Введение

Ледяной покров - является важной физико-географической особенностью полярных областей Мирового океана. Значительная пространственно-временная изменчивость полярных льдов определяет необходимость их изучения как составной части общей климатической системы нашей планеты и как основного природного фактора, влияющего на деятельность человека в плане изучения и освоения природных ресурсов полярных областей.

Южный океан представляет собой обширную физико-георгафическую область Мирового Океана с самостоятельной системой циркуляции вод, характерной структурой водных масс, системой зонального расположения фронтальных зон, наличием дрейфующих морских льдов и айсбергов.

Основными структурными образованиями, составляющими ледяной покров Южного океана, являются дрейфующие льды, айсберги, припай и полыньи, которые характеризуются географическим положением и размерами, а также пространственно-временной изменчивостью их основных параметров и элементов.

Целью данной работы являлось получение количественных оценок образования крупных айсбергов и взаимосвязи температуры воздуха Южного полушария с количеством крупных айсбергов и запасами воды в них, а так же вклад в тепловой баланс характеристик теплоты таяния льда.

Айсберги

Поскольку в данной работе исследуемым объектом является айсберг, то рассмотрим основные определения данной области.

Айсберг - это крупная монолитная глыба пресного льда, плавающая в море или сидящая на мели в момент наблюдения. Может возвышаться над уровнем воды более чем на 70--100 м и достигать длины 100 км и более. Под водой обычно находится около 70--90 % объема айсберга. Как правило, айсберги образуются из выводных и покровных ледников или шельфовых льдов.

Айсберги выводных ледников имеют столообразную форму с слегка выпуклой верхней поверхностью, которая расчленена различного вида неровностями и трещинами, эти айсберги характерны для Южного океана.

Айсберги покровных ледников отличаются тем, что их верхняя поверхность практически не бывает ровной. Она несколько наклонена, наподобие односкатной крыши. Их размеры, по сравнению с другими видами айсбергов Южного океана, наименьшие.

Айсберги шельфовых ледников имеют, как правило, значительные горизонтальные размеры (десятки и даже сотни километров). Их высота в среднем составляет 35--50 м. У них ровная горизонтальная поверхность, почти строго вертикальные и ровные боковые стенки.

Распределение и размеры

Современная северная граница Южного полушария распространения айсбергов стабильна и близка к положению зоны антарктической конвергенции. Самое северное положение айсберга (высотой 50 м, длиной 4000 м и шириной 700 м), в текущем столетии из документально зарегистрированных источников, отмечено 27 декабря 1982 года на 49°30 юш и 40°20 зд. Кроме того, за последние 10 лет айсберги длиной более 1500 м значительно чаще стали встречаться к северу от 65° юш. Общее количество таких айсбергов за этот период составило 316.

Вероятность встречаемости айсбергов, высота которых составляет 100-150 м, менее 50%, длиной свыше 3000 м в прибрежной зоне не более 5% (см. приложение, рисунок 1). Гигантские айсберги - редкое явление. Средняя длина айсбергов, расположенных между берегом и 65° юш, равна 1090 м, к северу она уменьшается почти в 2,5 раза и составляет 430 м. Изменения высоты надводной части айсбергов, в зависимости от широты, весьма не значительны. Так, в прибрежной зоне к югу от 65° юш, средняя высота айсбергов равна 50 м, а к северу - 48 м. Среднее отношение ширины айсберга к их длине практически постоянно и равно 0,6. Отношение надводной части айсбергов к подводной меняется более существенно и зависит от формы айсбергов, и в среднем составляет 0,6 - 0,7.

Плотность распределения айсбергов или их количество на 1000 км. (см. приложение, рисунок 2), соответствует основным закономерностям циркуляции атмосферы, поверхностных вод и льдов, их распределению, а также географическому положению основных участков ледникового побережья Антарктиды, продуцирующих айсберги.

