Havisen

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 31. maj 2021; checks kræver 3 redigeringer .

Havisen  er is , der dannes i havet ( havet ), når vandet fryser . Da havvand er salt , sker frysning af vand med en saltholdighed svarende til den gennemsnitlige saltholdighed i Verdenshavet ved en temperatur på omkring -1,8 °C.

Vurderingen af ​​mængden (densiteten) af havis er givet i point - fra 0 (klart vand) til 10 (fast is).

Egenskaber

De vigtigste egenskaber ved havisen er porøsitet og saltholdighed, som bestemmer dens tæthed (fra 0,85 til 0,94 g/cm³). På grund af den lave tæthed af is stiger isflager over vandoverfladen med 1/7 - 1/10 af deres tykkelse . Afsmeltningen af ​​havis begynder ved temperaturer over -2,3°C. Sammenlignet med ferskvand er det sværere at fragmentere og mere elastisk [1] .

Salinitet

Havisens saltholdighed afhænger af vandets saltholdighed, isdannelseshastigheden, intensiteten af ​​vandblanding og dets alder [2] . I gennemsnit er saltholdigheden af ​​is 4 gange lavere end saltindholdet i vandet, der dannede den, varierende fra 0 til 15 ppm (gennemsnitligt 3-8 ‰) [3] .

Tæthed

Havisen er en kompleks fysisk krop bestående af friske iskrystaller, saltlage, luftbobler og forskellige urenheder. Forholdet mellem komponenterne afhænger af betingelserne for isdannelse og efterfølgende isprocesser og påvirker den gennemsnitlige istæthed. Således reducerer tilstedeværelsen af ​​luftbobler ( porøsitet [4] ) tætheden af ​​is betydeligt. Isens saltholdighed har mindre indflydelse på tætheden end porøsiteten. Med en issalinitet på 2 ppm og nul porøsitet er istætheden 922 kilogram pr. kubikmeter , og med en porøsitet på 6 procent falder den til 867. Samtidig med nul porøsitet en stigning i saltholdigheden fra 2 til 6 ppm fører kun til en stigning i isdensiteten fra 922 til 928 kg pr. kubikmeter [5] .

Termofysiske egenskaber

Havisens gennemsnitlige varmeledningsevne er cirka fem gange højere end vands, og otte gange højere end snes, og er cirka 2,1 W/m °, men mod isens nedre og øvre overflade kan den falde pga. en stigning i saltholdighed og en stigning i antallet af porer.

Havisens varmekapacitet nærmer sig den for frisk is, da isens temperatur falder, når saltlagen fryser. Med en stigning i saltholdighed og som følge heraf en stigning i massen af ​​saltlage er havisens varmekapacitet i stigende grad afhængig af varmen fra fasetransformationer, det vil sige ændringer i temperatur. Isens effektive varmekapacitet øges med stigende saltholdighed og temperatur.

Varmen fra smeltning (og krystallisation ) af havis varierer fra 150 til 397 kJ/kg, afhængigt af temperatur og saltholdighed (med stigende temperatur eller saltholdighed falder smeltevarmen).

Optiske egenskaber

Ren is er gennemsigtig for lysstråler . Indeslutninger (luftbobler, saltlage, støv ) spreder strålerne, hvilket reducerer isens gennemsigtighed betydeligt.

Farverne på havisen i store massive varierer fra hvid til brun.

Hvid is er dannet af sne og har mange luftbobler eller saltlageceller.

Ung havis med en granulær tekstur med betydelige mængder luft og saltlage er ofte grøn i farven.

Flerårig hummocky is, hvorfra urenheder presses ud, og ung is, der frøs under rolige forhold, har ofte en blå eller blå farve. Glacialis og isbjerge er også blå . I blå is er den nålelignende struktur af krystaller tydeligt synlig .

Brun eller gullig is har en flod- eller kystnære genese, den indeholder urenheder af ler eller humussyrer .

De første typer is (isfedt, slam) har en mørkegrå farve, nogle gange med en stålnuance. Efterhånden som isens tykkelse øges, bliver dens farve lysere og bliver gradvist hvid. Ved smeltning bliver tynde stykker is grå igen.

Hvis isen indeholder en stor mængde mineralske eller organiske urenheder ( plankton , eoliske suspensioner, bakterier ), kan dens farve ændre sig til rød, pink, gul , op til sort .

På grund af isens egenskab til at fange langbølget stråling, er den i stand til at skabe en drivhuseffekt, som fører til opvarmning af vandet under den.

Mekaniske egenskaber

Under de mekaniske egenskaber af is forstå dens evne til at modstå deformation .

Typiske typer af isdeformation: spænding, kompression , forskydning , bøjning . Der skelnes mellem tre stadier af isdeformation: elastisk , elastisk- plastisk og ødelæggelsesstadiet. At tage højde for isens mekaniske egenskaber er vigtigt, når man skal bestemme det optimale forløb for isbrydere , samt ved placering af last på isflager, polarstationer , ved beregning af styrken af ​​skibets skrog [ 6] .

