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海水(2)

时间:2010-01-29 03:28 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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3.2.2海冰的物理性质

一、海冰的盐度

海冰的盐度是指其融化后海水的盐度,一般为3~7左右。

海水结冰时,是其中的水冻结,而将其中的盐分排挤出来,部分来不及流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间的空隙里形成“盐泡”。此外,海水结冰时,还将来不及逸出的气体包围在冰晶之间,形成“气泡”。因此,海冰实际上是淡水冰晶、卤汁和气泡的混合物。

海冰盐度的高低取决于冻结前海水的盐度、冻结的速度和冰龄等因素。冻结前海水的盐度越高,海冰的盐度可能也高。在南极大陆附近海域测得的海冰盐度高达22~23。结冰时气温越低,结冰速度越快,来不及流出而被包围进冰晶中的卤汁就越多,海冰的盐度自然要大。在冰层中,由于下层结冰的速度比上层要慢,故盐度随深度的加大而降低。当海冰经过夏季时,冰面融化也会使冰中卤汁流出,导致盐度降低,在极地的多年老冰中,盐度几乎为零。

二、海冰的密度

纯水冰0℃时的密度一般为917kg.m-3,海冰中因为含有气泡,密度一般低于此值,新冰的密度大致为914~915kg.m-3。冰龄越长,由于冰中卤汁渗出,密度则越小。夏末时的海冰密度可降至860kg.m-3左右。由于海冰密度比海水小,所以它总是浮在海面上。

三、海冰的热性质和其它物理性质

海冰的比热容比纯水冰大,且随盐度的增高而增大。纯水冰的比热容受温度的影响不大,而海冰则随温度的降低有所降低。在低温时,由于其含卤汁少,因此随温度和盐度的变化都不大,接近于纯水冰的比热。但在高温时,特别在冰点附近(-2℃),由于海冰中的卤水随温度的升降有相变,即降温时卤水中的纯水结冰析出,升温时冰融化进入卤水之中,从而使其比热容分别有所减小和增大。其减小和增大值因其盐度而有极大差异,低盐时其比热容小,而高盐时其比热容将比纯水冰大数倍,甚至十几倍。

海冰的融解潜热也比纯水冰的大。

海冰的热传导系数比纯水冰小,因为海冰中含有气泡,而空气的热传导系数是很小的。海冰的热传导系数略大于海水的分子热传导系数,因而海冰限制了海洋向大气的热量输送,而且也使海洋的蒸发失热大为减少,从而形成了海洋的保护层。

由于海冰上部的空隙比下层的空隙多,所以其热导系数也随深度,即由冰面向下的厚度而增大,超过1m的海冰其热传导系数就与纯水冰相差不大,在表面附近约为纯水冰的1/3左右。

海冰的热膨胀系数随海冰的温度和盐度而变化。对低盐海冰,随着温度的降低,它开始是膨胀,继之变为收缩。由膨胀变为收缩的临界温度值随海冰盐度的增加而降低。对于高盐海冰,随温度降低始终是膨胀的,但膨胀系数越来越小。

海冰的抗压强度约为纯水冰的3/4,这显然是因其存在许多空隙造成的。

海冰对太阳辐射的反射率远比海水的大,海水的反射率平均只有0.07,而海冰可高达0.5~0.7。由于海冰的覆盖面积比陆冰还大,故其反射的能量无论对海洋自身或者气候状况的影响都是不可忽视的。
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