Продолжительность существования айсбергов в антарктических водах, в среднем составляет около 2 лет (при объеме айсбергового стока в океан 2,2 тыс.км./год и общем объеме их в океане 4,7 тыс.км3).

В холодный период года льдами покрывается более 15% поверхности Мирового океана. К концу зимы границы распространения плавучих льдов смещаются в более низкие широты, а к концу лета – в более широкие.

Для Атлантического океана характерными являются морские и глетчерные плавучие льды (айсберги). В северной части океана они ежегодно встречаются в районе Гренландии и к югу от Ньюфаундленской банки. По мере дрейфа на юг до 40°С.Ш. айсберги разрушаются. Морские льды тают, не доходя до этой параллели.

В Тихом океане плавучие и глетчерные льды менее распространены, чем в Атлантическом. Айсберги здесь встречаются лишь в Аляскинском заливе и на юге океана, отколовшиеся от ледников Антарктиды. Припай наблюдается в период с декабря по апрель в заливах и бухтах восточных берегов Камчатки. В открытых частях морей лёд дрейфует к югу.

Северный-Ледовитый океан в зимнее время полностью покрыт льдами, толщиной 2,5–3,0м. Айсберги здесь редки.

В летнее время происходит интенсивное таяние льда, но оно не обеспечивает разрушение всех льдов, образовавшихся за зиму. Огромные массы льдов выносятся Восточно-Гренландским течением в Атлантический океан. В море Баффина одновременно может находиться до 40 000 айсбергов различного размера.

Вероятность встречи с айсбергами длиной свыше 100 м составляет в прибрежной зоне 20%, свыше 300 м - 5%. В открытом океане севернее 65 о ю.ш. айсберги длиной более 1500 м встречаются редко.

Черное море замерзает только у северных берегов. Полностью замерзает Днепро-Бугский лиман и лиман Днестра. В Крыму лёд образуется лишь в закрытых бухтах.

Азовское море замерзает вдоль всех берегов в виде широкого припая, центральная часть свободна ото льда или заполняется дрейфующим льдом.

7. Навигационные пособия по льдам

К навигационным пособиям, в которых содержатся подробные сведения о ледовом режиме и обстановке того или иного района Мирового океана являются:

• атласы физико-географических данных.

  атласы льдов,

  альбомы ледовых образований на морях.

Лоции. В разделе «Гидрометеорологический очерк» лоций описаны:

общие сведения о ледовом режиме,

сроки появления и очищения ото льда в отдельных районах,

основные виды и формы плавучих льдов, их мощность и направление дрейфа,

районы побережья, где встречается припай,

схемы границ распространения льда.

Атласы физико-географических данных. В них представлены средние, минимальные и максимальные значения ледового режима, помещены ежемесячные карты распределения льдов, на которых могут быть выделены районы распространения айсбергов и показана вероятность встречи с ними и т п.

Атласы льдов - это специальные Атласы льдов, в которых помещены наиболее подробные сведения о льдах какого-либо моря. Он специально создан для обеспечения безопасности судовождения в зимнее время.

Альбомы ледовых образований на морях . В этих альбомах:

помещены фотографии существующих видов и форм морского льда,

даны пояснения ледовых терминов, связанных с наличием льдов в море,

описаны процессы образования и таяния морского льда,

помещены схемы встречающихся в море основных видов и форм льда

дана классификация и терминология морских льдов и явлений с ними связанных.

В альбоме имеется ряд приложений, помогающих лучше разобраться в ледовой обстановке на море. Такие альбомы могут быть использованы судоводителями при опознании видов и форм льда и составлении оперативных ледовых карт и донесений.

3.5 Ледовые карты

Ледовые карты выпускают многие страны: Канада, США, Великобритания, Швеция, Россия и др. Каждая страна использует собственные условные обозначения для описания льдов, однако, разработана и международная символика для морских ледовых карт.