Traditionelt studeres havisens fysiske og mekaniske egenskaber på basis af kerner og prøver boret fra jævne isfelter, pukler og stamukhas. For nylig, for at bestemme styrken af ​​is ved hjælp af den prøveløse metode, er der også blevet brugt en sonde-indenter nede i hullet, bestående af en hydraulisk station, en indenter, en optager af aflæsninger fra tryksensorer, forskydning og signaler om revner i is under testning. Anvendelsen af ​​denne metode kan reducere tidsforbruget på forskning markant [7] .

Uddannelsesbetingelser

Når havis dannes, fanges små dråber saltvand mellem helt friske iskrystaller , som gradvist flyder ned. Frysepunktet og temperaturen for den største tæthed af havvand afhænger af dets saltholdighed. Havvand, hvis saltholdighed er under 24.695 ppm (det såkaldte brakvand ), når det afkølet, først den højeste massefylde , ligesom ferskvand , og med yderligere afkøling og ingen opblanding når det hurtigt frysepunktet . Hvis vandets saltholdighed er højere end 24.695 ppm (saltvand), afkøles det til frysepunktet med en konstant stigning i densiteten ved kontinuerlig blanding (udveksling mellem det øvre kolde og det nederste varmere vandlag), hvilket ikke skaber betingelser til hurtig afkøling og frysning af vand, det vil sige, når Under samme vejrforhold fryser salt havvand senere end brakvand.

Klassifikationer

Havisen er opdelt i tre typer baseret på placering og mobilitet :

I henhold til stadierne af isens udvikling skelnes der adskillige såkaldte begyndelsestyper af is (i rækkefølge efter dannelsestid):

Længere i dannelsestiden typer af is- nilas is :

Et yderligere trin i udviklingen af ​​isdannelse er ungis , som er opdelt i grå (10-15 cm tyk) og grå-hvid (15-30 cm tyk) is.

Havisen, der udvikler sig fra ung is og ikke er mere end en vinter gammel , kaldes førsteårsis . Denne førsteårs is kan være:

Hvis havis har været smeltet i mindst et år, klassificeres den som gammel is . Gammel is er opdelt i:

Tykkelsen af ​​flerårig is i det arktiske hav i nogle områder når 4 m.

I antarktiske farvande er der hovedsageligt førsteårsis op til 1,5 m tyk, som forsvinder om sommeren.

Ifølge strukturen er havisen betinget opdelt i nåleformet, svampet og granulært, selvom det normalt forekommer i en blandet struktur.

Fordelingsområder

I henhold til varigheden af ​​isdækket og dets tilblivelse er vandområdet i Verdenshavet normalt opdelt i seks zoner [8] .

  1. Vandområder, hvor isdække er til stede hele året rundt (midten af ​​Arktis, de nordlige områder af havene i det arktiske hav, det antarktiske hav i Amundsen , Bellingshausen , Weddell .
  2. Vandområder, hvor isen skifter årligt ( Barentshavet , Karahavet ).
  3. Vandområder med sæsonbestemt isdække, der dannes om vinteren og helt forsvinder om sommeren ( Azov- , Aral- , Baltikum- , Hvid- , Kaspisk- , Okhotsk- , Japanhave ).
  4. Vandområder, hvor der kun dannes is i meget kolde vintre ( Marmara , Nord , Sortehavet ).
  5. Vandområder, hvor is observeres, bragt af strømme fra deres grænser ( Grønlandshavet , område af Newfoundland Island , en betydelig del af Sydhavet , inklusive området, hvor isbjerge er fordelt .
  6. Resten af ​​vandområderne, der udgør det meste af Verdenshavet, på hvis overflade der ikke er is.

Se også

Noter

  1. ↑ Sergey M Kovalev, Victor N Smirnov, Vladimir A Borodkin, Aleksandr I Shushlebin, Nikolay V Kolabutin. Fysiske og mekaniske egenskaber ved havis i Kara- og Laptev-havet  // 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. ↑ Jo ældre isen er, jo lavere saltholdighed, da den salte saltlage flyder ud i havet, når den smelter
  3. ↑ I antarktiske farvande blev der fundet is med en saltholdighed på mere end 22 ppm.
  4. ↑ I undersøgelsen estimeres porøsiteten som en procentdel af isprøvens samlede volumen.
  5. ↑ Ifølge tabellen i publikationen: Zhukov L. A. General Oceanology. - L . : Gidrometizdat, 1976. s. 323
  6. ↑ VN Smirnov, SM Kovalev, AV Chernov, AA Nubom, NV Kolabutin, EV Shimanchuk, KA Kornishin, YO Efimov, PA Tarasov. Storskala isknusningseksperimenter med isbryder  //  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. Bestemmelse af lokal isstyrke ved hjælp af en borehulssondeindenter i Kara- og Laptev-havet  (russisk)  // Videnskabelig og teknisk bulletin fra Rosneft Oil Company: Journal. - 2016. - Januar ( nr. 1 ). - S. 47-51 . — ISSN 2074-2339 .
  8. ↑ Zhukov L. A. Generel oceanologi. - L . : Gidrometizdat, 1976. s. 334

Litteratur

Links