Условия образования донного льда
Обязательное условие образования донного льда — поверхность реки должна быть свободной ото льда, а течение стремительным. Этим и объясняется «секрет» внутриводного льда, появляющегося на реке, как правило, перед началом ледостава и в местах, где течение ускоряется, на перекатах, на порогах. Вероятно образование внутриводного льда в толще воды или на дне и в озерах с сильным волнением.
В движущейся переохлажденной воде появляются кристаллы льда в виде мелких пластинок. Но тепло, выделяющееся при кристаллизации льда, тормозит дальнейшее охлаждение. Только на речных быстринах при интенсивном перемешивании воды возможно еще большее охлаждение. Находящиеся на дне реки камни и другие предметы являются «ядрами кристаллизации», значительно ускоряющие процесс. Металлические конструкции, труб, подводные кабели наиболее подходят для нарастания значительных объемов внутриводного льда. В качестве «ядер» могут выступать и частички ила или песка, поднятые со дна и даже пузырьки воздуха.
Эти губчатые, полупрозрачные, похожие на комки снега, скопления часто выплывают на поверхность в ясную погоду, когда утверждаются первые несомненные признаки зимы — устойчивые заморозки.
Обросшие подводным льдом, как белыми кораллами, поднимаются иногда на поверхность электрические и телефонные кабели и небольшие, плохо закрепленные на дне конструкции. Под массой льда кабели и конструкции могут разрушаться, приводя к ущербу. Но настоящее природное бедствие возникает при выносе течением реки донного льда в те участки, где происходит интенсивное намерзание льда на поверхности. Тогда из-за нагромождения льда образуются зажоры, препятствующие проходу воды, вызывая наводнение зимой.
Как обстоят дела сегодня?
Одни учёные успокаивают нас тем, что наблюдаемое таяние ледников – это нормально, т.к. где-то они исчезают, а где-то – образуются, и таким образом сохраняется баланс. Другие же отмечают, что причины для беспокойства всё же есть, и приводят убедительные доказательства.
Не так давно британские учёные проанализировали 50 млн. спутниковых снимков антарктических ледовых щитов и пришли к выводу, что их таяние происходит очень стремительно. В особенности вызывает опасения гигантский ледник Тоттен, размером сопоставим с территорией Франции. Исследователи заметили, что его подмывают тёплые солёные воды, ускоряя его распад. По прогнозам этот ледник может поднять уровень Мирового океана на целых 2 метра. Предполагается, что и ледник Ларсен Б разрушится к 2020-му году. А ему, между прочим, целых 12 000 лет.
Согласно BBC, в год Антарктида теряет целых 160 миллиардов тонн льда. Причём эта цифра стремительно растёт. Учёные говорят, что не предполагали такого стремительного таяния южных льдов.
Самое неприятное, что сам процесс таяния ледников ещё больше влияет на увеличение парникового эффекта. Дело в том, что ледяные покровы нашей планеты отражают часть солнечного света. Без этого тепло будет задерживаться в атмосфере Земли в больших объёмах, тем самым повышая среднюю температуру. А растущая площадь Мирового океана, воды которого собирают тепло, только усугубит ситуацию. К тому же большое количество талой воды тоже пагубно влияет на ледники. Таким образом, ледяные запасы не только на Антарктиде, но и по всему земному шару, тают всё быстрее и быстрее, что в конечном итоге грозит большими проблемами.
Свойства льда
Самое известное и важное для нас свойство льда – способность относительно легко таять, превращаясь в воду при нулевой температуре. С точки зрения науки, он обладает и другими качествами:. – прозрачностью, способностью хорошо пропускать свет;
– прозрачностью, способностью хорошо пропускать свет;
– бесцветностью – сам по себе лёд не имеет цвета, но может быть окрашен цветными добавками;
– твердостью, способностью сохранять свою форму без наружной оболочки;
– текучестью – но это свойство присуще ему лишь в некоторых модификациях;
– хрупкостью – кусок льда раскалывается даже при незначительном усилии;
– спайностью, т.е. способностью раскалываться по кристаллографическим линиям.
