Merijäätä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 31.5.2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Merijää  on jäätä , joka muodostuu mereen ( valtamereen ) veden jäätyessä . Koska merivesi on suolaista , vesi, jonka suolapitoisuus on yhtä suuri kuin maailman valtameren keskimääräinen suolapitoisuus, jäätyy noin -1,8 °C : n lämpötilassa .

Arvio merijään määrästä (tiheydestä) annetaan pisteinä - 0:sta (kirkas vesi) 10:een (kiinteä jää).

Ominaisuudet

Merijään tärkeimmät ominaisuudet ovat huokoisuus ja suolaisuus, jotka määräävät sen tiheyden (0,85 - 0,94 g/cm³). Pienen jäätiheyden vuoksi jäälautat kohoavat veden pinnan yläpuolelle 1/7 - 1/10 paksuudestaan . Merijään sulaminen alkaa yli -2,3 °C:n lämpötiloissa. Verrattuna makeaan veteen se on vaikeampi sirpaloitua ja joustavampi [1] .

Suolaisuus

Merijään suolapitoisuus riippuu veden suolaisuudesta, jään muodostumisnopeudesta, veden sekoittumisen voimakkuudesta ja sen iästä [2] . Keskimäärin jään suolapitoisuus on 4 kertaa pienempi kuin sen muodostaneen veden suolapitoisuus, vaihdellen 0-15 ppm (keskimäärin 3-8 ‰) [3] .

Tiheys

Merijää on monimutkainen fyysinen kappale, joka koostuu tuoreista jääkiteistä, suolavedestä, ilmakuplista ja erilaisista epäpuhtauksista. Komponenttien suhde riippuu jään muodostumisen olosuhteista ja sitä seuraavista jääprosesseista ja vaikuttaa keskimääräiseen jäätiheyteen. Siten ilmakuplien läsnäolo ( huokoisuus [4] ) vähentää merkittävästi jään tiheyttä. Jään suolapitoisuudella on vähemmän vaikutusta tiheyteen kuin huokoisuudella. Jään suolapitoisuudella 2 ppm ja nollahuokoisuudella jään tiheys on 922 kilogrammaa kuutiometrissä ja 6 prosentin huokoisuudella se putoaa 867:ään. Samaan aikaan, kun huokoisuus on nolla, suolapitoisuus nousee 2:sta 6:een. ppm lisää jään tiheyttä vain 922 kilogrammasta 928 kilogrammaan kuutiometriä kohden [5] .

Termofysikaaliset ominaisuudet

Merijään keskimääräinen lämmönjohtavuus on noin viisi kertaa korkeampi kuin veden ja kahdeksan kertaa lumen lämmönjohtavuus ja on noin 2,1 W / m°, mutta jään ala- ja yläpintaa kohti se voi laskea johtuen suolaisuuden lisääntyminen ja huokosten määrän lisääntyminen.

Merijään lämpökapasiteetti lähestyy tuoreen jään lämpökapasiteettia, kun jään lämpötila laskee suolaveden jäätyessä. Suolaisuuden lisääntyessä ja siten suolaveden massan kasvaessa merijään lämpökapasiteetti on yhä enemmän riippuvainen faasimuutosten lämmöstä, toisin sanoen lämpötilan muutoksista. Jään tehollinen lämpökapasiteetti kasvaa suolaisuuden ja lämpötilan noustessa.

Merijään sulamislämpö (ja kiteytys ) vaihtelee välillä 150-397 kJ/kg lämpötilasta ja suolapitoisuudesta riippuen (lämpötilan tai suolaisuuden noustessa sulamislämpö laskee).

Optiset ominaisuudet

Puhdas jää läpäisee valonsäteitä . Inkluusiot (ilmakuplat, suolavesi, pöly ) hajottavat säteet vähentäen merkittävästi jään läpinäkyvyyttä .

Merijään värisävyt suurissa massiiveissa vaihtelevat valkoisesta ruskeaan.

Valkoinen jää muodostuu lumesta ja siinä on paljon ilmakuplia tai suolaliuossoluja.

Nuori merijää, jonka rakenne on rakeinen ja jossa on runsaasti ilmaa ja suolavettä, on usein väriltään vihreä .

