海洋灾难——海冰

沉落湖心

什么是海冰（sea ice）

　　海洋中冻结而成的咸水冰  。广义的海冰还包括在海洋中的河冰、冰山等。最初形成的海冰是针状的或薄片状的，随后聚集和凝结，并在风力、海流、海浪和潮汐的作用下，互相堆叠而成重叠冰和堆积冰。一般情况下都浮于海面，形状规则的海冰露出水面的高度为总厚度的1／7～1／10，尖顶冰露出的高度达总厚度的  1／4～1／3。反射率为0.50～0.70，抗压强度约为淡水冰的3／4。海冰可分为两类：①固定冰。多分布在大陆沿岸或岛屿附近，与海岸、岛屿，甚至与海底冻结在一起。②浮冰或冰山。随风、浪、流而漂移。

　　海冰在极地的分布具有显著的季节性变化和年际变化。①北半球。冰界以3～4月最大，8～9月最小。北冰洋几乎全为冰所覆盖，流冰群主要绕洋盆边缘流动，多为3～4米厚的多年冰。②南半球。多为2～3米厚的、到了夏天就能融化的冰，大致呈纬向分布，冰区以9月（属冬天）最大，3月（属夏天）最小。固定冰分布南极大陆周围和威德尔海。浮冰冰界在南太平洋、南印度洋和南大西洋。分别在南纬50°～55°、南纬45°～55°和南纬43°～55°。
海冰与云的共通之处

　　海洋和大气有很多相似的地方，所以有“地球流体”的称呼将海洋和大气作为一个整体来表征。海洋的流与大气的风是相同的物理量，海水的温度与大气的温度是一回事，海底的火山对海洋的作用与地表的火山对大气的作用相当，灰尘在大气中输运与沉降、到了海洋继续输运与沉降。这里，我们来说明，海洋中的冰与大气中的云有很多相似之处。

　　云是大气中水分的凝结，冰是海洋中水体的凝结，这一点的差别是很小的。云和冰都是在低温的条件下凝结，因而凝结的过程也是相似的。云的密度较低，所以浮在大气的上层；海冰的密度也是低于海水，也浮在海洋的上层。云在空中和高风一起漂泊万里，冰和上层海流一起漂流四方。云中的水汽量大了以后会降落下来，就是我们说的雨或雪。冰在冻结中会排放出高密度的盐份，称为卤汁，一直向下沉降，可以沉降到海底。

　　云的上表面是晶莹的水珠，反射大量的太阳能，使到达地表的太阳辐射大大减少。海冰的表面也是晶莹的，也反射掉大量太阳辐射能，使到达海水的能量大大减少。云可以透过一部分太阳辐射，即使云层再厚，白天仍然是亮的。冰也可以透过一些太阳辐射，使冰下的光合作用得以进行。

　　云在我们的上方，会投下巨大的阴影。冰覆盖的海洋，也有巨大的阴影投在海洋深处，这在我们的ROV图象上看得一清二楚。由于有效回辐射的作用，云有很好的保温效果，在有云的天气总是比较暖和。冰也有很好的保温作用，使海洋中的生物不至于在严寒的冬天被冻死。当然，冰也有与云不一样的地方。云可以出现在全球的任何角落，而冰只发生在寒带。

　　云只有一个婆婆，那就是风，听其摆布；冰既受制于风，又听命于流，有时不知所从。云是气体，气体易变形，云始终处于大幅度的变形运动中；而冰是固体，有时非常坚固，不是很容易变形。冬季的天空总是有云过天晴的时候，而冬季的北冰洋冰要密封整个冬天。冰会因为太阳的照射而融化，云却可能因为太阳辐射的增大而增加。

