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海冰是由海水直接凍結(jié)而成的咸水冰，一般指后者。廣義的海冰還包括在海洋中的河冰、冰山等。海冰是淡水冰晶、“鹵水”和含有鹽分的氣泡混合體。海冰
由海水直接凍結(jié)而成的咸水冰
基本信息
中文名
海冰
外文名
sea ice
定義
海水凍結(jié)而成的咸水冰
狀態(tài)
淡水冰晶
基本簡介
海冰是海中一切冰的總稱，海洋中的冰主要是由海水凍結(jié)而成的，也有一部分是來自江河注入海中的淡水冰。
海冰是大氣和海洋相互作用的結(jié)果，是在一定的海域中，以內(nèi)能和熱能的轉(zhuǎn)化為主要矛盾，并達(dá)到臨界狀態(tài)（溫度低于海冰的冰點）的產(chǎn)物，其生成、發(fā)展和消融是一個復(fù)雜的物理和化學(xué)過程。海水結(jié)冰時，是其中的水凍結(jié)，而將其中的鹽分排擠出來，部分來不及流走的鹽分以鹵汁的形式被包圍在冰晶之間的空隙里形成“鹽泡”。此外，海水結(jié)冰時，還將來不及逸出的氣體包圍在冰晶之間，形成“氣泡”。
因此，海冰實際上是淡水冰晶、鹵汁和氣泡的混合物。其成分比率隨外界條件（溫度、載荷）、時間和空間等發(fā)生變化。
形成條件
海水結(jié)冰需要三個條件：
1、氣溫比水溫低，水中的熱量大量散失；
物理性質(zhì)
鹽度
海冰的鹽度是指其融化后海水的鹽度，一般為3~7‰左右。海冰鹽度的高低取決于凍結(jié)前海水的鹽度、凍結(jié)的速度和冰齡等因素。凍結(jié)前海水的鹽度越高，海冰的鹽度可能也越高。在南極大陸附近海域測得的海冰鹽度高達(dá)22‰-23‰。結(jié)冰時氣溫越低，結(jié)冰速度越快，來不及流出而被包圍進(jìn)冰晶中的鹵汁就越多，海冰的鹽度自然要大。在冰層中，由于下層結(jié)冰的速度比上層要慢，故鹽度隨深度的加大而降低。當(dāng)海冰經(jīng)過夏季時，冰面融化也會使冰中鹵汁流出，導(dǎo)致鹽度降低，在極地的多年老冰中，鹽度幾乎為零。
密度
純水冰0℃時的密度一般為917kg/m3，海冰中因為含有氣泡，密度一般低于此值，新冰的密度大致為914~915kg/m3。冰齡越長，由于冰中鹵汁滲出，密度則越小。夏末時的海冰密度可降至860kg/m3左右。由于海冰密度比海水小，所以它總是浮在海面上。
熱性質(zhì)
海冰的比熱容比純水冰大，且隨鹽度的增高而增大。純水冰的比熱容受溫度的影響不大，而海冰則隨溫度的降低有所降低。在低溫時，由于其含鹵汁少，因此隨溫度和鹽度的變化都不大，接近于純水冰的比熱。但在高溫時，特別在冰點附近（-2℃），由于海冰中的鹵水隨溫度的升降有相變，即降溫時鹵水中的純水結(jié)冰析出，升溫時冰融化進(jìn)入鹵水之中，從而使其比熱容分別有所減小和增大。其減小和增大值因其鹽度而有極大差異，低鹽時其比熱容小，而高鹽時其比熱容將比純水冰大數(shù)倍，甚至十幾倍。