Monivuotinen hummocky-jää, josta puristetaan pois epäpuhtaudet, ja nuori jää, joka jäätyy tyynissä olosuhteissa, ovat usein sinistä tai sinistä väriä. Myös jäätikköjää ja jäävuoret ovat sinisiä . Sinisessä jäässä kiteiden neulamainen rakenne näkyy selvästi .

Ruskealla tai kellertävällä jäällä on joki- tai rannikkosyntyinen jää, se sisältää saven tai humushappojen epäpuhtauksia .

Alkuperäisillä jäätyypeillä (jäärasva, liete) on tummanharmaa väri, joskus teräksen sävyinen. Jään paksuuden kasvaessa sen väri vaalenee ja muuttuu vähitellen valkoiseksi. Sulaessaan ohuet jääpalat muuttuvat jälleen harmaiksi.

Jos jää sisältää suuren määrän mineraalisia tai orgaanisia epäpuhtauksia ( planktonia , eolisuspensioita , bakteereja ), sen väri voi muuttua punaiseksi, vaaleanpunaiseksi, keltaiseksi , jopa mustaksi .

Jään ominaisuuden vuoksi vangita pitkäaaltosäteilyä, se pystyy luomaan kasvihuoneilmiön, joka johtaa sen alla olevan veden kuumenemiseen.

Mekaaniset ominaisuudet

Jään mekaanisten ominaisuuksien alla ymmärrä sen kyky vastustaa muodonmuutoksia .

Tyypillisiä jään muodonmuutostyyppejä: jännitys, puristus , leikkaus , taivutus . Jään muodonmuutoksessa erotetaan kolme vaihetta: elastinen , elastinen plastinen ja tuhoutumisvaihe. Jään mekaanisten ominaisuuksien huomioiminen on tärkeää määritettäessä jäänmurtajien optimaalista kulkua , samoin kuin sijoitettaessa lastia jäälautoihin, napa-asemille , laskettaessa aluksen rungon lujuutta [ 6] .

Perinteisesti merijään fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia tutkitaan tasaisista jääkentistä, hummockeista ja stamukhoista porattujen ytimien ja näytteiden perusteella. Viime aikoina jään lujuuden määrittämiseen näytteettömällä menetelmällä on myös käytetty pohjareikäanturi-indenteriä, joka koostuu hydrauliasemasta, sisennysyksiköstä, paineantureiden lukemien, siirtymän ja jään halkeilusignaalien tallentamisesta testauksen aikana. Tämän menetelmän soveltaminen voi vähentää merkittävästi tutkimukseen käytettyä aikaa [7] .

Koulutusehdot

Kun merijäätä muodostuu, pieniä suolavesipisaroita jää loukkuun täysin tuoreiden jääkiteiden väliin , jotka virtaavat vähitellen alas. Meriveden suurimman tiheyden jäätymispiste ja lämpötila riippuvat sen suolapitoisuudesta. Merivesi, jonka suolapitoisuus on alle 24,695 ppm (ns. murtovesi ), saavuttaa jäähtyessään ensin suurimman tiheyden , kuten makean veden , ja edelleen jäähdyttämällä ja ilman sekoittumista se saavuttaa nopeasti jäätymispisteen . Jos veden suolapitoisuus on yli 24,695 ppm (suolavesi), se jäähtyy jäätymispisteeseen, jolloin tiheys kasvaa jatkuvasti jatkuvalla sekoituksella (vaihto kylmän ja alemman lämpimämmän vesikerroksen välillä), mikä ei luo olosuhteita veden nopeaan jäähdyttämiseen ja jäätymiseen, eli kun samoissa sääolosuhteissa suolainen merivesi jäätyy myöhemmin kuin murtovesi.

Luokitukset

Merijää jaetaan kolmeen tyyppiin sijainnin ja liikkuvuuden perusteella:

Jään kehittymisvaiheiden mukaan erotetaan useita ns. alkutyyppejä (muodostumisajan järjestyksessä):

Edelleen muodostumisajassa jää - nilas - jäätyypit :

Toinen vaihe jään muodostumisen kehityksessä on nuori jää , joka jakautuu harmaaseen (10–15 cm paksu) ja harmaanvalkoiseen (15–30 cm paksuiseen) jäähän.