Состав льда отличается высокой степенью чистоты, поскольку в кристаллической решётке нет места посторонним молекулам. Замерзая, вода вытесняет примеси, которые были в ней растворены. Но многие растворённые в воде вещества тормозят замерзание – так, в морской воде лёд образуется при более низкой температуре, чем обычно, соль же при замерзании вытесняется из воды, образуя мелкие солевые кристаллы. При таянии они опять растворяются в воде. По сути, процесс ежегодного замерзания воды поддерживает её самоочищение от различных примесей в течение миллионов лет подряд.
Загадочное природное явление донный лед
Джек Лондон в рассказе «На сороковой миле» описывает странное природное явление на большой реке поздней осенью в ясный морозный день. Хотя, ледяного покрова на реке еще не образовалось, герои рассказа, плывущие в лодке, внезапно оказались окруженные похожей на снег массой рыхлого льда, поднявшегося из глубины реки. Крупные скопления этого льда отчетливо просматривались сквозь прозрачную воду на дне. Что это за явление природы?
Джек Лондон очень верно описал такое явление на реке, как донный лед (шуга, внутриводный лед). Это природное явление известно давно, но очень долго не имело достоверного объяснения.
В XIX веке между физиками Гей-Люссаком и Франсуа Араго был спор. Первый считал вероятным образование только льда у поверхности. Второй полагал, что внутриводный лед может образовываться только на определенной глубине, где, по его мнению, при более медленном течении воды зарождаются молекулы льда меньшей плотности.
Суждение Франсуа Араго порождало сомнение, так как было подмечено, что этот таинственный лед чаще поднимается на поверхность именно на быстринах.
В начале XX века в России была образована при Географическом обществе специальная комиссия по изучению донного льда. Подводный лед приносил немалый вред водопроводным и кабельным коммуникациям, проложенным по дну рек и озер. О результатах первых наблюдений за образованием льда на трубах варшавского водопровода на дне Вислы докладывал в 1895 году на втором Всероссийском водопроводном съезде инженер Н. И. Словиковский. Но прошло еще много лет, прежде чем в 1932 году инженер-гидротехник В. Я. Альтберг издал монографию о явлении донного льда.
Разные гипотезы выдвигались для объяснения внутриводного и донного льда: полагалось, что всплывающие массы рыхлого льда со дна реки, образуются в глубине под действием интенсивного переохлаждения воды в результате лучистого теплообмена с воздухом в морозную погоду….
Что произойдет, если льды Антарктиды растают?
Исследователи считают, что если весь сосредоточенный в Антарктиде лед полностью растает, уровень моря на нашей планете вырастет примерно на 60 метров. В результате такого катаклизма под воду рискуют уйти множество крупных городов, среди которых значатся Лондон, Нью-Йорк, Санкт-Петербург и Сидней. Кроме того, под воду уйдет и часть прибрежных европейских стран, таких, как Нидерланды и Дания. Сама же Антарктида понесет значительные территориальные потери: западная часть континента превратится в архипелаг со множеством островов, сформировав абсолютно новую карту древнего материка.
Антарктида будущего рискует превратиться во вполне комфортный для жизни архипелаг
Согласно официальным данным, на Антарктическом полуострове уже сейчас отмечается появление тундровой зоны. Ученые считают, что в связи с возрастанием средней температуры на планете, на материке вскоре начнут расти деревья, а количество представителей животного мира с каждым днем будет только увеличиваться.
Замерзание водоёмов.
При интенсивном теплообмене и охлаждении вод водоема, но при отсутствии ветра и перемешивания верхних слоем воды образуются первичные кристаллики льда в виде мелких иголочек. Когда вода покрыта ими, кажется, что на её поверхности разлит растопленный жир. Такое состояние водно- кристаллизованной смеси называют «сало». При продолжающемся морозе и безветрии кристаллики смерзаются. Образуется однородный прозрачный кристаллический лед, толщина которого довольно быстро увеличивается. За ясную и морозную ночь толщина такого льда может достичь 2-3 см. При этом, как правило, весь небольшой водоём замерзает единовременно. На крупных озёрах в такую погоду обычно покрываются льдом только мелководные заливы.