海冰的融解潛熱也比純水冰的大。海冰的熱傳導(dǎo)系數(shù)比純水冰小，因為海冰中含有氣泡，而空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)是很小的。海冰的熱傳導(dǎo)系數(shù)略大于海水的分子熱傳導(dǎo)系數(shù)，因而海冰限制了海洋向大氣的熱量輸送，而且也使海洋的蒸發(fā)失熱大為減少，從而形成了海洋的保護(hù)層。由于海冰上部的空隙比下層的空隙多，所以其熱導(dǎo)系數(shù)也隨深度，即由冰面向下的厚度而增大，超過1m的海冰其熱傳導(dǎo)系數(shù)就與純水冰相差不大，在表面附近約為純水冰的1/3左右。
海冰的熱膨脹系數(shù)隨海冰的溫度和鹽度而變化。對低鹽海冰，隨著溫度的降低，它開始是膨脹，繼之變?yōu)槭湛s。由膨脹變?yōu)槭湛s的臨界溫度值隨海冰鹽度的增加而降低。對于高鹽海冰，隨溫度降低始終是膨脹的，但膨脹系數(shù)越來越小。海冰的抗壓強(qiáng)度約為純水冰的3/4，這顯然是因其存在許多空隙造成的。
其他物理性質(zhì)
海冰對太陽輻射的反射率遠(yuǎn)比海水的大，海水的反射率平均只有0.07，而海冰可高達(dá)0.5～0.7。由于海冰的覆蓋面積比陸冰還大，故其反射的能量無論對海洋自身或者氣候狀況的影響都是不可忽視的。
基本分類
按發(fā)展階段，可分為初生冰、尼羅冰、餅冰、初期冰、一年冰和老年冰6大類；按運動狀態(tài)可分為固定冰和流動動冰兩大類。固定冰與海岸、海底或島嶼凍結(jié)在一起，能隨海面升降，從海面向外可延伸數(shù)米或數(shù)百千米。流冰漂浮在海面，隨著海面風(fēng)向和海流向各處移動。海冰在凍結(jié)和融化過程中，會引起海況的變化；流冰會影響船艦航行和危害海上建筑物。
按形成和發(fā)展階段
初生冰最初形成的海冰，都是針狀或薄片狀的細(xì)小冰晶；大量冰晶凝結(jié)，聚集形成粘糊狀或海綿狀冰，在溫度接近冰點的海面上降雪，可不融化而直接形成粘糊狀冰。在波動的海面上，結(jié)冰過程比較緩慢，但形成的冰比較堅韌，凍結(jié)成所謂蓮葉冰。
尼羅冰初生冰繼續(xù)增長，凍結(jié)成厚度10cm左右有彈性的薄冰層，在外力的作用下，易彎曲，易被折碎成長方形冰塊。餅狀冰破碎的薄冰片，在外力的作用下互相碰撞、擠壓，邊緣上升形。成直徑為30cm至3m，厚度在10cm左右的圓形冰盤。在平靜的海面上，也可由初生冰直接形成。
初期冰由尼羅冰或冰冰直接凍結(jié)一起而形成厚約10～30cm的冰層。多呈灰白色。一年冰由初期冰發(fā)展而成的厚冰，厚度為30cm至3m。時間不超過一個冬季。老年冰至少經(jīng)過一個夏季而未融化的冰。其特征是，表面比一年冰平滑。
按運動狀態(tài)
固定冰是與海岸、島嶼或海底凍結(jié)在一起的冰。當(dāng)潮位變化時，能隨之發(fā)生升降運動。多于沿岸或島嶼附近，其寬度可從海岸向外延伸數(shù)米甚至數(shù)百千米。海面以上高于2m的固定冰稱為冰架；而附在海岸上狹窄的固定冰帶，不能隨潮汐升降，是固定冰流走的殘留部分，稱為冰腳。擱淺冰也是固定冰的一種。
流（浮）冰，自由浮在海面上，能隨風(fēng)、流漂移的冰稱為流冰。它可由大小不一、厚度各異的冰塊形成，但由大陸冰川或冰架斷裂后滑入海洋且高出海面5m以上的巨大冰體——冰山，不在其列。
流冰面積小于海面1/10～1/8者，可以自由航行的海區(qū)稱為開闊水面；當(dāng)沒有流冰，即使出現(xiàn)冰山也稱為無冰區(qū)；密度4/10～6/10者稱為稀疏流冰，流冰一般不連接；密度7/10以上稱為密集(接)流冰。在某些條件下，例如流冰擱淺相互擠壓可形成冰脊或冰丘，有時高達(dá)20余米。
