешней их стороны
располагаются льды сезонные, полностью вытаивающие летом и достигающие
наибольшего горизонтального и вертикального развития в феврале-марте. По
толщине и времени их существования в Арктике выделяется шесть градаций однолетних
и многолетних льдов: однолетний лед называется тонким при толщине 30-70 см,
средней толщины - от 70 до 120 см и толстым - более 120 см. Двухлетние льды
имеют толщину 180-280 см, трех- и четырехлетние - 240-280 см. Толщина
многолетних льдов достигает 280-360 см. В период максимального развития
ледяного покрова в Северном Ледовитом океане однолетние и молодые льды занимают
47% общей площади, двухлетние занимают 25%, многолетние льды - 28% (АСЛРМ,
1997).
В Южном полушарии распространение льдов на север
наиболее ярко выражено в западных частях моря Уэделла и Росса (Гляциологический
словарь, 1984). Развитие морских здесь происходит в период с апреля по
сентябрь, вокруг Антарктиды. Но из-за отсутствия каких-либо внешних границ,
большая часть льда уносится в северные широты течениями. Из-за этого в
Антарктике практически не встречаются многолетние льды, а двухлетние занимают
менее 25% площади максимального покрытия водной поверхности льдами (АСЛРМ,
1997).
Заключение
Морской лед - уникальное образование со своими
собственными процессами, в нем протекающими, и особенной структурой. Изучение
морских льдов важно как с практической точки зрения (в первую очередь для
людей, находящихся непосредственно в областях распространения морских льдов),
так и с научной. Ведь морской лед особенно чувствителен к сравнительно
небольшим изменениям климатической системы в сочетании со сравнительной
простотой слежения за этими изменениями с помощью современных аэрокосмических
данных. Благодаря этому морской лед является надежным индикатором климатических
изменений (Захаров, Малинин, 2000). А изменения эти могут затронуть самые
разные аспекты человеческой жизни: от строительных работ в зонах вечной
мерзлоты, которая также чувствительна к климатическим изменениям, до
политических вопросов (развитие Северного морского пути).
С другой стороны, морские льды сами оказывают
значительное влияние на климат. Так, арктический ледяной покров, аккумулируя в
себе холод, позволяет сохранять достаточные для нормальных переносов атмосферы
значения меридиональных градиентов температуры. А если бы оказалось возможным
полное исчезновение арктических льдов, средняя температура Арктики увеличилась
бы на 15оС и потепление распространилось бы вплоть до тропических широт.
Подобные изменения сопровождались бы таяниям арктических ледниковых щитов и
вечной мерзлоты, а вследствие этому и повышением уровня мирового океана, и
затоплением прибрежных зон, перераспределением осадков на материках,
изменениями растительных зон (Захаров, Малинин, 2000). Это бы несомненно
привело к изменениям в рельефе.
Что касается рельефообразования, морские льды
являются одним из его факторов, влияющим на рельеф береговой зоны и рельеф
морского дна (в зонах распространения донных льдов).
Список литературы
. Атлас
снежно-ледовых ресурсов Мира. - М., РАН, 1997, 372 с.
. Бородачев
В. Е., Бушуев А.В. История картирования морских льдов в 1900-1990 гг.// Атлас
по морскому льду Арктики Совместной Рабочей Группы США и России по окружающей
среде на компакт-дисках. Ред.: Ф.Танис и В.М.Смоляницкий. Национальный Центр
Данных США по Снегу и Льду, Боулдер, Колорадо / Государственный Научный Центр
РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт РОСГИДРОМЕТА,
Санкт-Петербург.
3. Бородачев
В.Е., Гаврило В.П., Казанский М.М. - Словарь морских ледовых терминов. - СПб,
Гидрометеоиздат, 1994. - 127 с.
. Бурке
А.К. Морские льды - М.: Изд-во Главсевморпути, 1940, 96 с.
. Гемп
К.П. Поморские лоции и «Книга мореходная» О.А. Двинина //Гемп К.П. Выдающийся
памятник истории поморского мореплавания XVIII столетия. - Л., 1980. - С. 3-18.
6. Гляциологический
словарь / под ред. член-корр. АН СССР В.М.Котлякова. - Л., Гидрометеоиздат,
1984, 528 с.
. Деев
М.Г. Морские льды. Учебное пособие. - М., Изд-во Моск. Ун-та, 2002, 134 с.
8. Захаров
В.Ф., Малинин В.Н. Морские льды и климат - СПб.: Гидрометиздат, ААНИИ, 2000.-
92с.
. Зубов
Н.Н. Морские воды и льды., М. 1938, 452 с.
. Котляков
В.М. От Международного полярного года к Международному полярному десятилетию //
Арктика. Экология и экономика №1 2011
. Ломоносов
М.В. 1763 Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание
возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию // Полное собрание
сочинений: в 10т. - М.; Л., Издательство Академии наук СССР, 1950-1957, 6 том,
691 стр.
. Ломоносов
М.В. 1761 Мысли о происхождении ледяных гор в северных морях// Полное собрание
сочинений: в 10т. - М.; Л., Издательство Академии наук СССР, 1950-1957, 3 том,
605 стр.
. Международная
символика для морских ледовых карт и номенклатура морских льдов- Л.:
Гидрометеоиздат, 1984
. Огородов
С.А. Рельефообразующая деятельность морских льдов [Текст]: дис…..канд. геогр.
наук: 25.00.25/ Огородов Станислав Анатольевич. - Изд-во Моск. Ун-та, 2014. -
261с.
. Ямал
СПГ и северный морской путь //http://trubagaz.ru/
URL:http://
www.trubagaz.ru/issue-of-the-day/jamal-spg-i-severnyjj-morskojj-put/