Кристаллический лёд в начале зимы наиболее прочный и при толщине 5 см выдерживает вес человека, а при 10 см — снегохода. В озёрах, покрывшихся льдом в морозную, штилевую погоду, подо льдом сохраняется обратная стратификация с относительно тонким подлёдным слоем воды, охлажденной до 0 °С. Если замерзание водоёма происходило в ветреную погоду с перемешиванием и более интенсивной теплоотдачей с водной поверхности, средняя температуры воды в водоеме зимой меньше.
При даже слабом ветре замерзание водоёма начинается с береговых отмелей, выхолаживающейся быстрее из-за малой глубины. Первичные кристаллики сбиваются к урезу и смерзаются, образуя полосы кристаллического льда — забереги, примёрзшие к береговому склону. С усилением мороза забереги расширяются, а открытая поверхность воды сокращается. На крупных и глубоких озёрах и водохранилищах замерзание длительно и проходит разновременно в разных районах.
В формировании ледяного покрова принимают участие всплывающие комья внутриводного льда (шуга) обычно грязно-белого цвета, снежура, образующаяся из снега во взволнованной, ещё не замерзшей водной поверхности. Неровность такого покрова увеличивается, если сильный ветер и колебания поверхности водоёма взламывают ещё не окрепший лед. Он дробится, и трущиеся друг о друга его кусочки превращаются в блинчатый лёд — дискообразные льдинки с выпуклым белым краем смерзшихся ледяных крошек.
Штормовым ветром взламывается и уже достаточно прочный лёд, льдины надвигаются одна на другую и смерзаются в торосы с наступлением менее ветреной, но морозной погоды. На нагонных участках пологого берега из битого льда, шуги и частиц донного грунта в шторм образуются береговые ледяные валы.
Что находится подо льдами Антарктиды?
Антарктический ледяной щит настолько тяжелый, что поверхность самого холодного материка на планете прогнулась под тяжестью веса льда и снега почти на 500 метров. Еще бы: ледяной щит Антарктиды хранит в себе до 90 % всего льда на Земле! В настоящие дни самый холодный материк планеты начинает постепенно открывать миру свои секреты: в результате глобального потепления его поверхность постепенно обнажается, открывая миру неизученные и таинственные территории.
Одним из наиболее интересных открытий стало обнаружение долины под ледником Берд. В настоящее время долина считается самой глубокой точкой, расположенной внутри континента, так как уникальное место находится на глубине 2780 метров.
Озеро Восток, расположенное вблизи одноименной антарктической станции, в настоящее время находится под толщей льда в 4000 метров. Ученые считают, что несмотря на гигантское давление воды в озере, которое приблизительно равно 300 атмосферам, в этом водоеме могут обитать организмы, наделенные по-настоящему уникальными свойствами. Из-за того, что озеро Восток много миллионов лет находилось в изоляции от внешнего мира, местная фауна может радикально отличаться от уже изученной.
Озеро Восток находится прямо под одноименной станцией в Антарктиде
Как изменится сама Антарктида?
Сегодня площадь Антарктиды – 14 107 000 км². Если ледники растают, эти цифры сократятся на треть. Материк станет практически неузнаваемым. Подо льдом находятся многочисленные горные цепи и массивы. Западная часть определённо станет архипелагом, а восточная – останется материком, хотя с учётом подъёма океанических вод долго она такой статус не удержит.
Так будет выглядеть Антарктида. Контуром обведена текущая территория
На данный момент на Антарктическом полуострове, островах и прибрежных оазисах встречаются многие представители растительного мира: цветы, папоротники, лишайники, водоросли, причём последнее время их разнообразие постепенно увеличивается. Там есть и грибы, и некоторые бактерии, а побережья занимают тюлени и пингвины. Уже сейчас на том же Антарктическом полуострове наблюдается появление тундры, и учёные уверены, что с потеплением там будут и деревья, и новые представители животного мира.
Сегодня на территории Антарктиды нет постоянного населения. Там находятся только сотрудники научных станций, а иногда её посещают туристы. С изменением климата, бывший холодный материк может стать пригодным для постоянного проживания человека, но сейчас трудно говорить об этом с уверенностью – всё будет зависеть от сложившейся климатической обстановки.
