Образование льда в морской воде - Образование льда - Физико-географическая характеристика Мирового океана - Биогеография бентали Мирового океана

С увеличением солёности температура, при которой вода имеет наибольшую плотность, постепенно приближается к температуре замерзания, и при солёности 24,695%о они одинаковы (-1,33°С). При дальнейшем увеличении солёности температура наибольшей плотности воды становится ниже точки замерзания (Рис. 5.21).

Рис. 5.21. Зависимость температуры замерзания и наибольшей плотности от солёности.

При 35% максимальная плотность воды наблюдалась бы при -3,5°С, но при -1,9°С она уже замерзает. Следовательно, в море охлаждение воды всегда приводит к увеличению её плотности. Это означает, что в море (в отличие от пресных водоёмов) лёд образоваться не может до тех пор, пока не охладится вся толща воды. После охлаждения толщи воды, лёд может образоваться в любом месте, в том числе на дне, в толще воды, а не только на поверхности, как это происходит в пресных водоёмах. В достаточно глубоких морях (за пределами шельфа) из-за тёплых течений и высокой теплоёмкости воды в том случае, если вертикальная циркуляция зависела бы только от температуры (как в пресноводных водоёмах), образование льда было бы принципиально невозможно. Это не вполне относится к малосолёным морям (с солёностью менее 24,695%), где термическая конвекция теоретически может происходить по пресноводному типу. Из российских морей к таким морям относятся полностью Чёрное, Азовское, Каспийское, Балтийское, Белое, южные части морей Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского, закрытые бухты и заливы некоторых других районов.

“В солёных водоемах лед тяжелее воды и опускается на дно, поэтому они медленнее замерзают, а пресные и солоноватые (до 24,7%) — наоборот (лед плавает на поверхности и нарастает быстрее)” (Чертопруд, 2009—2013: 5).

Тем не менее, как мы знаем, в море лёд образуется. Причина этого является то, что конвекция не распространяется на всю толщу воды. Её ограничивает поверхностный распреснённый слой, имеющий форму линзы. Плотность воды в этой линзе существенно меньше, чем в более глубоких слоях. Как уже было отмечено, солёность существенно сильнее влияет на плотность воды, чем температура. Поэтому на нижней границе распреснённой линзы образуется очень резкий пикноклин (в данном случае — это галоклин), делающий невозможной вертикальную циркуляцию при любых изменениях температуры, которые могут наблюдаться в природе. Распространение плавучих льдов весьма хорошо совпадает с границей этой распреснённой линзы (Рис. 5.22).

Рис. 5.22. Распреснённая линза.

1 — глубина залегания изогалины 34%о в конце зимы (м); 2 — положение изогалины 34%о на поверхности летом; 3 — кромка льда в конце зимы. По В.Ф. Захарову (1978).

Согласно одной из гипотез (Захаров, 1978), образование ледового покрова Северного полушария связано с формированием распреснённой линзы. Происходило это следующим образом. Как и в Южном полушарии, увеличение градиента температуры в конце кайнозоя привело к возрастанию роли полярных районов как конденсаторов влаги. Следствием стало увеличение стока высокоширотных рек. Всё возрастающий объём пресной воды начал поступать в Северный Ледовитый океан, и постепенно он превысил её потери с испарением, образовалась распреснённая линза. В настоящее время испарение в Северном Ледовитом океане можно считать ничтожным, тогда как пресный сток лишь немногим меньше, чем в Индийском океане. Как только возникла распреснённая линза, образование ледового покрова в Северном Ледовитом океане стало неизбежным, и была запущена существующая сейчас автоколебательная система, для которой характерно периодическое оледенение материков. Механизм её функционирования следующий. Появившаяся и растущая опреснённая поверхностная водная масса прекращает поступление в атмосферу тепла, приносимого тёплыми течениями. Это приводит к дальнейшему охлаждению Северного полушария, дальнейшему росту градиента, материкового стока и опреснённой линзы — т. е. система работает с положительной обратной связью. В результате на севере Европы и Америки формируются ледники. По мере разрастания ледовых щитов над ними формируются антициклоны, всё сильнее отклоняющие к югу циклоны, идущие с океанов (в Европе — из Атлантики) и несущие воду. Это приводит к уменьшению осадков и материкового стока, что, в свою очередь, ведет к уменьшению распреснённой линзы и увеличению притока тепла в Северный Ледовитый океан, вызывающего разрушение ледниковых щитов Европы и Северной Америки. Затем цикл повторяется.

Если исходить из вышеизложенной гипотезы, то интересные и неожиданные последствия будет иметь осуществление время от времени предлагаемого поворота северных рек. В результате переброски части их стока из бассейна Северного Ледовитого океана в бессточный среднеазиатский бассейн, пресный сток в Северный Ледовитый океан уменьшится, соответственно уменьшится и опреснённая линза. Это приведёт к потеплению Арктики. Аналогичный эффект даст и предлагаемая постройка плотины через Берингов пролив (воды, поступающие из Тихого океана через Берингов пролив, более пресные, чем местные арктические).

Причины возникновения Антарктического ледника рассмотрены выше.

В обоих случаях (в Северном и Южном полушарии) оледенение возникло из-за ослабления переноса тепла течениями от экватора к полюсу.

В заключение разговора о температуре вернемся ещё раз к карте поверхностных температур (Рис. 5.3). Даже на столь схематичной карте видно, что расстояние между изотермами неодинаково. В некоторых районах изотермы сгущены. Особенно резкие градиенты свойственны районам контакта теплых и холодных течений, например, у северо-западного побережья Атлантики. В других районах расстояние между изотермами больше среднего. Подобное наблюдается и на вертикальных разрезах — сравнительно однородные слои сменяются слоями пикноклинов. Иными словами: выделяются районы, условия внутри которых меняются плавно и незначительно. Эти районы разделены зонами резких градиентов. В первом и грубом приближении можно сказать, что в каждом из таких районов формируется своя биота.