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分析气候对海冰开采的影响

发布时间:2020-09-16 15:59:12

1、海冰对气候有哪些影响?

地球上的海冰和冰盖主要分布在两极和高纬度区域,它在维持气候和对气候变化的影响十分显著。

迄今的研究表明,海冰的变化主要通过与气温间的关系对局部地区的气象产生影响。区域性的海冰变化与天气尺度的大气变化有关联;在年际时间尺度和半球空间尺度上,大气与海冰变化之间有明显的相关性。近年来通过模拟和卫星资料推算的冰情证实,气旋活动与海冰范围减少有相互加强的倾向,即海冰密集度异常小时有利于气旋的形成。研究还表明,北大西洋风暴路径有随海冰边缘自北向南移动的趋势,在薄冰年份,西白令海气旋频度增大,在厚冰年份,东白令海气旋活动更为频繁。在南极区域,气旋路径的季节变化与海冰范围季节变化一致,气旋活动的年际变化与海冰范围的年际变化也很一致。

有人利用冰—海洋—大气耦合模式对大气中二氧化碳浓度增加导致气候变暖的响应进行了模拟研究,发现若大气中的二氧化碳增加4倍时,每年夏季北极海冰将完全消失,而南极终年不见海冰。这时冬季高纬度地区对流层下部增温最大,北极中部从夏到冬近地面气温增加幅度为4~13℃。由此可见,在模拟研究大气温室效应和气候变暖中,必须以现在气候条件下的海冰分布为背景。另外,流冰还造成热量和盐分的大范围水平输送。研究表明,冰生成区释放到大气中去的潜热基本上提供给融冰区的海洋和大气。由流冰导致的这种热量平流输送的量级可能与常年冰上的铅直热通量一样大。北极中部大部分平流潜热是由从Fram海峡进入东格陵兰海的冰输送引起的。此外,人们还可以从极地海冰范围的变化分析中,找到预示气候变化趋势的征兆。

2、海冰对气候的影响是什么?

围绕南极大陆的南大洋,是世界上唯一完全环绕陆地而没有被任何大陆分开的大洋。它的面积为7500万平方千米,海水的温度变化为-1.8℃~10℃,它贮存的热量仅占世界各大洋所含总热量的10%。这样一个巨大的低温水体,不用说对南半球,甚至对全球气候的影响,一定不会小。再加上海冰的影响,那就更是举足轻重了。

冬季,南大洋的结冰面积可达2000万平方千米,沿南极大陆边缘分布,比南极大陆的面积还要大。夏季,海冰的面积缩小为100万~300万平方千米,海冰又是一个巨大的冷源。

根据年平均资料,世界各大洋海冰的面积约2300万平方千米,其中,北半球1200万平方千米,南半球1100万平方千米,这就是说,南大洋的海冰约占世界海冰总面积的50%。

南大洋海冰的面积,不仅有季节变化,而且有年际变化,这种变化对世界海洋的冰情产生一定影响,使整个世界海冰的面积10月份达最大值,2月份为最小值。显然,南大洋的海冰改变了南、北半球海冰反相变化的特点,使整个世界海洋海冰的变化趋势与南大洋一致起来。那么,海冰如何影响气候的变化呢?一般说来,通过3种方式:①海冰的隔绝作用和反射作用;②海冰影响海洋水文气象过程的作用;③海冰冻结与消融的作用。

世界海洋主要的海面漂流和洋流大面积的海洋结冰时,海冰隔断了海洋与大气的直接接触,影响到海洋与大气的热量交换。同时,海冰表面将太阳的辐射热量反射回去,影响了辐射平衡。有人测定,海冰将85%以上的太阳辐射热反射到宇宙中去。

南大洋的海冰,通过水文气象过程,对全球产生深远影响。冬季,南大洋的海水结冰时,析出的盐分渗到冰下的海水中,使海水的盐度达最大值。这种盐度大的海水,温度低(约为-1℃~2℃)、密度大,不断沿大陆架下沉到深海,汇入流向赤道的深层环流。于是,形成了流向世界各大洋的南极底层水,最远可流到北半球。

另一方面,由于南极大陆强烈而寒冷的斜面下降风的作用,南大洋表层水的温度降到近于冰点,其密度远大于温带水。于是,向北流的表层水到达温带附近时,便沉入温带水体之下,这就是南大洋的中层水。

从南极大陆周围向北流的这两股水——底层水和中层水,流量很大,约3400万吨/秒。这样,每年可向北输送约1000亿吨又冷又咸的南极水。假如这种海水的厚度为10米,那么它的面积则达1亿平方千米,相当于南极大陆面积的7倍。这样一股巨大冷水的输送,必将对南半球,甚至对全球的海洋与大气的热交换,产生相当大的影响,进而对气候产生几十年到几百年的影响。