Как изменится мир вследствие таяния ледников?
Повышение уровня воды в мировом океане
Итак, учёные подсчитали, что после таяния ледяного покрова, уровень мирового океана поднимется почти на 60 метров. А это очень много и будет приравниваться к глобальной катастрофе. Береговая линия значительно сдвинется, и под водой окажется сегодняшняя прибрежная зона материков.
Великий потоп ожидает многие райские уголки нашей планеты
Если говорить о России, то центральная её часть сильно не пострадает. В частности Москва располагается выше текущего уровня моря на 130 метров, так что до неё потоп не доберётся. Под воду уйдут такие крупные города, как Астрахань, Архангельск, Санкт-Петербург, Новгород и Махачкала. Крым превратится в остров – над морем будут возвышаться только его горная часть. А в Краснодарском крае будут затоплены только Новороссийск, Анапа и Сочи. Сибирь и Урал слишком большим затоплениям не подвергнуться – в основном переселять придётся жителей прибрежных населённых пунктов.
Чёрное море разрастётся – помимо северной части Крыма и Одессы приберет ещё и Стамбул. Подписаны города, которые окажутся под водой
Практически полностью исчезнет Прибалтика, Дания и Голландия. В целом такие европейские города, как Лондон, Рим, Венеция, Амстердам и Копенгаген уйдут под воду вместе со всем культурным наследием, так что, пока есть время, обязательно посетите их и запилите фоточки в соцсети, потому что ваши внуки вполне вероятно этого сделать уже не смогут.
Несладко придётся и американцам, которые однозначно останутся без Вашингтона, Нью-Йорка, Бостона, Сан-Франциско, Лос-Анджелеса и ещё многих крупных прибрежных городов.
Что будет с Северной Америкой. Подписаны города, которые окажутся под водой
Климат
Климат и так претерпит неприятные изменения, которые приведут к таянию ледникового покрова. По мнению экологов, льды Антарктики, Антарктиды и те, что находятся на горных вершинах, помогают сохранять температурный баланс на планете, охлаждая её атмосферу. Без них этот баланс нарушится.
Поступление большого количества пресной воды в мировой океан наверняка повлияет на направление крупных океанических течений, которые во многом задают климатические условия во многих регионах. Так что с уверенностью сказать, что станет с нашей погодой, пока нельзя.
Количество стихийных бедствий значительно увеличится. Ураганы, тайфуны и торнадо будут уносить тысячи жизней.
Как ни парадоксально, но вследствие глобального потепления некоторые страны начнут испытывать недостаток пресной воды. И не только из-за засушливого климата. Дело в том, что залежи снега в горах обеспечивают водой обширные территории, а после его таяния такого блага больше не будет.
Экономика
Всё это сильно отразится на экономике, даже если процесс затопления будет постепенным. Взять хотя бы США и Китай! Хочешь не хочешь, но эти страны очень сильно влияют на экономическую ситуацию во всём мире. Кроме проблемы переселения десятков миллионов человек и потери своей столицы, штаты лишатся практически четверти производственных мощностей, что в конечном итоге ударит по мировой экономике. А Китай вынужден будет попрощаться со своими огромными торговыми портами, что уменьшит поступление продукции на мировой рынок в разы.
Что такое ледник, места образования
Как вы уже догадались ледники обычно образуются в местах, где есть много воды и отрицательная температура. Чем ниже температура и дольше сохраняется, тем больше шансов у ледника пожить подольше. Ледники можно встретить в средних и высоких широтах. Где отрицательная температура держится круглый год и выпадает много осадков снега, ледники многие годы накапливают свою массу, например, паковые льды в Северном ледовитом океане или вокруг Антарктиды, а также ледники под землей в зоне вечной мерзлоты, там недра земли всегда при отрицательных температурах или ледники в горах на самых вершинах и на полюсах земли.
(Фото ледника №4)
Как выглядела Антарктида в прошлом?