Nuoresta jäästä kehittyvää ja enintään yhden talven ikäistä merijäätä kutsutaan ensimmäisen vuoden jääksi . Tämä ensimmäisen vuoden jää voi olla:

Jos merijää on sulanut vähintään vuoden, se luokitellaan vanhaksi jääksi . Vanha jää on jaettu:

Jäämeren monivuotisen jään paksuus on joillakin alueilla jopa 4 metriä.

Etelämantereen vesillä on pääasiassa ensimmäisen vuoden jäätä, jonka paksuus on enintään 1,5 metriä, ja se katoaa kesällä.

Rakenteen mukaan merijää on ehdollisesti jaettu neulamaiseen, sienimäiseen ja rakeiseen, vaikka se yleensä esiintyykin sekarakenteessa.

Jakelualueet

Jääpeitteen keston ja sen synnyn mukaan Maailman valtameren vesialue on yleensä jaettu kuuteen vyöhykkeeseen [8] .

  1. Vesialueet, joilla jääpeite on läsnä ympäri vuoden (arktisen alueen keskus, Jäämeren merien pohjoiset alueet, Amundsenin , Bellingshausenin , Weddellin merien pohjoiset alueet .
  2. Vesialueet, joilla jää vaihtuu vuosittain ( Barentsinmeri , Karameri ).
  3. Vesialueet, joilla on kausiluonteista jääpeitettä, joka muodostuu talvella ja katoaa kokonaan kesällä ( Asovin , Aralin , Itämeren , Valkoisen , Kaspian , Okhotskin , Japanin meret).
  4. Vesialueet, joissa jäätä muodostuu vain erittäin kylminä talvina ( Marmara , Pohjoinen , Mustameri ).
  5. Vesialueet, joilla jäätä havaitaan, ovat virtausten tuomia niiden rajoista ( Grönlanninmeri , Newfoundlandin saaren alue , merkittävä osa eteläistä valtamerta , mukaan lukien jäävuorten levinneisyysalue) .
  6. Loput vesialueet, jotka muodostavat suurimman osan maailmanmerestä, jonka pinnalla ei ole jäätä.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Sergei M Kovalev, Victor N Smirnov, Vladimir A Borodkin, Aleksandr I Shushlebin, Nikolay V Kolabutin. Merijään fyysiset ja mekaaniset ominaisuudet Kara- ja Laptev-merellä  // International Journal of Offshore and Polar Engineering. – 12.12.2019. - T. 29 , no. 4 . — S. 369–374 . — ISSN 1053-5381 . - doi : 10.17736/ijope.2019.jc767 .
  2. ↑ Mitä vanhempi jää, sitä pienempi sen suolapitoisuus, koska suolaliuos virtaa mereen sulaessaan
  3. ↑ Etelämantereen vesillä tavattiin jäätä, jonka suolapitoisuus oli yli 22 ppm.
  4. ↑ Tutkimuksessa huokoisuus on arvioitu prosentteina jäänäytteen kokonaistilavuudesta.
  5. ↑ Julkaisun taulukon mukaan: 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. Suuren mittakaavan jäämurskauskokeet jäänmurtajalla  //  Proceedings of the Twenty 9th (2019) International Ocean and Polar Engineering Conference : Proceedings of Conference. - 2019 - 16. kesäkuuta. - S. 792-798 . — ISSN 1098-6189 .
  7. ↑ K.A. Kornishin, V.A. Pavlov, A.I. Shushlebin, S.M. Kovalev, Ya.O. Efimov. Paikallisen jään vahvuuden määrittäminen porausreikäkoettimella Kara- ja Laptev-merellä  (Venäjä)  // Rosneft Oil Companyn tieteellinen ja tekninen tiedote: Journal. - 2016. - tammikuu ( nro 1 ). - S. 47-51 . — ISSN 2074-2339 .
  8. ↑ Zhukov L. A. Yleinen valtameri. - L .: Gidrometizdat, 1976. s. 334

Kirjallisuus

Linkit