　　虽然海冰就是海洋的云，但是在人们的心目中是很不一样的。人们习惯仰首看天上的云，却不习惯低头看脚下的云。人们欣赏天上云朵的天姿，无尽的姿态带来无尽的遐想，而看不到海冰平整的雪面下面起伏变化的千姿百态。人们可以感知天上的云带来的小雨或洪水，却无法感知海冰析盐引起的下沉水流。人们可以感知夏季云层带来的阴凉，却不能感知冬季海冰为海水带来的温暖。总之，人生活在云下，熟知层云、积云、卷云，日日感受着云的雨雪、霞霓、彩虹。我们不能生活在冰下，因为我们不是水生动物；我们也不能生活在冰上，因为不具备生活的条件。所以，我们不会象了解云那样了解冰。在这个问题上，冰大概永远不能和云相比。好在海冰偏安一隅，不与云争锋。但是，海冰使得海洋保持了热量，使海中的万物得以生存；海冰阻隔了大气的灰尘，使海洋变得清洁；海冰抵御了狂风的袭击，使海洋变得安宁；海冰创造了下降的水流，使深海的水体得到更新；海冰积聚了淡水，形成了淡水输运的洪流。海冰是云，是海洋的朋友，也是人类的朋友。

海冰有多咸？

　　航海者都知道海冰有一种有益的特性，就是海冰所含的盐度比海水要低得多。海冰年代越老，冰中的盐分就越少。年代久远的海冰顶部几乎是淡水冰，能够融化饮用。为什么海冰会淡化呢?

　　冰是单矿岩，不能和它物共处。水在结晶过程中，会自动排除杂质，以保持其纯洁。因此，海水冻结时产生的冰晶，是淡水冰。但是，结冰过程往往较快，会使一些盐分以“盐泡”的方式保存在冰晶之间，冰晶外璧也会粘附上一些盐分，所以海冰实际上不是淡水冰，还是有咸味的。海冰比海水的盐度显然小得多。冰晶间的盐泡不是静止不动的，它的浓度高而比重大，因重力而沿冰晶间隙下坠。因此海冰顶部要比底部淡。

　　留在冰块里的盐泡，在气温升高到融点时，往往互相沟通，使盐汁漏出于冰块之外，这时海冰表面百孔千疮。隔年海冰在夏天就因这个缘故排出盐水，经过若干年后，多年海冰就会变成淡水。

　　在我国西北地区，有一些地方干旱并且水质苦咸，如甘肃会宁县的苦水区。在这里人们用土办法找到了一条苦水淡化方法，人们不是喝天然的水，而是在冬天将冰放在水窑里，春暖花开后，冰就会化成淡水，经这种方法淡化的水，盐度比平常的水低了60%-80%。
白色灾难

　　漂浮在海洋上的巨大冰块和冰山，受风和流作用而产生的运动，其推力与冰块的大小和流速有关。据1971年冬位于我国渤海湾的新“海二并”平台上观测结果计算出，一块6公里见方，高度为1.5米的大冰块，在流速不太大的情况下，其推力可达4000吨，足以推倒石油平台等海上工程建筑物。

　　海冰的抗压强度主要取决于海冰的盐度、温度和冰龄。通常新冰比老冰的抗压强度大，低盐度的海冰比高盐度的海冰抗压强度大，所以海冰不如淡水冰密度坚硬，在一般情况下海冰坚固程度约为淡水冰的75％，人在5厘米厚的河冰上面可以安全行走，而在海冰上面安全行走则要有7厘米厚的冰。当然，冰的温度愈低，抗压强度也愈大。1969年渤海特大冰封时期，为解救船只，空军曾在60厘米厚的堆积冰层上投放30公斤炸药包，结果还没有炸破冰层。

　　海冰对港口和海上船舶的破坏力，除上述推压力外，还有海冰胀压力造成的破坏。经计算，海冰温度降低1.5度时，1000米长的海冰就能膨胀出0.45米，这种胀压力可以使冰中的船只变形而受损；此外，还有冰的竖向力，当冻结在海上建筑物的海冰，受潮汐升降引起的竖向力，往往会造成建筑物基础的破坏。

　　海冰运动时的推力和撞击力都是巨大的，1912年4月发生的“泰坦尼克”号客轮撞击冰山，遭到灭顶之灾，是本世纪海冰造成的最大灾难之一。我国1969年渤海特大冰封期间，流冰摧毁了由15根2.2厘米厚锰钢板制作的直径0.85米、长41米、打入海底28米深的空心圆筒桩柱全钢结构的“海二井”石油平台，另一个重500吨的“海一井”平台支座拉筋全部被海冰割断，可见海冰的破坏力对船舶、海洋工程建筑物带来的灾害是多么严重。

蝎子

自然的威力~~~

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突然想起那个伟大滴用干冰做了飞行器的家伙~~~~~~~~~

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