Материал: Криосфера Мирового океана

Вследствие крайней неустойчивости поля ветра, дрейф льда изменяется как по скорости, так и по направлению. Траектория истинного дрейфа (расстояния между двумя обсервациями с суточным интервалом)- это всегда сложная линия с зигзагами, петлями и отходами назад. Но из-за наличия постоянного течения в поверхностном слое океана генеральный дрейф льда приобретает упорядоченность. Скорость истинного дрейфа может составлять 5,8 км/сутки, а средняя скорость перемещения льда в генеральном направлении считается примерно равной 1,8 км/сутки, то есть примерно в три раза меньше.

По теории В.Х.Буйницкого влияние течений в крупномасштабный дрейф льда составляет 2/3, а ветра всего 1/3. Поэтому генеральный дрейф в Северном Ледовитом океане, в основном соответствует системе поверхностных течений.

Рис.5 Схема дрейфа льда в Северном полушарии а)октябрь-март б)апрель-сентябрь

Наиболее важными элементами крупномасштабной циркуляции поверхностных вод и льдов в Арктике являются: трансарктический перенос в восточной части полушария и антициклонический круговорот в западной(круговорот Бофорта).

Трансарктический дрейф начинается на севере Чукотского моря и, постепенно расширяясь, движется в район северного географического полюса и далее в пролив Фрама. Этот поток постоянно подпитывается льдами; с одной стороны за счет многолетних льдов, захваченных с периферии антициклонического круговорота, а с другой стороны за счет однолетних льдов морей Сибирского шельфа. Расстояние от Чукотского моря до пролива Фрама составляет около 3000 км. Льды преодолевают его за 3-4 года. На первых 2/3 пути скорость дрейфа практически не меняется и считается близкой к 400км/полугодие (около 2км/сутки), а на последней трети скорость увеличивается примерно на 10%. Но Трансарктический дрейф не заканчивается проливом Фрама. Его продолжением является холодное Восточно-Гренландское течение. Таким образом, весь путь от севера Чукотского моря и до южной оконечности Гренландии, длиной около 6000 км, занимает примерно 4-5 лет.

В западной части Арктического бассейна, между географическим полюсом с одной стороны, и северным побережьем Гренландии, островов Канадского Арктического архипелага и Аляски с другой, расположен антициклонический круговорот. Центр круговорота находится примерно на 78° с.ш. и 150°з.д. Полный оборот занимает от 5 до 10 лет в зависимости от расстояния траектории дрейфа от центра круговорота. Площадь льдов, вовлеченных в антициклонический круговорот, составляет около половины всего Арктического бассейна, она колеблется от 2,5 до 3,5 млн. км²(Н.А.Волков, З.М.Гудкович). Но горизонтальные размеры круговорота заметно изменяются с течением времени.

Если рассматривать более короткие временные интервалы (от суток до месяца), можно заметить, что среднесуточное поле дрейфа льда отличается крайней неоднородностью и сложностью структуры.

Важнейшими элементами суточного дрейфа являются циклонические и антициклонические циркуляции, которые формируются под действием ветра в соответствующих барических системах и существуют, пока над акваторией существует атмосферный вихрь(2-4 суток). Средний диаметр таких вихрей в ледяном покрове составляет более 1000км.

Другой важный элемент суточного дрейфа- это дрейфоразделы- узкие зоны большой протяженности(100-1000км), разделяющие потоки льдов противоположного направления.

Дрейф льда за короткие временные интервалы характеризуется не только изменчивостью направления дрейфа, но и изменчивостью скорости. Чаще всего поле скорости дрейфа льда характеризуется чередованием зон с пониженной и повышенной скоростями. Зоны пониженной скорости дрейфа льда(1-4 км/сутки) наблюдаются вблизи центров вихревых образований и вблизи дрейфоразделов, а повышенная на периферии вихрей и в зонах однонаправленного дрейфа и может достигать значений до 10 км/сутки.

С увеличением интервала осреднения структура поля дрейфа льда становится менее сложной и приближается к генеральной схеме движения льдов.

Так на дрейф льда влияют течение и ветер, но существуют также значимые факторы, обуславливающие движение вод и льдов- это сток, возникающий в результате поступления в Северный Ледовитый океан большого количества пресных вод. Они поступают, как осадки, которые в Арктике, как в области избыточного увлажнения превышают испарение. Как материковый сток и как айсберговый сток. Суммарное поступление пресных вод оценивается в 6927 км³/год(В.Ф.Захаров,1996). Поступление этих вод может вызвать заметное стоковое течение.