海冰影响气候的另一种方式是,通过海冰的形成和消融,推迟季节的变化。南半球的秋季,大量海水结冰时,要释放出热量,使大气温度升高,推迟了寒冷季节的到来;春季,海冰消融时,要从大气中吸收热量,使大气的温度降低,推迟了暖季的到来。

由此可见,南极的大陆冰盖、海冰、海水和大气四者相互作用的结果,决定着南极地区的气候,调节并影响着南半球和全球的气候。因此,南极地区被称为全球气候变化的敏感区和关键区。

3、海冰的形成及影响?

海冰的形成:
纯淡水在0℃时结冰,4℃时密度最大。但海水则不同,无论是冰点温度I(指海水开始结冰时的温度),还是最大密度时的温度 均与 盐度有关。这两个温度均随盐度增大而线性下降, 递减较快,在盐度为24.69时,海水的I与 取同一数值,均为-1.33℃。当S<24.69的海水时, > I,因此,当气温下降时,首先达到 ,此时乃有垂直方向的 对流混合,当水温继续下降接近I时, 表层水的密度已非最大并逐渐趋向稳定,于是水温稍低于冰点时就迅速结冰。S>24.69的海水, < I。因此,水温逐渐下降至冰点温度的过程,也就是 海水密度不断增大的过程,因而变重下沉,发生对流,这种对流过程会一直持续到海水冻结时为止。当海水冻结时,不是所有盐分都包含在海冰中,因此,冰下的 海水盐度就会增大,加强了海水的对流。当水温降至冰点以下,海水达到某种程度的 过冷水以后,就形成海冰。
海洋中冻结而成的咸水冰。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;继而形成糊状或海绵状;进一步冻结后,成为漂浮于海面的冰皮或冰饼,也叫莲叶冰;海面布满这种冰后,便向厚度方向延伸,形成覆盖海面的灰冰和白冰。
海冰的形成可以开始于海水的任何一层,甚至于海底。在水面以下形成的冰叫做水下冰,也称为潜冰,粘附在海底的冰称为锚冰。由于深层冰密度比海水密度小,当它们成长至一定的程度时,就将从不同的深度上浮到海面,使海面上的冰不断地增厚。
影响:
1、对海洋 水文要素铅直分布的影响由于结冰过程中存在的海水铅直 对流混合常达到相当大的深度,在浅水区可直达海底,从而导致所有海洋水文要素的铅直分布较为均匀。这一过程又能把表层 高溶解氧的海水向下输送,同时把底层富含 浮游植物所需要的 营养盐类的肥沃海水输送到表层,有利于生物的大量繁殖。因此,有结冰的海域,特别是极地海区往往具有丰富的渔业资源。例如南极的 鳞虾和鲸渔场闻名世界,与此即有直接关系。
融冰时,表层会形成暖而淡的水层覆盖在高盐的冷水之上,出现 密度跃层,这又会影响各种 水文要素的铅直分布和上下水交换。
2、对 海洋动力现象的影响海冰的存在对潮汐、潮流的影响极大,它将阻尼潮位的降落和潮流的运动,减小潮差和流速;同样,海冰也将使波高减小,阻碍海浪的传播等。
3、对海水热状况的影响
当海面有海冰存在时,海水通过蒸发和湍流等途径与大气所进行的 热交换大为减少,同时由于海冰的热传导性 极差,对海洋起着“皮袄”的作用。海冰对 太阳辐射能的 反射率大,以及其融解 潜热高等,都能制约 海水温度的变化,所以在极地海域水温年变幅只有 1℃左右。
4、极地海区形成 大洋底层水特别在南极 大陆架上海水的大量冻结,使冰下海水具有增盐、低温从而 高密的特性,它沿陆架向下滑沉可至底层,形成所谓 南极底层水,并向三大洋散布,从而对海洋水文状况具有十分重要的影响。
总之,海冰不仅对海洋水文状况自身,对 大气环流和 气候变化会产生巨大的影响,而且会直接影响人类的社会实践活动。例如,它能直接封锁港口和航道,阻断 海上运输,毁坏海洋工程设施和船只。20 世纪40 年代以来,高纬沿海国家相继开展了海冰观测和研究工作,发布冰山险情和海冰预报。利用岸站、船舶、飞机、浮冰漂流站、雷达及卫星等多种途径对海冰和冰山进行观测,并利用数理统计、天气学和动力学数值方法发布海冰的长、中、短期预报。
特征:
海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。

