海冰形成增长和711年融化的海冰覆盖的存在

在第二章引入概念基础上,从复习很有用的Maykut(1985)和比较在淡水冰形成的过程与那些发生在北冰洋的身体。图7.1给出了淡水温度与密度的关系。对大多数物质,温度降低导致更高的密度。但是淡水是一个非常不寻常的物质。到一个固定的阈值温度、冷却导致密度增加。低于这个温度密度最高(Tm) 3.98°C,进一步冷却导致较低的密度。的固体形态的水是反过来大约10%在冰点的密度小于水的密度,这是另一种说法冰漂浮。

想象,冬天即将来临,温度在淡水列(例如,在一个湖泊)是最初高于最大密度温度Tm。水柱从顶部冷却。这形成了一种垂直温度梯度在水里。然而,随着密度的增加,温度降低,冷却撼动了列。这产生垂直对流、混合冷却器表面水向下和向上的温暖海水深度。这一过程持续进行直到整个水柱达到最大密度的温度。从这个观点上看,任何进一步的表面冷却与密度减少。这使得水柱成为稳定分层,这意味着更低水的密度是在顶部。一旦列稳定分层,传导,而不是对流,支配着热传输。比对流,传导是一种相对效率低下的热传输的机制。因为很难把温水从较低的深度,表面冷却可以快速进行,直到达到冰点(Tf)。进一步冷却导致轻微的过冷和冰形成收益。由于稳定分层,可以容易结冰表面虽然大部分的水柱明显高于冰点。

图7.1为淡水温度与密度图和冰在标准大气压力(从Maykut, 1985的许可应用物理实验室,华盛顿大学西雅图,华盛顿州)。

图7.2盐度的影响温度的最大密度(虚线)和冰点温度(实线)(从Maykut 1985,应用物理实验室许可,华盛顿大学西雅图,佤邦)。

加入盐和情况彻底改变。由于盐度低于24.7事业单位,最大密度的温度高于水的冰点。在盐度高于这个值,最大密度等于冰点的温度(图7.2)。此外,在溶液中盐的存在降低了水的冰点。对于一个典型的海洋盐度约35的事业单位,值是-1.8°C。想象是北冰洋的秋天。在淡水的身体的情况下,冷却水面的最初结果密度增加和垂直混合。图7.2中的情节可以让人相信,整个水列必须冷却到salinity-adjusted冰点前可能结冰。由于北冰洋的大部分是2 - 3公里深,冰形成似乎是相当困难的。它可以很容易地形成的原因是有强劲,在海洋上预先存在的稳定性,这限制了水的深度需要冷却。

此基础上在第二章研究了盐度结构。再次重申,低盐度表层(图2.7)是由放电从河流排入北冰洋,流入的相对低盐度水域通过白令海峡,和净降水在北冰洋本身。在表面一层一层是大西洋。大西洋层相对比较温暖,气温高于0°C。它代表一个潜在来源的海洋热表面,这将抑制成冰作用。但在北冰洋的低温,垂直结构是由盐度、密度而不是温度。表面之间的盐跃层和温暖的大西洋的水因此作为强大的密度梯度(密度跃层),抑制垂直混合。

在北冰洋,水的深度开始冻结之前必须冷却(佐)通常是10-40 m,虽然价值超过70的观察(Doronin Kheisin, 1975)。佐50米的地方,可以有两个月的延迟日期初始成冰作用比佐是10米的地方。混合层表面也依季节变化。随着新的冰形式在秋天,从冰盐水被拒绝。这盐水混合下行,增加表层的密度和削弱密度跃层。在夏天,冰层融化表面增强层。

这增强了密度分层在最高的30 - 50米,加强密度跃层,与大西洋进一步解耦热交换水(卡马克,1990)。

继续阅读:海冰生长和融化

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