Еще одним важным фактором является горизонтальный градиент плотности в океане между полюсом и экватором, который является причиной термохалинной циркуляции, способствующей устойчивости поверхностных течений.

Таким образом, система атмосферной циркуляции над Северным Ледовитым океаном, приток в него большого количества пресных вод и горизонтальная неоднородность распределения температуры и солености являются причиной непрекращающегося стока поверхностных вод и льдов из Арктики в умеренную зону.

Дрейф льда в Южном полушарии во многом отличается от дрейфа льда в Северном. Антарктические льды дрейфуют с большей, чем арктические льды, скоростью. Скорость дрейфа в среднем 6-8км/сутки, а в отдельных случаях до 3,2 км/ч.

В общей схеме дрейфа льдов выделяется несколько систем. В море Уэддела располагается циклоническая система, на южной и западной периферии которой дрейф льдов идет вдоль береговой черты и продолжается дальше в восточном направлении примерно вдоль 60° ю.ш. Обширная система с центром между 20 и 30° в.д. охватывает акватории морей Лазарева, Рисер-Ларсена, Космонавтов и прилегающие с севера районы океана. Западная ветвь этой системы, взаимодействует с системой в море Уэдделла, способствуя поступлению дрейфующих льдов из него на восток до 40°в.д.

Рис.6 Схема дрейфа льда в Южном океане.

Также выделяется крупная система с центром в море Моусона. На западной периферии этой системы происходит вынос льдов из морей Дейвиса, Содружества и восточной части моря Космонавтов. А в крайней восточной части этой системы замкнутый характер дрейфа является причиной скопления льдов.

В районе островов Баллени находится локальная замкнутая циркуляция. В море Росса и прилегающей к нему с востока акватории океана располагается двухцентровая циклоническая циркуляция. Циркуляция, охватывающая моря Амундсена и Беллинсгаузена, почти полностью замкнута.

В целом вдоль берегов Антарктиды наблюдается генеральный западный дрейф льдов. Вынос льдов от берегов происходит в северном и северо-восточном направлении. В прикромочной зоне льды дрейфуют в генеральном восточном направлении.

Дрейф айсбергов происходит под действием течений и ветра. В генеральной схеме дрейфа выделяются три самостоятельные области: прибрежная зона, зона преобладающего выноса и зона Антарктического циркумполярного течения. В прибрежной зоне айсберги под действием Западного прибрежного течения и преобладающих юго-восточных ветров двигаются в генеральном западном направлении. Затем они попадают в зоны преобладающего выноса: западно-атлантическую, центрально-индийскую и западно-тихоокеанскую. Перемещаясь в зонах выноса в северном направлении, айсберги переходят в зону Антарктического циркумполярного течения и продолжают дрейфовать в генеральном восточном направлении.

5. Изменение ледяного покрова Мирового океана

Сейчас большое внимание уделяется изучению проблем изменения климата и таяния льдов.

С 1979 года ведутся спутниковые наблюдения за полярными областями обоих полушарий. Особое внимание общественности этот вопрос привлек в последние 10 лет, когда стало заметно активное уменьшение площади ледяного покрова Северного полушария.

Многие учение стали с интересом следить за изменением площади Арктических льдов. В 2006-2007 годы были зарегистрированы минимальные значения за весь период наблюдений.

Рис.7

Площади ледяного покрова в сентябре 2007 и 2009 годов. (nsidc.org)

Рекордно малая площадь Арктических льдов была зарегистрирована в сентябре 2007 года, она составляла примерно 4,3 млн. км²,в то время как в период с 1979 по 1988 годы средняя площадь в этот период составляла примерно 7,4 млн. км².

В 2008 году таяние льда в Арктике происходило практически везде. Этот год стал первым, когда одновременно ото льда полностью освободились: северо-западный проход у побережья Канады и северо-восточный проход у берегов России.В 2009 году ожидалось продолжение процессов таяния льдов.

Но в апреле 2009 года ледовитость уменьшалась довольно медленно, в результате, общая ледовитость в северном полушарии была близка к средней за период 1979-2000.

Средняя ледовитость в Апреле 2009 года составляла 14.58 млн. км². Это на 710000 км² выше Апреля 2007 и на 420000 км² ниже среднего за 1979-2000 годы.

