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海冰是所有出現在海上的冰的統稱。除由海水直接凍結而成的冰外,海冰還包括來源於陸地的河冰、湖冰和冰川冰等。浮冰是指任何漂浮在海上,能夠隨和流漂流的冰;固定則是沿着海岸形成,並與海岸或海底凍結在一起。

狹義上的海冰特指由海水結成的冰。海水結冰的溫度是-1.8 °C(28.8 °F),在結冰過程中大部分鹽分被排出,但也會以結晶等形式成為雜質留在冰中。

海冰對高緯度地區以至極地地區的水文熱力循環洋流生態系統都有重大影響。海冰過多時可能會導致海港封港,堵塞航道,擠壓船舶等問題,因此也是高緯度地區海洋災害的一種[1]

海冰的種類

海冰依形成的方式,可分為兩種。一種是沿海岸凝結的海冰,另外是依附淺海大陸架上層的海床結成的海冰,稱為固定冰。這樣形成的海冰,由於貼靠陸地,不會隨洋流季風而漂流。

另一種海冰則是浮冰,或稱流冰。顧名思義,浮冰是漂浮在海面上的冰。由於沒有依附陸地,浮冰會隨着海面上海水的運動或海風的吹動而運動。當大量浮冰堆積在一起時,會形成堆冰。堆冰可能會自由漂浮,也有可能在經過海岸附近時被沿岸的海冰阻截「俘獲」而成為沿岸海冰的一部分。

海冰聚集得最多的地方是地球南北兩極附近的極地。它們主要是在北極附近的北冰洋以及南極洲附近的南冰洋上。隨着季節變化,海冰的數量和大小都會有顯著變化。龐大的海冰在融解和形成時都會對影響地球的水循環,從而影響地球的氣候。

海冰的形成

普通的純淨水的密度在4°C時達到最大,在0°C時結冰。而海水中由於含有鹽分,所以密度最大時的溫度 {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}} {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}}和結冰時的溫度 {\displaystyle {\mathcal {I}}} {\mathcal {I}}都與純水不同,而取決於海水鹽度。當海水的鹽度(按千分比計)不超過24.69時, {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}>{\mathcal {I}}} {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}>{\mathcal {I}}},也就是說,海水表面的氣溫逐漸下降時,表層海水的溫度首先達到密度最大溫度 {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}} {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}},於是表面海水下沉,形成對流。當氣溫下降到 {\displaystyle {\mathcal {I}}} {\mathcal {I}}附近時,表面的海水已經不會往下沉了,因為下面的海水密度更大,於是表層海水直接結冰。而如果鹽度(按千分比計)超過了24.69,那麼 {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}<{\mathcal {I}}} {\displaystyle {\mathcal {I}}_{max}<{\mathcal {I}}},海面氣溫下降時首先接近結冰點,這時表層海水由於降溫的時候密度變大,所以下沉,而較為溫暖的海水上升,形成對流,一直到海水結冰為止。這樣的海水結過程較為緩慢。

海冰可以在海水中的任一個深度開始形成。在海水表面以下生成的海冰稱為水下冰或潛冰,而在海底生成的海冰則稱為錨冰。海冰生成以後,由於密度比海水小,會逐漸上升,和海面生成的海冰結合,使海面的海冰逐漸變厚。海冰生成時會將飽和的鹽分析出,但也有可能來不及析出而留在冰晶內部,形成所謂的「鹽泡」[2]。同時,海水中有不少小氣泡,當結成海冰時,氣泡也可能留在海冰的冰晶之間,形成「氣泡」。因此海冰其實是冰晶、鹽泡和氣泡的混合體

視頻

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參考文獻

  1. 海冰對洋流的影響,佰佰安全網,2018-04-01
  2. 認識海冰,中國氣象局, 2014-1-26