Havsis

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 31 maj 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Havsis  är is som bildas i havet ( havet ) när vattnet fryser . Eftersom havsvatten är salt förekommer frysning av vatten med en salthalt som är lika med den genomsnittliga salthalten i världshavet vid en temperatur på cirka -1,8 °C.

Bedömningen av mängden (densiteten) havsis ges i poäng - från 0 (klart vatten) till 10 (fast is).

Egenskaper

Havsisens viktigaste egenskaper är porositet och salthalt, som bestämmer dess densitet (från 0,85 till 0,94 g/cm³). På grund av den låga tätheten av is, stiger isflak över vattenytan med 1/7 - 1/10 av sin tjocklek . Smältningen av havsis börjar vid temperaturer över -2,3°C. Jämfört med sötvatten är det svårare att fragmentera och mer elastiskt [1] .

Salthalt

Havsisens salthalt beror på vattnets salthalt, isbildningshastigheten, intensiteten av vattenblandningen och dess ålder [2] . I genomsnitt är isens salthalt 4 gånger lägre än salthalten i vattnet som bildade den, från 0 till 15 ppm (i genomsnitt 3-8 ‰) [3] .

Densitet

Havsis är en komplex fysisk kropp som består av färska iskristaller, saltlake, luftbubblor och olika föroreningar. Förhållandet mellan komponenterna beror på förhållandena för isbildning och efterföljande isprocesser och påverkar den genomsnittliga isdensiteten. Således minskar närvaron av luftbubblor ( porositet [4] ) isdensiteten avsevärt. Isens salthalt har mindre effekt på densiteten än porositeten. Med en issalthalt på 2 ppm och noll porositet är isdensiteten 922 kilogram per kubikmeter , och med en porositet på 6 procent sjunker den till 867. Samtidigt, med noll porositet, en ökning av salthalten från 2 till 6 ppm leder till en ökning av isdensiteten endast från 922 till 928 kilogram per kubikmeter [5] .

Termofysiska egenskaper

Havsisens genomsnittliga värmeledningsförmåga är cirka fem gånger högre än vattens, och åtta gånger högre än snöns, och är cirka 2,1 W/m °, men mot isens nedre och övre yta kan den minska p.g.a. en ökning av salthalten och en ökning av antalet porer.

Värmekapaciteten hos havsis närmar sig den för färsk is när temperaturen på isen minskar när saltlaken fryser. Med en ökning av salthalten, och följaktligen en ökning av massan av saltlake, är värmekapaciteten hos havsisen alltmer beroende av värmen från fasomvandlingar, det vill säga förändringar i temperatur. Isens effektiva värmekapacitet ökar med ökande salthalt och temperatur.

Värmen från smältning (och kristallisation ) av havsis varierar från 150 till 397 kJ / kg, beroende på temperatur och salthalt (med ökande temperatur eller salthalt minskar smältvärmen).

Optiska egenskaper

Ren is är genomskinlig för ljusstrålar . Inneslutningar (luftbubblor, saltlake, damm ) sprider strålarna, vilket avsevärt minskar isens genomskinlighet .

Färgnyanser av havsis i stora massiv varierar från vitt till brunt.

Vit is bildas av snö och har många luftbubblor eller saltlakeceller.

Ung havsis med en granulär textur med betydande mängder luft och saltlake är ofta grön till färgen.

Flerårig hummocky is, från vilken orenheter pressas ut, och ung is som frös under lugna förhållanden, har ofta en blå eller blå färg. Glaciäris och isberg är också blå . I blå is är den nålliknande strukturen av kristaller tydligt synlig .

Brun eller gulaktig is har en flod- eller kustuppkomst, den innehåller föroreningar av lera eller humussyror .

De första typerna av is (isfett, slam) har en mörkgrå färg, ibland med en stålton. När isens tjocklek ökar blir dess färg ljusare och blir gradvis vit. När de smälter blir tunna isbitar gråa igen.

Om isen innehåller en stor mängd mineraliska eller organiska föroreningar ( plankton , eoliska suspensioner, bakterier ), kan dess färg ändras till rött, rosa, gult , upp till svart .

På grund av isens egenskap att fånga långvågig strålning, kan den skapa en växthuseffekt, vilket leder till uppvärmning av vattnet under den.

Mekaniska egenskaper

Under de mekaniska egenskaperna hos is förstå dess förmåga att motstå deformation .

Typiska typer av isdeformation: spänning, kompression , skjuvning , böjning . Tre stadier av isdeformation särskiljs: elastisk , elastisk- plastisk och förstörelsestadiet. Att redogöra för isens mekaniska egenskaper är viktigt när man bestämmer den optimala kursen för isbrytare , såväl som vid placering av last på isflak, polarstationer , vid beräkning av styrkan på fartygets skrov [ 6] .

Traditionellt studeras havsisens fysiska och mekaniska egenskaper på basis av kärnor och prover borrade från jämna isfält, hummocks och stamukhas. Nyligen, för att bestämma styrkan på is med hjälp av den provlösa metoden, har även en nedborrhålssond-indenter använts, bestående av en hydraulisk station, en indenter, en registrerare av avläsningar från trycksensorer, förskjutning och signaler om sprickbildning i is under testning. Tillämpningen av denna metod kan avsevärt minska den tid som spenderas på forskning [7] .