成長形態(tài)
海面上的浮冰（流冰）并不是一時就能夠形成的，它的形成過程可以分為幾個階段。
初生冰
當(dāng)海上氣溫下降到海水的冰點，或有雪降到低溫的海面上時，海水會開始結(jié)冰。這時結(jié)成的海冰還不是大塊形狀，而是呈針狀、薄片狀、漿糊狀或綿狀。
冰皮
冰皮是由平靜的海面直接冰凍結(jié)成或者是由初生冰繼續(xù)冰凍而成的海面冰層。它的厚度大概是5厘米，比較脆，容易被海面的風(fēng)或海面的水流弄碎，變成長方形的薄冰塊。
尼羅冰
當(dāng)初生冰成長到厚度約有10厘米時，開始變得比較有彈性，但依然容易斷折。
蓮葉冰
蓮葉冰是直徑在30厘米到3米之間，厚度10厘米左右的浮冰。在較為平靜的海面上，初生冰可以直接凍結(jié)為蓮葉冰。而大塊的冰皮或尼羅冰破碎后也可以形成蓮葉冰。蓮葉冰的邊緣由于與其它冰塊碰撞，而形成一圈凸起，而且形狀近似圓形，所以仿佛海面上的一朵朵蓮葉，故稱為蓮葉冰。
灰冰灰白冰和白冰
當(dāng)寒冷持續(xù)時，初生冰、尼羅冰、冰皮和蓮葉冰會混雜在一起，厚度繼續(xù)增加。當(dāng)厚度增加到10至15厘米時，冰面多呈灰色，稱為灰冰。灰冰脆而易斷，受擠壓的時候會折斷而重疊，增加厚度。厚度增加到15至30厘米時，冰塊顏色從灰色過渡到灰白色，稱為灰白冰。而當(dāng)厚度增加到30厘米以上時，色澤變?yōu)榘咨砻姘纪共黄?，形狀也變得不?guī)則了，這時的浮冰稱為白冰。
一年冰
一年冰是指成長期沒有超過一個冬季的白冰，一般厚度在30厘米以上。
多年冰老冰
多年冰是指至少經(jīng)過了一個夏季的海冰。由于經(jīng)過夏天受熱，表面融解再結(jié)冰，使得表面比較光滑。同時，由于夏季融解時冰晶中的鹽泡會融合或析出，老冰的鹽度會比一年冰低，而且隨著年齡遞減。老冰的顏色一般是青色或藍(lán)綠色。
分布
固定冰與海岸、島嶼或海底凍結(jié)在一起，多分布于沿岸或島嶼附近，其寬度可從海岸向外延伸數(shù)米至數(shù)百公里；流（浮）冰自由漂浮于海面，隨風(fēng)、浪、海流而漂泊。
海水具有顯著的季節(jié)和年際變化。北半球冰界以3~4月最大（面積約1100萬平方公里），8~9月最小（約700~800萬平方公里），流冰群主要繞洋盆邊緣流動，多為3~4米厚的多年冰。南半球冰區(qū)以9月最大（面積1880萬平方公里），3月最小（面積約260萬平方公里），多為2~3米厚的一年冰。
因北冰洋四周被大陸包圍著，流冰受到陸地的阻擋，容易疊加擁擠在一起，形成冰丘和冰脊。在北極海域里，冰丘約占40%。北冰洋的白令海、鄂霍次克海和日本海，冬季都有海冰生成；大西洋與北冰洋暢通，海冰更盛。在格陵蘭南部，以及戴維斯海峽和紐芬蘭的東南部都有海冰的蹤跡，其中格陵蘭和紐芬蘭附近是北半球冰山最活躍的海區(qū)。
南極洲是世界上最大的天然冰庫，全球冰雪總量的90%以上儲藏在這里。南大洋上的海冰，不同于格陵蘭冰原上的冰，也不同于南極大陸的冰蓋，只有環(huán)繞南極的邊緣海區(qū)和威得爾海，才存在著南大洋多年性海冰。在冬半年（4~11月），一二米厚的大塊浮冰不規(guī)則地向北擴(kuò)展，把南緯40°以南的南大洋覆蓋了1/3。南極洲附近的冰山，是南極大陸周圍的冰川斷裂入海而成的。出現(xiàn)在南半球水域里的冰山，要比北半球出現(xiàn)的冰山大得多，長寬往往有幾百公里，高幾百米，猶如一座冰島。