Несмотря на то, что в настоящее время Антарктида практически полностью представляет собой ледяную пустыню, климат на материке не всегда был таким. Дело в том, что Антарктида когда-то являлась частью гигантского материка Гондваны, обладавщего теплым и влажным климатом. Антарктида прошлого была покрыта дождевыми лесами, хотя уже тогда в южной ее части иногда было довольно холодно и периодически даже выпадал снег. Фауна мезозоя также хорошо была представлена в виде некоторых динозавров, древних птиц и млекопитающих. Так, одной из первых находок антарктических динозавров стал криолофозавр, чья длина достигала 8 метров. Для того, чтобы извлечь останки древнего монстра из многокилометрового льда, исследователям пришлось сначала взорвать вмерзшего динозавра динамитом, и только после этого собрать разлетевшиеся части криолофозавра по горным склонам.
Найденный в Антарктиде криолофозавр совмещает в себе особенности тираннозавров и аллозавров, достигая в длину более 8 метров
Превентивные меры
Остановить таяние вечной мерзлоты практически невозможно, поэтому необходимо снижать риски. Самыми эффективными способами адаптации к изменениям в криолитозоне являются геотехнический мониторинг и превентивные меры по строительству инфраструктуры на тех территориях, которые менее всего подвержены оттаиванию, отмечают ученые из Института мерзлотоведения. Здесь уже создали мерзлотно-ландшафтную карту, которая позволит прогнозировать скорость таяния мерзлоты и определять неподходящие для застройки места.
До конца 2021 года по поручению президента Владимира Путина должна быть запущена национальная система мониторинга состояния вечной мерзлоты. Кроме того, проблема поднимается на законодательном уровне. «В Якутии уже действует свой региональный закон «Об охране вечной мерзлоты». Сейчас на повестке дня стоит принятие закона о вечной мерзлоте на федеральном уровне. Законопроект уже подготовлен Госсобранием Якутии Ил Тумэн», — говорит Александр Акимов, член Совета Федерации от Республики Саха (Якутия).
В Якутске с 27 по 30 сентября прошел III Международный северный форум по устойчивому развитию, основная тема которого — «Изменения климата и реакция многолетней мерзлоты». Идея форума заключается в объединении креативных сил Арктики и Азии в решении проблем устойчивого развития регионов Севера и Арктики. Впервые форум состоялся в 2019 году по инициативе регионального правительства, международной организации северных регионов «Северный форум» и СВФУ имени М.К. Аммосова.
Для Якутии проблема таяния вечной мерзлоты — одна из ключевых на сегодняшний день: республика наиболее подвержена изменениям в криолитозоне. Кроме того, это регион, который наименьшим образом затронут человеческой деятельностью. «Бескрайняя территория Якутии представляет собой мировой экологический резерват и один из ключевых климатических регуляторов всей планеты. На долю Якутии приходятся свыше 30% нетронутой человеком природы в России и около 10% во всем мире, — открыл форум глава Якутии Айсен Николаев. — Мы должны продолжать укреплять баланс, позволяющий реализовать колоссальный экономический и природный потенциал, сохраняя хрупкие северные экосистемы в условиях изменения климата». Руководитель региона подчеркнул, что в глобальной перспективе на Якутию возложены важнейшие экологические функции планетарного масштаба.
Большую заинтересованность к проблеме таяния вечной мерзлоты проявляют не только Россия и другие арктические страны. В этом году в форуме приняли участие около 700 участников со всего мира. «Не стоит забывать о тех горных странах, где есть ледники. Эти страны крайне заинтересованы в сотрудничестве и взаимодействии — на их территории таяние ледников идет быстрыми темпами, — рассказывает Владимир Васильев, исполнительный директор Северного форума. — Есть много южных стран, которые хотят объединиться с арктическими странами и работать совместно в этом направлении. Например, мы общались с коллегами из Швейцарии и Северной Италии — они обеспокоены таянием фрагментарной мерзлоты в Альпах. У Северного форума появился посол доброй воли — итальянский марафонец Паоло Вентурини. Он хочет уговорить руководство своего региона вступить в форум».
В 2023 году в Якутске пройдет Всемирный саммит по вопросам изменения климата и таяния вечной мерзлоты в рамках председательства России в Арктическом совете.
Структура и деформации ледяною покрова.