Проходимость льдов зависит от свойств льда, его сплоченности, конструктивных особенностей и технического состояния судна. В зависимости от сплоченности проходимость льда оценивается следующим образом:

Сплоченность до 4 баллов - лед проходим для всех судов, потеря скорости менее 25 %;

Битый лед и поля более4 баллов - затруднено самостоятельное плавание судов с обычными корпусами;

Мелкобитый лед 8 баллов, крупнобитый лед 6 баллов - затруднено самостоятельное плавание судов с усиленными ледовыми корпусами.

На скороcть движения судов существенно влияет сжатие льдов. Сжатие можно учитывать двумя способами:

Умножением технической ледовой скорости судна в сплоченных льдах на соответствующий коэффициент уменьшения скорости при различной силе сжатия;

Экстраполяцией скорости судна в сплоченных льдах, принимая, что каждый балл сжатия соответствует увеличению сплоченности льда на 2 балла сверх 10.

Состояние льда также влияет на его проходимость. Торосистость льда приводит к увеличению его средней толщины. Разрушенность льда вызывает уменьшение его прочностных характеристик и может быть учтена уменьшением его толщины.

Вспомните

• Где могут образовываться ледники? Какая доля гидросферы приходится на ледники? Какую работу на поверхности Земли выполняют ледники?

Как и где образуются ледники. Ледники - это совсем не тот лед, который зимой покрывает наши водоемы. Ледники возникают в полярных областях и в горах, там где весь год температура воздуха низкая. Зимой здесь выпадает больше снега, чем тает летом.

При накоплении все новых и новых порций снега он постепенно уплотняется и превращается в лед. Лед - твердое, но пластичное вещество. Поэтому ледники медленно движутся - «текут» (рис. 146).

Современные ледники покрывают почти 11% площади суши и в них законсервировано 70% пресных вод.

Оледенение есть на всех материках, кроме Австралии. Но крупнейшие ледники сосредоточены в Антарктиде и на острове Гренландия.

Рис. 146. Схема движения ледникового покрова

Нижние слои льда движутся под давлением верхних. Движение происходит от центра ледников к их краевым частям.

Найдите и покажите на карте территории, покрытые ледниками.

Площадь ледников на Земле непостоянна, она зависит от климата. За последние 600 тыс. лет истории Земли несколько раз чередовались ледниковые и межледниковые эпохи. В ледниковые эпохи ледники увеличиваются в площади, в межледниковые - сокращаются. Сейчас в связи с потеплением климата тают арктические льды, теряют свои белые панцири Антарктида и Гренландия. Если все современные ледники растают, то уровень воды в Мировом океане станет на 75 м выше и будет затоплена значительная часть обитаемой суши.

Но ледники и сами воздействуют на климат. Лед Антарктиды - главная причина того, что Южное полушарие холоднее Северного. Гренландский ледник также оказывает охлаждающее влияние на Северную Америку.

Покровные и горные ледники. Ледяные щиты, полностью скрывающие участки суши с расположенными на них горами и равнинами, называют покровными ледниками. Горные ледники образуются только на вершинах и склонах гор. Покровные ледники располагаются в Антарктиде, Гренландии, на арктических и антарктических островах. Ледники Антарктиды и Гренландии медленно сползают в океан. Откалывающиеся от них куски превращаются в гигантские плавающие горы - айсберги (рис. 147).

Рис. 147. Образование айсбергов

Длина айсбергов обычно 1-2 км. Большая их часть погружена под воду. Огромные и сильно промороженные айсберги тают более 10 лет и доплывают до 40° широты, представляя опасность для мореплавания. По рисунку 121 определите границу максимального распространения айсбергов.

Горные ледники намного меньше покровных. Они образуются на разной высоте: в полярных районах прямо на уровне моря, а в экваториальных и тропических широтах на высоте 4,5-6 км.

