海冰天气几度?

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海冰是指海洋中的浮冰,是海水被冷却到其饱和凝点的下限而形成的。海洋中绝大部分冰的体积约为水的1/500~1/600,可浮在水的表面,形成海面浮冰(图1)。 由于海水比淡水热容量大,所以降温速率比陆地和淡水慢得多,只有达到-2.8℃时,海水才会出现冻结现象,此时称为过冷温度。然而,即使水温到达了这一“冻结点”,海水也不会完全冻结成冰,因为这时海水中溶解着大量的各种离子,阴、阳离子的存在使海水性质发生了很大的变化,降低了结晶核心的形成及晶核生长的速度,从而使部分海水保留了液态的性质。这一温度被称为临界冷冻温度或临界冰点温度。 海水只有在达到这一临界低温情况下才有可能产生海冰。在冬季,北太平洋西部海域表层海洋水温常低于该值,但由于表层海水与下层海水有着热量的交换,所以在底层海水一定深度处常处于过冷状态。在这些海区很容易生成海冰。而在其他的海洋地区(如北大西洋和波罗的海)则很难形成海冰。这主要是因为这些地区的底层海水热量不易散失,不可能长期处于过冷状态所致。

随着气温的升高,每增暖1℃,海洋表面的热量将增加4×106亿吨,其中约90%的热量将被输送至大气层,仅有10%左右的热量保留在海洋内部;当气温回升至0℃以上时,海洋表面虽然依然会保持结冰的状态,但海冰的数量会迅速减少。 不同季节、不同纬度和深度的海水其凝固特性也有很大差异。春季,在北极附近的洋面及沿岸,表层海水温度有时可达0℃以上并持续很长时间,在此条件下,虽然海水含有一定的杂质,但光透射率仍较高,近岸海水的光合作用较为强烈,使海冰融化增多;夏季,由于温差较小且海面风浪大、混浊度增加,对光透射率的减弱效应更为显著,从而增加了海冰的厚度并在较深的洋底积聚。秋季,北极附近海面温度开始下降,但海冰已经形成并保持较大的厚度,不易融化;到了冬季,极地及周边海域气温低达-20℃以下,此时,海冰厚度能达到最大值。之后,随着气温的升高,海面溶化的冰块不断增加,进入春秋季后,海冰逐渐减少。不过,在每年的3~4月份,当北方有强大的暖空气侵袭时,尽管北极周边海域温度很低并有海冰覆盖,但位于挪威和格陵兰岛之间的北海航线却可能因融水而变得通航(如图2)。

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海水的凝固点为-1.91°C(水盐总质量百分比2.47%)。海面结冰条件除了要有低于冰点的气温及海水盐度条件外,还要求持续足够长的低温时间。在北半球冬、夏季,表层海水温度随水深的变化不同,冬季,表层海水向大气放出热量,因海水比热大,表层海水温度在较长时间内变化较慢,所以结冰时在海面形成一层温度相当均匀(约为-1.91°C)的海水,海冰就在这层稳定的海水上逐步形成和增长。夏季则相反,海水温度随深度增加而增加。这样,每年海冰冻结时海水的初始温度不同,初始温度越低,海水冻结所需要的时间也越短,所以冻结初期冰的形成速度在各年之间差异较大。

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