Скорость уменьшения ледового покрова в апреля 2009 была третья по медленности за всю историю наблюдений. Она составляла 27300 км² в день, тогда как средняя скорость по Апрелю составляет 41600 км² в день (1979-2000). Ледовитость была больше нормальной в Беринговом море но меньше нормальной в Баренцевом и Охотском морях.

Ледовитость в конце апреля 2009 находилась в рамках ожидаемой естественной изменчивости. А в сентябре 2009 площадь ледяного покрова составляла 5,4 млн. км², что значительно превышало значения предыдущих лет.

Зимой 2010 года площадь ледяного покрова Северного Ледовитого океана оставалась близкой к площади ледяного покрова прошлого года, в марте же достигла максимума своего развития 15,1 млн.км².

Общая тенденция уменьшения площади ледяного покрова продолжает наблюдаться, но за последние годы площадь льдов немного увеличилась и стала сравнимой со значениями предыдущих лет.

Но помимо площади льда существуют другие важные характеристики, такие как: толщина льда и температура поверхностного слоя воды.

Рис.8 Рост летних температур (Applied Physics Laboratory/UW)

Рекордное количество открытой, свободной ото льда воды в 2007 году лишило Северный ледовитый океан защитного ледяного панциря. Эффект оказался настолько сильным, что поверхностная температура в одном месте в этом году была на пять градусов выше среднего, величину, которая никогда не наблюдалась до этого.

Такое экстремальное потепление поверхностной воды может повлиять на то насколько толстым будет лёд, а также на его способность пережить сезон таяния следующим летом. Так считает Майкл Стил (Michael Steele), океанолог в University of Washington's Applied Physics Laboratory. Так в 2007 году в некоторых регионах замерзание началось на два месяца позже чем обычно.

Потепление особенно заметно с 1995, а ещё больше с 2000. Точка, где температура была на пять градусов выше среднего, находится севернее Чукотского моря. Историческое среднее тут -1°С . В 2007 году вода в этом районе потеплела до +4°С.

В этом большом районе, включающем в себя области к северу от Аляски и восточной Сибири, захватывающем Берингов пролив и Чукотское море, наблюдается наибольшее летнее потепление. Температуры здесь были на 3.5° выше чем среднее и на 1.5° выше чем исторический максимум.

Площадь открытой воды в Арктике увеличивается с начала 90х, в связи с уменьшением толщины ледового покрова, которое вызвано потеплением атмосферы и частыми сильными штормами, выталкивающими лёд из Северного Ледовитого океана через пролив Фрама в Атлантический океан, где он таял. Ветровой эффект был особенно сильным летом 2007 года.

Также исследователи из CCAR обнаружили, что за последние пять лет в Арктике более молодой и тонкий лёд пришёл на место старого, более толстого. Естественно, тонкий лёд тает легче.

До недавнего времени, измерения показывали, что большая часть Арктических льдов переживало по крайней мере одно лето, а часто и несколько. Но теперь сезонный лёд образует 70% льда в Арктике зимой. В 80х и 90х годах его доля составляла всего от 40 до 50%. Толстый лёд, который пережил один или два года, теперь составляет всего 10% ледового покрова, тогда как раньше его доля доходила до 30-40%.

Рис.9 (nsidc.org)

Таким образом, проблема оценки изменения климата и ледяного покрова требует комплексного подхода, изучения различных ледовых характеристик, а также изучения процессов в происходящих в атмосфере и в поверхностном слое океана.

Если оценивать изменения произошедшие в Южном океане за тот же период времени, то мы можем заметить, что тенденция к уменьшению площади ледяного покрова там не прослеживается. Наоборот, наблюдается небольшая тенденция к увеличению площади ледяного покрова.

Заключение

В работе были рассмотрены основные аспекты в изучении криосферы Мирового океана: распространение ледяного покрова, разновидности льдов, особенности дрейфа льда в обоих полушариях, основные свойства морского льда. Были описаны и проанализированы тенденции изменения ледяного покрова и связь процессов, происходящих в северном и южном полушариях.

В дальнейшем я хочу более глубоко изучить вопросы связанные с морскими льдами, с их свойствами и их влиянием на другие оболочки Земли.

Приложения

1.      Виды льдов

.1.Неподвижные виды льдов

Припай Стамуха

.2 Начальные виды льда

Ледяное сало Снежура

Шуга

1.3 Ниласовые льды

.4 Наслоенный лед

.5 Торосы