Многолетняя мерзлота. На огромных пространствах земного шара на некоторой глубине от поверхности находятся горные породы, сцементированные замерзшей в них влагой. Они не оттаивают даже летом. Эти породы называют многолетней мерзлотой. Многолетней мерзлотой занята 1/4 всей суши Земли, в России она занимает более 1/2 площади территории (рис. 148). Ее толщина в северных районах достигает 1,5 км, а в более южных - нескольких метров.

Рис. 148. Современное распространение многолетней мерзлоты

Из-за хозяйственной деятельности человека многолетняя мерзлота иногда оттаивает, горные породы «плывут» и при этом разрушаются фундаменты зданий, трубопроводы, железные и автомобильные дороги. Поэтому при освоении территории с многолетней мерзлотой ее нужно не только тщательно изучать, но и сохранять.

Вопросы и задания

1. Как образуются ледники?
2. Чем покровные ледники отличаются от горных? Каких ледников на Земле больше?
3. Покажите крупнейшие покровные ледники на карте.
4. Что такое многолетняя мерзлота?
5. Есть ли мерзлота в той местности, где вы проживаете? Как она влияет на хозяйственную деятельность?

В отдельные годы айсберги достигали широты 39°50". Такая же картина наблюдается и по долготе. Так, если к востоку от острова Ньюфаундленд на долготе 60° среднегодовое число айсбергов принять за 100%, то на долготе 58° оно составит 96%, на 56° - 90%, на 54° - 60%, на 52° - 36%, на 50° - 22%, на 48° - 6% и на 46° - 1%. Число айсбергов в районе Ньюфаундленда (48° с. ш) от года к году существенно м

еняется (от 10 - в 1924 г. до 1351 - в 1929 г), но в среднем оно составляет 400. Наибольшее их число приходится на май, наименьшее - на ноябрь-декабрь (рис.1.5). Другими словами, около 80% айсбергов пересекает 48-ю параллель в апреле - июле.

Рисунок 1.5 - Сезонные изменения количества айсбергов (N) к югу от о-ва Ньюфаундленд

В водах северного полушария с точки зрения возможностей ледового плавания можно выделить пять принципиально различных зон:

центральную часть Северного Ледовитого океана, где льды сохраняются в течение всего года;

моря Северного Ледовитого океана (кроме южной части Баренцева моря), заливы и проливы Канадского арктического архипелага, воды у юго-восточного побережья Гренландии - эти районы очищаются ото льдов, но не ежегодно или не полностью, льды здесь можно встретить в отдельные годы в летний период;

юго-восточные районы Баренцева моря, Белое море, северные районы Японского, Охотского, Берингова, Каспийского морей, Дейвисов пролив, заливы Гудзонов и Св. Лаврентия - льды здесь образуются каждую зиму, но летом полностью исчезают;

открытые районы Балтийского моря, южную часть Северного моря, отдельные акватории Баренцева моря, северную часть Желтого моря, воды у побережий Среднего и Южного Каспия, Азовское море и северо-западную часть Черного моря - в этих районах лед образуется не ежегодно, порою один раз в 25 - 30 зим;

воды Северной Атлантики к северу от параллели 40° и к западу от меридиана 45°, где можно встретить айсберги.

В первой зоне (лишь в отдельных ее районах) активное плавание осуществляли только ледоколы. Во второй зоне, за исключением юго-западной части Карского моря, ледовое плавание преимущественно под проводкой ледоколов осуществляется в летний период. В третьей зоне ледовое плавание проходит только в зимний период, причем значительную часть времени без ледокольного обеспечения; в четвертой зоне - лишь в отдельные годы и в большинстве случаев без ледокольного обеспечения. В пятой зоне суда плавают всегда самостоятельно, но при этом от судоводителей требуется соблюдение предельной осторожности, ибо встречи с айсбергами могут кончиться тяжелыми катастрофами.

