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海冰:海洋世界的超级杀手
http://m.cyol.com 2017-09-26

来源:科普中国-科学原理一点通 陆 梦

  能瞬间让浩瀚的海面上冷静下来的,非海冰莫属了,这个海洋的杀手,会扮演很多种角色,在海洋世界大显神威。当温度回升时,它就会乖乖隐匿,消失在海水里。可以说,温度决定它的来去。

  

  冰山

  

  神秘冰山的前世今生

  

  积雪的厚度能达到数千米的地方,是南极大陆和北极格陵兰岛,那儿终年白雪皑皑。松软的雪花在厚雪的自身压力下,渐渐变成密实的可以移动的冰体,并顺着山体的斜坡向下滑动,形成冰川,最后滑到海水里。当海水与冰相撞,先和海水相遇的冰盖或冰川会首先断裂入海成为冰山。在洋流和风力的推动下冰山在海面上漂流。

  构成冰山的冰体寿命平均都在5000年以上。冰的密度约为0.917千克/立方米,小于约为1.025千克/立方米的海水密度。冰山约有90%。体积非常结实沉在海水表面以下,极地海洋运输的噩梦就是遭遇冰山,是非常危险的。冰山撞船事件最著名的,是“泰坦尼克号”在1912年遇难。每年约有1万多座冰山从格陵兰西部冰川产生。南极的冰山比北冰洋的冰山数量多,体积巨大。冰山的长度超过8000米的并不少见。2000年3月,面积达到1.1万平方千米的冰山从南极罗斯冰架崩裂下来,比北京市的面积还要大。现在已知的面积约16万平方千米的最大冰山生成于法国南极基地附近,面积和亚洲国家文莱差不多大。冰山在海中,海水最低温度只有-2°C左右,于是开始融解。在陆地上的温度都低于-10°C,甚至达到零下几十摄氏度。

  当南极大陆的冰山向北、北极格陵兰的冰山向南漂移过程中,随着海水温度逐渐升高,冰山会随着海水的温度加速融解、断裂,逐渐还原成淡水与海水混合。冰山的寿命因为环境因素长短不一,短的一两年内就会消失,长的可能漂流10年左右。因为冰山都是淡水集合而成,所以是极为宝贵的淡水资源,人类目前还不能充分利用这一巨大的资源库。

  

  北冰洋上的浮冰和积雪

  

  冰雪会从北冰洋上消失吗

  

  目前,冰雪正以比原先预想更快的速度在北极地区消融。从1984~2012年,北极气候变暖约是全球平均水平的两倍,当格陵兰岛的平均气温升高了1.5°C,而同期全球升温平均值为0.7°C。

  其次,夏季消融期也加速了海冰的融化。像冰龄年轻化、海冰厚度明显减小、冰面融池,增多也是直接因素。北极地区气候状态可能影响全球,把它称为地球的空气调节系统也不为过,那里的冰雪厚度非常重要。随着冰雪在北极圈的消融,极端气象灾害在东亚地区加剧,导致了亚欧大陆冬季冷冬频繁出现,引发了中国春季、冬节的气象灾害频繁发生。北极冰的厚度和面积由于全球变暖,急剧减少。像北极熊依赖浮冰作为休息,捕捉海豹,处境十分困难。它们在夏季找到栖息的浮冰要游过很长的距离,这样会消耗体力、筋疲力尽、体重减少,甚至溺毙。有些北极熊只好吃自己的幼崽,因为觅食无门,所以,北冰洋的冰雪不但对人类生存重要,对动物生存同等重要,如果继续恶化,会有些动物会为此消失。

  对于北极海冰未来的演变趋势,人们目前存在两种截然不同的观点。消极的观点认为,到2030年夏季将出现无冰的北冰洋,北极海冰减少的趋势是不可逆转的。积极的观点认为,北极海冰是可以恢复的,消融是阶段性的。持积极观点是,短期的海冰减少,是气候系统自身年代际的变化造成的。根据观测资料表明,2008—2010年的北极海冰面积与2007年相比,出现了连续三年在9月的增加,在2011年又明显减少。

  所以,需要继续加强监测对北极海冰演变的认识,并开展更加严谨的科学研究,防患于未然。从全球变暖,我们可以知道,地球是我们共同的家园,需要每一个人关怀、爱护。

  

  死亡冰柱

  

  “死亡冰柱”是怎么形成的

  

  在南北极的海底,常常能看到,从海面一直延伸到海底的细长冰柱,神话故事经常把死神白色手指描写成这样,只要生命与它轻轻触碰,瞬间会冰封在原地!海底生命在海底冰柱面前是那么的脆弱,不堪一击!由于人们惊叹于海底冰柱对海底生物的杀伤力巨大,形象地称作“死亡冰柱”。这样让动物心生恐怖的“死亡冰柱”如何形成的呢?为什么只在南、北极地区现身?