Ледостав — период неподвижного ледяного покрова. В Ладожском озёре в теплую зиму с малой суммой отрицательных температур воздуха площадь ледяного покрова не превышает 50% площади акватории. В такие зимы теплозапас его водной массы наименьший вследствие особенно интенсивной теплоотдачи с большой открытой водной поверхности. В умеренно холодные зимы почти 100 %-ная покрытость льдом продолжается всего 2 месяца, а в суровые зимы она длится почти 3 месяца.
Скорость нарастания кристаллического слоя льда (вследствие кристаллизации воды на его нижней поверхности) зависит от его теплопроводности и того, насколько интенсивны теплопотери с ледяного покрова в атмосферу при морозе. Чем ниже температура воздуха и продолжительнее морозная погода, тем больше намерзает льда снизу, тем всё более толстым становится кристаллический лед на водоёме, увеличивается теплоизоляция воды под ним.
Как правило, ледяной покров неоднороден и имеет двух- или трёхслойную структуру и покрыт слоем снега неравномерной толщины и плотности. Под весом снега лёд прогибается, трескается, из трещин, рыбацких лунок и майн на лёд вытекает вода, смачивает нижний слой снега и в мороз замерзает. Так образуется водно-снеговой лёд, менее плотный и малопрозрачный белёсого цвета из-за включения пузырьков воздуха и пыли.
В оттепели талая вода с подтаивающего снежного покрова в последующие морозы превращается в снеговой лёд. Он по физическим свойствам сходен с водно-снеговым льдом, но отличается по химическому составу, подобному составу атмосферных осадков. Лёд этих двух видов имеет меньшую теплопроводность и отражающую способность, чем кристаллический лёд, что замедляет утолщение ледяного покрова.
Что такое ледник, как же он образуется?
Возьмем к примеру ситуацию в горах, выпадает много снега, этот снег уплотняется и не успевает растаять за летний период, он превращается в лед, заполняя в горах маленькое углубление. Новорожденный ледничек растет год за годом при длительных похолоданиях и начинает медленно двигаться вниз по склону горы, он вытягивает вниз что-то вроде ледяного языка. Летом это «язык» подтаивает и образует поток воды –это начало ледниковой реки. Верхняя область ледника названа областью питания, то есть накопления льда, а нижнюю часть назвали областью расхода (абляция – отнятие). И вот между ними есть такая узкая зона, которая называется граница питания или равновесия, так как, сколько аккумулируется снега здесь, столько и расходуется летом при потеплении. Эту границу летом очень хорошо видно, внизу язык без снега, а вверху – со снегом. Если граница поднимается вверх год от года, то климат меняется к потеплению, и тогда ледник истончается и отступает вверх. Если же зона равновесия движется вниз, это означает похолодание, то ледник набирает массу, толстеет и вытягивает свой «язык» дальше вниз по склону. Получается ледник – это индикатор изменения климата на земле. Гляциологи – ученые, изучающие и наблюдающие ледники, публикуют свои наблюдения с разных горных районов земного шара.
Что такое лёд?
Прежде всего, следует сказать, что утверждение, будто лёд образуется из воды, не совсем точное. Помимо водяного, существует ещё аммиачный, метановый, а также так называемый «сухой» лёд, который образуется при замораживании углекислоты. Сухим его назвали, так как при таянии он не образует луж: углекислый газ моментально испаряется в атмосферу прямо из замороженного состояния.
Но мы будем говорить только о том льде, который образуется из воды. Его кристаллы характеризуются так называемой гексагональной сингонией, когда все молекулы воды выстраиваются в правильную объёмную решётку, причём одна молекула связана с четырьмя ближайшими. Это строение свойственно многим драгоценным камням и минералам – алмазу, кварцу, турмалину, корунду, бериллу и т.д. Кристаллическая решётка удерживает молекулы на расстоянии друг от друга, поэтому плотность льда меньше, чем плотность воды, из которой он образован. Куски льда плавают на поверхности воды, а не тонут на дне.
Согласно исследованиям, на нашей планете сейчас имеется около 30 миллионов квадратных километров льда. Основное количество сосредоточено на полярных шапках – там толщина ледяного слоя в некоторых местах достигает 4 километров.