影響
對海洋鉛直分布的影響
由于結(jié)冰過程中存在的海水鉛直對流混合常達(dá)到相當(dāng)大的深度，在淺水可直達(dá)海底，從而導(dǎo)致所有海洋水文要素的鉛直分布較為均勻。這一過程又能把表層高溶解氧的海水向下輸送，同時把底層富含浮游植物所需要的營養(yǎng)鹽類的肥沃海水輸送到表層，有利于生物的大量繁殖。因此結(jié)冰冰的海域，特別是極地海域往往具有豐富的漁業(yè)資源。例如南極的鱗蝦和鯨漁場聞名世界，與此即有直接關(guān)系。融冰時，表層會形成暖而淡的水層覆蓋在高鹽的冷水之上，出現(xiàn)密度躍層，這又會影響各種水文要素的鉛直分布和上下水源。
對海洋動力現(xiàn)象的影響
海冰的存在對汐、流的影響極大，它將阻尼位的降落和流的運動，減小差和流速；同樣，也將使波高減小，阻礙海浪的傳播等。
對海水熱狀況的影響
當(dāng)海面有存在時，海水通過蒸發(fā)和湍流等途徑與大氣所進(jìn)行的熱換大為減少，同時由于熱傳導(dǎo)極差，對海洋起著“皮襖”的作用。對太陽輻射能的反射率大，以及其融解潛熱高等，都能制約海水溫度的變化，所以在極地海域水溫年變幅只有1℃左右。
其他影響
極地海冰可形成大洋底層水。特別在南極大陸架上海水的大量凍結(jié)，使冰下海水具有增鹽、低溫從而高密的特點，它沿陸架向下滑沉可至底層，形成所謂南極底層水，并向三大洋散布，從而對海洋水文狀況具有十分重要的影響。
危害
海冰不僅對海洋水文狀況，對大氣環(huán)流和氣候變化會產(chǎn)生巨大的影響，而且會直接影響人類的社會實踐活動。隨著人類海上活動的增加，冬季海冰的危害和威脅也日漸增多。艦船和海港等受海冰危害的形式大致有以下幾種：
1.封鎖港口、航道；
2.堵塞艦船海底門；
4.擠壓損壞艦船；
5.破壞海洋工程建筑物和各種海上設(shè)施；
6.使?jié)O民休漁；
7.船舶積冰。
例如，俄羅斯北方航線的某些段，每年通航期僅有2-4個月。而冰山更是航海的大敵，45000噸的“泰坦尼克”號大型豪華游船，就是在1912年4月14日凌晨在北大西洋被冰山撞沉的，使1500余人遇難；1969年2-3月間，中國渤海曾發(fā)生嚴(yán)重冰封，除了海峽附近外，渤海幾乎全被冰覆蓋，港口封凍，航道阻塞，海上石油鉆井平臺被冰推倒，海上航船被冰破壞，萬噸級的貨輪被冰挾持，隨冰漂流達(dá)4天之久，海上活動幾乎全部停止。渤海在1936年和1947年也曾發(fā)生過相當(dāng)嚴(yán)重的冰情。
發(fā)生實例
1912年由俄國彼得堡開出的海船“圣·安娜”號，在北冰洋上為封海冰所阻，隨冰漂流將近兩年，直到船只完全被冰毀壞。這場災(zāi)難只有兩人獲救。
1969年2～3月，渤海發(fā)生百年不遇的大冰封災(zāi)害，整個渤海被幾十厘米至一兩米、甚至八九米厚的堅冰封堵了50天之久。進(jìn)出天津港的123艘客貨輪中，7艘被海水推移擱淺，19艘被海水夾住不能動，25艘由破冰船破冰后才得以逃脫，5艘萬噸級貨輪螺旋漿被海冰碰壞，1艘巨輪被海冰擠壓破裂進(jìn)水，引水船螺旋漿也被海水碰壞、船體變形，航標(biāo)燈全部被海冰挾走。天津港務(wù)局觀測平臺被海冰推倒，海洋石油1號鉆井平臺支座拉筋被海冰割斷而倒塌，2號鉆井平臺也被海冰推倒。不凍港的塘沽港、秦皇島港遭港也遭海冰災(zāi)害，損失慘重。