  原来,之所以会形成“死亡冰柱”,是海水在极地地区遭遇极度严寒后,从海冰中会析出新形成的卤水。卤水是富含盐分的液态水,由于密度大于海水,所以当海水遇冷结冰时,它不会结冰,还要再接受适宜结冰的温度。

  在南、北极地区的冬季,海面上遍布海冰。海冰上下的温度是有区别的,海面通常低于-20°C,海水有海冰保温温度仅为-1.9°C左右。极度寒冷的空气把低温向温暖的海水中传递,在海冰底部就形成新的海冰。卤水会因为底温度,不断从新形成的海冰中析出,析出的卤水密度明显大于下面的海水,在海冰中会汇集成一条条面水流,向下沉降。低温的卤水在下沉过程中,与较温暖的海水接触,周围的海水会跟着结冰,这样就形成了中间是卤水,外层是海冰的奇特冰管。这根奇怪的冰管如果不断向下延伸凝结,会形成细长的管状冰柱,这就是“死亡冰柱”的形成了。当“死亡冰柱”到达海底后,不会就此停止,会继续贴地延展。它魔鬼般的本性这时方才显露出,那些躲避不及的海底生物瞬间就冷冻起来了。“死亡冰柱”无声地向世界炫耀冰冻的强大摧毁力,我是魔鬼我怕谁!

  由此可见,南、北极海面上极度寒冷的气温,是“死亡冰柱”主要形成的原因。不断向海底延伸生长的“死亡冰柱”,必须从海面有源源不断的低温传导,这才是维持“死亡冰柱”势力范围的关键。从低温角度来说,海面温度直接控制了“死亡冰柱”延伸的直径和长度。冰柱在海面回暖后,海水会慢慢将它们融化,这些从海面向下的魔爪才会彻底消失。到了季节会再次出现,周而复始,生生不息。

  

  冰灾

  

  冰灾为什么会出现在海上

  

  台风和海啸是海洋中人类最熟悉不过的自然灾害,这些给人们的生活、生产带来巨大影响的海洋灾害,不但危机了人类,海洋也深受其害,会遭遇到严重的海冰威胁。

  主要发生于海湾、近海和内海地区的海冰灾害,通常指海上因为温度低,海水表层大范围封冻的现象。海面被海冰冻结后,厚度可达几十厘米至几米。中国曾数次遭遇过海冰灾害的袭击的有渤海、黄海北部的部分海域。波澜壮阔的渤海和黄海北部在2009年12月,冷空气不断入侵下,海水陆续出现结冰的现象。该海域内的海冰范围到了2010年1月4日至8日迅速扩大,一直持续到2010年2月,成为30年来最严重的冰情。被厚厚的白色冰雪所覆盖的黄海和渤海,曾经汹涌澎湃的现象,刹那间凝固成了“冰塑”的世界。被海冰冻结的渤海超过50%的海域。无独有偶,1967年渤海经历过更为严重的可怕的大冰灾,海面成了巨大的冰雪平原,整个渤海湾被平均厚度超过半米的海冰封住,浩瀚的渤海仿佛一瞬间变成了平原,船舶孤零零地耸立在冰雪之上,寸步难行。

  幸运的是,极端海洋灾害并不会频繁发生。因为只有苛刻的气候条件才能形成海冰灾害。前期大面积降雪、持续低温、极端冷空气袭击,才是其形成的重要条件。只有持续低温,海水的温度不断降低,还要发生大面积的降雪,提供凝结核,这是海冰结晶所需要的,接下来是极端冷空气的驾临,促进在海面上的形成海冰,海冰面积迅速扩增。如果有多股冷空气不断袭击,海水温度不能回暖,海冰的面积会越来越大,越来越厚。

  造成巨大影响和危害的是养殖、捕捞、航运和海上石油开采等。大面积的海面结冰,对于海洋生态系统而言,将导致海水缺氧,海水盐度也会改变,海洋鱼类及底栖生物的生存也会受到严重威胁,区域生态环境平衡遭到破坏。

  

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【责任编辑:季元宏】
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