1、密度
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914~915 ,海冰的密度随 盐度增加和空气含量的减少而加大。
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860 左右。由于海冰 密度比海水小,所以它总是浮在海面上。

2、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。

3、比热容
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。

4、导热性
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。

5、膨胀系数
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。

6、抗压强度
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。

4、分析气候对地形的影响。

降水多的气候类型,对于高于山地丘陵多以流水侵蚀为主,对于平原,盆地则以沉积为主;干旱气候则以风力侵蚀、沉积地形为主;高寒气候区则以冻融,冰川地形为主。

气候对地形的影响因地而异
气候对地形地貌的影响举例分析说明:
地质时期第四纪(距今250多万年)以来黄土高原演变与气候变迁之间的关系,其主要关系可归纳为:
①第三纪以来喜马拉雅造山运动引起的中国大陆一系列差异性升降构造变化是黄土高原形成的决定性因素;
②更新世时期青藏高原隆起所引起的强西风气流把中亚内陆沙漠地区的大量粉尘带到今天的黄土高原地区,形成了黄土高原;
③现代季风是更新世时期青藏高原上升到某个高度之后的产物,但随着青藏高原高度不断增长,它对湿润夏季风的屏障作用越来越强,黄土高原气候开始由温暖湿润向干冷和干旱化方向发展,相应地植被种类和分布发生调整;
④黄土高原植被对气候波动的适应具有重复性,即植物随着气候冷暖干湿的波动,生长区域南北移动;
⑤黄土高原水土流失在更新世时期主要是自然侵蚀造成的,全新世时期在遵循自然规律继续进行的基础上,又叠加了人类活动影响,使之呈现加速发展的特点;
⑥黄土高原水土流失受地质,降水,植被与人类活动等多种因素的影响,空间差异极其显著.

5、海冰对人类有什么影响?

海冰指海洋上一切的冰,包括咸水冰、河冰和冰山等。在冰情严重的区域或异常严寒的冬季往往出现严重的冰封现象,使沿海港口和航道封冻,给沿海经济及人民的生命财产安全造成危害。大陆冰川滑入海中后断裂而成的巨大冰块中,露出海面的高度在5米以上者称为冰山。1912年4月14日午夜,“泰坦尼克”号轮就是在北大西洋首航中撞上这种冰山而沉没的。

6、渤海湾海冰监测的意义。

为了除害兴利,所以要监测渤海湾的海冰。什么害?什么利?且看下文:

我国海冰灾害调查区范围:
辽东湾、渤海湾、莱州湾和黄海北部四个海域。
调查内容:
渤海和黄海北部海域海冰环境调查;海冰灾害历史状况调查;海冰灾害实地应急调查;海冰要素调查;海冰灾害特征及灾情调查;海冰承灾体状况调查;卫星遥感海冰监测;陆基雷达海冰监测等。

害:
由于海冰对港口设施、海上交通运输和生产作业形成严重威胁。黄渤海北部海冰的特点是浮冰面积大,随海流、潮汐移动,对海上交通、海上油田都有严重威胁。
海冰对海上建筑的危害主要来自其结冰时的附着和破冰时的撞击。以海上石油平台为例,结冰时,海冰会附着在平台的腿柱上,导致石油平台受潮汐冲击的受力面增大,增添了危险性;破冰时,浮冰随海浪撞击平台,如果与平台自身的摇动形成共振,就很可能形成颠覆。

利:
科学家已经开始研究用海冰来增加淡水供应。“一般大洋水的含盐量在35‰左右,近海海水盐度是27‰ 29‰,而海冰浮冰的盐度仅在7‰ 9‰。在结冰过程中,盐分被不断析出,因此海冰具有很大的利用空间。”
据课题总负责人、北京师范大学副校长史培军介绍,由自制设备在现场生产出的海冰淡化水,盐度可降到2‰以下(饮用水标准是盐度不超过2‰),而且每吨水成本不超过4元。
据测算,环渤海地区储存的海冰正常年份可开采300亿立方米淡水,最大年份可开采800亿-- 1000亿立方米淡水,按平均值计算,约相当于黄河1年460亿 500亿立方米的入海流量。也就是说,环渤海海冰如果全部淡化,相当于又发现了一条黄河。

7、海冰、冰盖对气候的影响是怎样的?