Utbildningsvillkor

När havsis bildas, fångas små droppar saltvatten mellan helt färska iskristaller , som gradvis rinner ner. Fryspunkten och temperaturen för den största tätheten av havsvatten beror på dess salthalt. Havsvatten, vars salthalt är under 24,695 ppm (det så kallade bräckt vattnet ), når det kylt, först den högsta densiteten , som sötvatten , och med ytterligare kylning och ingen blandning når det snabbt fryspunkten . Om vattnets salthalt är högre än 24,695 ppm (saltvatten), kyls det till fryspunkten med en konstant ökning av densiteten med kontinuerlig blandning (utbyte mellan de övre kalla och nedre varmare vattenlagren), vilket inte skapar förutsättningar för snabb kylning och frysning av vatten, det vill säga när Under samma väderförhållanden fryser salt havsvatten senare än bräckt vatten.

Klassificeringar

Havsis delas in i tre typer baserat på läge och rörlighet :

Beroende på stadierna av isutvecklingen särskiljs flera så kallade initiala typer av is (i ordning efter bildningstid):

Längre fram i tiden för bildning av is- nilas-is :

Ett ytterligare stadium i utvecklingen av isbildning är ungis , som är uppdelad i grå (10–15 cm tjock) och gråvit (15–30 cm tjock) is.

Havsis som utvecklas från ung is och inte är mer än en vinter gammal kallas förstaårsis . Denna förstaårsis kan vara:

Om havsisen har smält i minst ett år klassas den som gammal is . Gammal is är indelad i:

Tjockleken på flerårig is i Ishavet i vissa områden når 4 m.

I antarktiska vatten finns främst förstaårsis upp till 1,5 m tjock, som försvinner på sommaren.

Enligt strukturen är havsisen villkorligt uppdelad i nålformad, svampig och granulär, även om den vanligtvis förekommer i en blandad struktur.

Distributionsområden

Beroende på istäckets varaktighet och dess tillkomst är vattenområdet i världshavet vanligtvis indelat i sex zoner [8] .

  1. Vattenområden där istäcke är närvarande året runt (mitten av Arktis, de norra delarna av haven i Ishavet, Antarktiska haven i Amundsen , Bellingshausen , Weddell .
  2. Vattenområden där isen förändras årligen ( Barents hav , Kara hav).
  3. Vattenområden med säsongsbetonat istäcke som bildas på vintern och helt försvinner på sommaren ( Azov , Aral , Östersjön , Vita , Kaspiska havet , Okhotsk , Japanska havet).
  4. Vattenområden där is bildas endast under mycket kalla vintrar ( Marmara , Norra , Svarta havet).
  5. Vattenområden där is observeras hämtat av strömmar från deras gränser ( Grönlandsjön , området på Newfoundlandsön , en betydande del av södra oceanen , inklusive området där isberg är fördelade .
  6. Resten av vattenområdena som utgör större delen av världshavet, på vars yta det inte finns någon is.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Sergey M Kovalev, Victor N Smirnov, Vladimir A Borodkin, Aleksandr I Shushlebin, Nikolay V Kolabutin. Fysiska och mekaniska egenskaper hos havsisen i Kara- och Laptevhavet  // International Journal of Offshore and Polar Engineering. — 2019-12-01. - T. 29 , nej. 4 . — S. 369–374 . — ISSN 1053-5381 . - doi : 10.17736/ijope.2019.jc767 .
  2. ↑ Ju äldre isen är, desto lägre salthalt, eftersom den salta saltlösningen rinner ut i havet när den smälter
  3. ↑ I antarktiska vatten påträffades is med en salthalt på mer än 22 ppm.
  4. ↑ I studien uppskattas porositeten som en procentandel av isprovets totala volym.
  5. ↑ Enligt tabellen i publikationen: Zhukov L. A. General Oceanology. - L . : Gidrometizdat, 1976. sid. 323
  6. ↑ VN Smirnov, SM Kovalev, AV Chernov, AA Nubom, NV Kolabutin, EV Shimanchuk, KA Kornishin, YO Efimov, PA Tarasov. Storskaliga iskrossningsexperiment med isbrytare  //  Proceedings of the Twenty-nth (2019) International Ocean and Polar Engineering Conference: Proceedings of the conference. - 2019. - 16 juni. - S. 792-798 . — ISSN 1098-6189 .
  7. ↑ K.A. Kornishin, V.A. Pavlov, A.I. Shushlebin, S.M. Kovalev, Ya.O. Efimov. Bestämning av lokal isstyrka med hjälp av en borrhålssond-indenter i Kara- och Laptev-havet  (ryska)  // Vetenskaplig och teknisk bulletin från Rosneft Oil Company: Journal. - 2016. - Januari ( nr 1 ). - S. 47-51 . — ISSN 2074-2339 .
  8. ↑ Zhukov L. A. Allmän oceanologi. - L . : Gidrometizdat, 1976. sid. 334

Litteratur

Länkar