1.3 Льды южного полушария

Принципиально иначе распределены льды в океане южного полушария. Здесь нет характерной для северного полушария асимметрии в распространении льда у восточных и западных побережий океанов. Льды южного полушария, опоясывая Антарктиду на всем ее протяжении, внешней кромкой в любое время года ориентированы в основном в широтном направлении (рис.1.6). Обусловлено это главным образом наличием у берегов Антарктиды прибрежного антарктического течения западного направления, формирующегося под воздействием восточных ветров. В отдельных районах антарктическое течение прерывается рядом циклональных циркуляций, складывающихся вследствие стационирования атмосферных депрессий в прибрежных районах Антарктиды - морях Уэдделла, Лазарева, Рисер-Ларсена, Космонавтов, Содружества, юго-западной части моря Росса, северной части моря Амундсена, северо-восточной части моря Беллинсгаузена районе островов Баллени.

Рисунок 1.6 - Распространение морских льдов в южном полушарии

Наличие циклональных циркуляции оказывает значительное влияние на формирование ледовых условий в Антарктике: способствует выносу льда, образованию полыней в одних районах и формирует ледяные массивы в других (рис.1.7).

В целом для антарктических льдов характерен генеральный выносной дрейф, т.е. дрейф льда от побережья. Дрейфуя в северные, более теплые районы океана льды интенсивно тают. Вот почему в Антарктике встречаются в основном однолетние и молодые льды, лишь редко в отдельных районах, где формируются устойчивые ледяные массивы, можно встретить двухлетние и многолетние льды. Самые крупные массивы расположены в водах Западной Антарктики: Атлантический массив в море Уэдделла и Тихоокеанский массив в морях Беллинсгаузена и Амундсена. В летний сезон в этих районах наблюдается наибольшее количество льда.

Образование молодого льда начинается в Западной Антарктике во второй половине января, в начале марта - в Восточной Антарктике. Нарастание молодого льда происходит весьма интенсивно, и ледообразование быстро распространяется на север.

Наибольшую площадь в Антарктике льды занимают в сентябре, когда максимальная ширина пояса дрейфующих льдов составляет 1200 миль (море Уэдделла), минимальная - 300 миль (пролив Дрейка).

В течение зимы в прибрежной зоне Антарктиды устанавливается припай, преобладающая ширина которого составляет 15 - 25 миль, изменяясь в пределах от 1 до 50 миль. В октябре-ноябре припай достигает максимальной толщины - 120-200 см.

На антарктическом припае образуются трещины, ширина которых колеблется от нескольких сантиметров и до нескольких метров.

1 - сплоченность льда, баллы; 2 - припай; 3 – полыньи

Рисунок 1.7 Характерная ледовая обстановка в антарктических водах в летний период года.

В антарктических водах преобладают льды, горизонтальная протяженность которых не превышает 100 м, что объясняется воздействием на льды ветровых волн и зыби. Обширные поля, тянущиеся до 10 миль, лишь иногда встречаются в Атлантическом и Тихоокеанском массивах, западной части Балленского массива. Процессы торошения льда в Антарктике выражены слабо, так как здесь преобладает выносной дрейф льда. По этой же причине толщина ровного однолетнего льда к концу зимы в среднем составляет около 140 см.

Безопасность плавания судов в водах Антарктики зависит от распределения айсбергов, которые образуются практически на всем протяжении ледового континента в результате откола краевых участков покровных выводных и шельфовых ледников. По оценкам специалистов, ежегодная "продукция" антарктических ледников составляет 17,8 - 1017 г, т.е. примерно в 4 раза больше, чем арктических. Граница максимального распространения айсбергов на север примерно совпадает с фронтом так называемой антарктической конвергенции - полосы схождения и перемешивания антарктических и субтропических водных масс. Граница конвергенции в секторе Индийского океана располагается на широте 48 - 53°, Тихого океана - на широте 53 - 62°, Атлантического - на широте 47 - 58° (см. рис.1.6).