地球上的海冰和冰盖主要分布在两极和高纬度区域,它在维持气候和对气候变化的影响十分显著。

迄今的研究表明,海冰的变化主要通过与气温间的关系对局部地区的气象产生影响。区域性的海冰变化与天气尺度的大气变化有关联;在年际时间尺度和半球空间尺度上,大气与海冰变化之间有明显的相关性。近年来通过模拟和卫星资料推算的冰情证实,气旋活动与海冰范围减少有相互加强的倾向,即海冰密集度异常小时有利于气旋的形成。研究还表明,北大西洋风暴路径有随海冰边缘自北向南移动的趋势,在薄冰年份,西白令海气旋频度增大,在厚冰年份,东白令海气旋活动更为频繁。在南极区域,气旋路径的季节变化与海冰范围季节变化一致,气旋活动的年际变化与海冰范围的年际变化也很一致。

科学家曾经利用大气环流模式,对冰盖范围变动的气候效应进行试验研究,发现当北极冰盖完全消失时,大气出现统计上很显著的变化,主要造成纬向气流普遍减弱和高纬地区明显增暖;而南极冰的减少会使经向温度梯度减小,并使南纬25°以南地区西风强度减小。研究还表明,海冰面积异常总是伴随出现气候系统的其他部分的异常。人们还发现20世纪前30~40年中,北极海冰覆盖面积的普遍减小与同期的北极气温偏高相一致。

有人利用冰—海洋—大气耦合模式对大气中二氧化碳浓度增加导致气候变暖的响应进行了模拟研究,发现若大气中的二氧化碳增加4倍时,每年夏季北极海冰将完全消失,而南极终年不见海冰。这时冬季高纬度地区对流层下部增温最大,北极中部从夏到冬近地面气温增加幅度为4~13℃。由此可见,在模拟研究大气温室效应和气候变暖中,必须以现在气候条件下的海冰分布为背景。另外,流冰还造成热量和盐分的大范围水平输送。研究表明,冰生成区释放到大气中去的潜热基本上提供给融冰区的海洋和大气。由流冰导致的这种热量平流输送的量级可能与常年冰上的铅直热通量一样大。北极中部大部分平流潜热是由从Fram海峡进入东格陵兰海的冰输送引起的。此外,人们还可以从极地海冰范围的变化分析中,找到预示气候变化趋势的征兆。

8、海冰对大自然有什么影响?

海冰在大自来然中扮演了一个相当重要的角色,海冰数量变化,往往会直接影响到地球的气候。假如高纬度地区海洋里漂浮的冰减少了,低纬度的暖流便会北上源,或是南下,使得原来的雨区变得干旱起来。海冰还有保持海水百温度的功能,有人把海冰比作是“海洋的皮袄”,使海水减少蒸发量,保持海水温度。海冰可以度促使海水上下对流,对海洋生物繁殖十分有利,这就是为什么地球两极有那么问丰富的浮游生物的环境原因之一。海冰能阻挡潮汐使潮高降低,潮流减慢,把波浪答压低,把海流“拖住”。总而言之,海冰是自然环境中不可缺少的组成部分。

9、海冰与海况对海洋水文要素铅直分布的影响有哪些?

由于结冰过程中存在的海水铅直对流混合常达到相当大的深度,在浅水区可直达海底,从而导致所有海洋水文要素的铅直分布较为均匀。这一过程又能把表层高溶解氧的海水向下输送,同时把底层富含浮游植物所需要的营养盐类的肥沃海水输送到表层,有利于生物的大量繁殖。因此,有结冰的海域,特别是极地海区往往具有丰富的渔业资源。例如南极的鳞虾和鲸渔场闻名世界,与此即有直接关系。

融冰时,表层会形成暖而淡的水层覆盖在高盐的冷水之上,出现密度跃层,这又会影响各种水文要素的铅直分布和上下水交换。

10、海冰造成的危害有哪些

海冰不仅对海洋水文状况自身,对大气环流和气候变化会产生巨大的影响,而且会直接影响人类的社会实践活动。
例如,它能直接封锁港口和航道,阻断海上运输,毁坏海洋工程设施和船只;俄罗斯北方航线的某些区段,每年通航期仅有2~4 个月。冰山更是航海的大敌,回45000 吨的“泰坦尼克”号大型豪华游船,就是在1912 年4 月14 日凌晨在北大西洋被冰山撞沉的,使1500 余人遇难。中国的海冰也能造成灾害,1969 年2~3 月间,渤海曾发生严重冰封,除了海峡附近外,渤海几乎全被冰覆盖,港口封冻,航道阻塞,海上石油钻井平台被冰推倒,海上航船被冰破坏,万吨级的货轮被冰挟持,答随冰漂流达4 天之久,海上活动几乎全部停止。

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