Льдину высотой с сорокаэтажное здание извлекли из самых закромов Антарктиды: из купола над озером Восток. Размер образца – 133 с лишним метра, возраст – 567 тыс. лет. Он поможет ученым «реконструировать» климат на древней Земле.
– Льды хранят уникальные данные о том, каким был климат на планете миллионы лет назад. Нижние слои ледников на глубине 3300–3500 метров и более были сформированы многие тысячи и даже миллионы лет назад, – рассказали Metro в пресс-службе Арктического и антарктического научно-исследовательского института.
«Рентген» погоды
Пробы льда в апреле прибудут в Петербург. В лаборатории изменения климата и окружающей среды специалисты ААНИИ изучат состав воды, а также содержание метана и газов во вмерзших пузырьках. Образцы H2O для ученых – кладезь информации. Они помогут определить температуру воздуха, узнать о солнечной и вулканической активности, установить, подвергалась ли наша планета метеоритным дождям.
– Это своего рода фотографии атмосферных изменений того периода. На основе этих уникальных данных можно довольно точно определить, когда началась последняя межледниковая эра, в период которой мы сейчас живем, – объяснили представители института.
Снежная «перезагрузка»
Кроме того, образцы из ледяного панциря озера Восток помогут установить взаимосвязь между температурой и парниковыми газами. Это, в свою очередь, даст более четкие представления о механизмах изменения климата на планете. Существует теория о цикличности «ледникового периода». По мнению ученых, пауза между глобальными похолоданиями увеличилась в два раза. Причина тому – низкий уровень CO2.
– Проверить эту версию поможет лед возрастом 1,5 млн лет. Только по ледяным кернам можно надежно реконструировать газовый состав атмосферы, – сказал директор Арктического и антарктического научно-исследовательского института Александр Макаров. Но это уже планы на следующие экспедиции.
Апокалипсис не за горами
Между тем в текущей ситуации эти данные представляют особую важность. «Непосильными стараниями» человека количество углекислого газа в атмосфере Земли выросло в разы
Если продолжать в том же духе, то катастрофа неминуема.
– Такой концентрации углекислого газа не наблюдалось несколько миллионов лет. Если мы будем поддерживать нынешний уровень диоксида углерода, то через несколько тысяч лет Антарктида растает. Уровень моря может подняться на пять метров за 100–200 лет. Это станет катастрофой для нашей цивилизации, – добавляют в пресс-службе института.
Сценарий пессимистичный, но исправить ситуацию в наших силах, уверены специалисты. Экономия электроэнергии, сокращение автомобилей, отказ от ископаемого топлива – все это положительно скажется на экологии нашей планеты.
Деформации ледового покрова.
Зимой лёд как любое твёрдое тело при охлаждении сжимается. Сжатие больше у верхней поверхности льда, где зарождаются морозные трещины. Нижняя поверхность льда крепко примерзает на мелководьях к грунтам вблизи уреза, поэтому с усилением мороза в трещинах происходит разрыв ледяного покрова, и в расширяющихся до 1-2 м трещинах образуется на воде корка молодого льда. При потеплении лед расширяется, трещины сдвигаются, вызывая торошение молодого льда. Торосы порой достигают высоты 0,5-1,5 м.
Кроме термических деформаций ледяного покрова на озёрах происходят и динамические деформации, вызванные сейшами (стоячими волнами, возникающими в замкнутых или частично замкнутых водоёмах) на открытой воде. На Ладожском озере неоднократно возникало по три трещины вдоль продольной оси и поперёк под действием многоузловой сейши, когда наибольшие изгибы ледяного покрова происходят в прибрежной зоне. При сильном морозе достаточно небольшого изгиба ледяного поля над пучностью сейши, чтобы он треснул.
Таяние льда в водоёмах.
Разрушение ледяного покрова, т. е. вскрытие замерзашего водоема, включает три стадии:
I стадия — таяние снежного покрова. Талая вода пропитывает снег, он темнеет, снижается величина отражающей способности поверхности водоёма, увеличивается поглощение суммарной солнечной радиации, что ускоряет таяние. Вода накапливается на льду, протаивают вдольбереговые трещины, заполняющиеся талой водой. Увеличение расхода воды в притоках приводит к подъему уровня воды в водоёме. Ледяной покров, освободившийся от снега, всплывает. Талая вода с него уходит под лёд. Вдоль берегов образуются закраины у скалистых крутых берегов и более широкие — на мелководьях.