美國冰雪資料中心首席科學(xué)家泰德·斯坎伯博士，語出驚人地預(yù)估，2020至2025年北極海冰、2100年南極海冰都將完全消失。美國前副總統(tǒng)戈爾在美國國會針對“解決氣候危機(jī)”及“以綠能重振美國”議題所做的證詞中，曾提及位于南極半島，大小相當(dāng)于北愛爾蘭的威爾金冰架，正在崩解。這項全球震驚的重大發(fā)現(xiàn)，是2009年三月間美國冰雪資料中心與成大團(tuán)隊，運用遙測影像所共同完成的。斯坎伯預(yù)估，2020年至2025年，北極海冰會完全消失。南極海冰的永凍土因較為結(jié)實，大概到2100年以后才會完全消失。一旦南極的永凍土也消失，釋放出來大量的二氧化碳和甲烷，將明顯危害人類的生活。
最顯著的是2007年，海冰范圍比2006年銳減27%，海冰覆蓋面積達(dá)到360萬平方公里的最低值。
2016年1月，山東青島沿海一帶出現(xiàn)4厘米厚海冰。由于白天氣溫尚高，海冰會在一定時間內(nèi)融化，暫未對捕撈和養(yǎng)殖業(yè)造成影響。
監(jiān)測方法
目測法
是海冰監(jiān)測傳統(tǒng)的基本觀測方法。這種方法是根據(jù)海冰觀測規(guī)范規(guī)定，依靠觀測員的眼睛和經(jīng)驗進(jìn)行觀測，如冰量、流冰密集度，流冰冰狀、固定冰狀等。目測法所觀測的內(nèi)容，暫時還不能用其他觀測方法完全代替，并且目測結(jié)果還是遙測法觀測結(jié)果的分析依據(jù)，所以目測法繼續(xù)沿用。
器測法
是同目測法相結(jié)合的方法。這種方法是借助工具和儀器，依靠觀測員的操作和讀數(shù)據(jù)，如冰厚、冰溫、冰密度，堆集高度等。這些數(shù)據(jù)是遙測法觀測結(jié)果進(jìn)行量值定標(biāo)處理的依據(jù)，所以器測法是海冰監(jiān)測的重要方法。
遙測法
是應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)建立的先進(jìn)方法。這種方法可以完全依賴儀器本身進(jìn)行觀測，如利用衛(wèi)星能及時、同步、大范圍觀測海冰。彩色海冰衛(wèi)星圖片則能直觀地一目了然地展示海冰的分布情況。但是對冰厚、冰溫等要素的觀測，暫時遠(yuǎn)不如器測法準(zhǔn)確。
實施海冰的監(jiān)測主要通過設(shè)立沿岸固定觀測站，臨時觀測站和雷達(dá)站及冰情巡視小分隊進(jìn)行觀測；海上建立觀測平臺，使用破冰船和潛水艇進(jìn)行觀測；空中飛機(jī)和天上的衛(wèi)星構(gòu)成立體監(jiān)測系統(tǒng)。所用儀器繁多，簡單的有冰尺、冰鉆、棒狀溫度表、遙測溫度儀等；高技術(shù)的有聲納、雷達(dá)、輻射計、激光剖面儀、立體攝影儀等。在同類儀器中又有好多種，如雷達(dá)中有熒光屏雷達(dá)、合成孔徑圖像雷達(dá)等；輻射計中有可見光與紅外輻射計、掃描式多通道微波輻射計等。我國研制成的紅外輻射計和微波輻射計已應(yīng)用于海冰監(jiān)測工作。
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