II стадия — активное таяние ледяного покрова. Оно происходит на его верхней поверхности вследствие поглощения льдом солнечной радиации (большая величина радиационного баланса) и турбулентного теплообмена с более тёплым воздухом.
Подтаивает и нижняя поверхность льда вследствие конвективного перемешивания подлёдной воды с нижележащим слоем, нагретым днем проникающей сквозь лед солнечным излучением. Локально оно интенсифицируется динамическим перемешиванием в приустьевых зонах, куда поступают воды притоков. Плотностные течения, несущие теплоту и распространяющиеся из этих зон в подледном слое из-за малой минерализации и плотности вод речного половодья, усиливают подтаивание снизу ледяного покрова. Стаивание льда сверху и снизу уменьшает толщину ледяного покрова примерно на 30 %.
Одновременно таяние происходит внутри пористого водноснегового и прозрачного кристаллического слоев. Оно начинается вокруг содержащихся во льду частиц ионного состава. Образующиеся капли внутрилёдной солоноватой талой воды, поглощающие солнечное излучение, вызывают протаивание вертикальных канальцев диаметром 0,1-1,0 мм между ледяными кристаллами. Это увеличивает рассеяние и поглощение солнечного света в толще льда и ускоряет таяние. Канальца расширяются до 5 мм и более в диаметре, и внутрилёдная вода стекает под лёд, происходит его обессоливание.
Прочность ледяного поля уменьшается настолько, что любая даже небольшая на него нагрузка — ветровое пульсирующее давление сверху или сейшевые колебания воды снизу — разрывает ослабевшие связи между кристаллами льда. Лед рассыпается на отдельные кристаллы диаметром до 5-7 см и длиной 20-30 см и более. В эту стадию выход на лёд крайне опасен.
III стадия — таяние возникающих полей ледяных иглообразных кристаллов и еще не раздробленных льдин. Оно происходит обычно быстро благодаря резкому снижению альбедо смеси воды и ледяных кристаллов, их механическому дроблению волнением и трением друг о друга. Из-за поглощения льдом солнечного излучения весной для его таяния и разрушения в водоёме достаточна в 5 раз меньшая сумма положительных температур воздуха, чем сумма её отрицательных значений зимой для формирования толщи ледяного покрова.
Вскрытие малых озёр, прудов и водохранилищ происходит практически одновременно на всей их акватории. В целом сроки начала ледостава и очищения ото льда озёр и водохранилищ — более поздние, чем на реках. Их запаздывание тем значительнее, чем больше размеры водоёма и меньше его проточность.
Как образуется лёд?
Получить лёд очень просто: нужно всего лишь понизить температуру воды, опустив её ниже нуля градусов. При этом в воде начинается процесс кристаллизации: её молекулы выстраиваются в упорядоченную структуру, называемую кристаллической решёткой. Этот процесс одинаково происходит в морозильной камере, в луже и в океане.
Замерзание всегда начинается с верхнего слоя воды. Вначале в нём образуются микроскопические ледяные иголочки, которые затем смерзаются между собой, образуя своеобразную плёнку на поверхности водяной толщи. В крупных водоёмах ветер колеблет поверхность воды, образуя на ней волны, поэтому замерзание идёт дольше, чем при неподвижной воде.
Если волнение продолжается, плёнки сбиваются в ледяные блины диаметром до 30 сантиметров, которые затем смерзаются в единый слой толщиной не меньше 10 сантиметров. На этот слой, называемый молодиком, впоследствии снизу, а иногда и сверху намерзает новый лёд, образуя достаточн прочный и толстый покров.
Прочность льда зависит от его вида: прозрачный в полтора раза прочнее мутно-белого. Считается, что 5-сантиметровый слой льда уже может выдержать вес человека, а 10-сантимертовый – вес легковой машины. Но всё же нежелательно выходить на лёд водоёма, пока его толщина не достигнет 12-15 сантиметров.