雪和冰的密度
它的几何排列晶格结构宽敞,让水的最不寻常的性质有一个固相,比液相密度较低。在0°C,水的密度1000公斤m3,而纯冰(Jh) m3的密度为917公斤。冰漂浮在自己融化,一些物质之一。钻石,锗、镓和铋,所有结构类似冰,也漂浮在自己的液体。想象的阳光闪闪发光的diamond-berg的液体钻石!但这并不是在地球表面的温度和压力。
图2.2块纯冰的密度和水作为温度的函数。这图也说明了不同寻常的淡水密度反演。纯净水有其最大密度在4°C,它变得不那么密集的如下它冷却。原因不是完全理解,但它与刚性氢键的角度,低密度晶格在固相水特征。引用詹姆斯•Trefil“水从未忘记它曾经是冰。”
水的密度继续减少低于0°C过冷的水滴(图2.2)。这个特定于淡水密度反演。在海水中盐含量使它更密集:1028公斤m3的地表水0°C的温度和盐度35 ppt。盐水溶解离子也干扰的分子包装
第二章
温度(°C)
图2.2。密度(a)冰纯水和(b)作为温度的函数在平均海平面压力。最大的淡水密度在4°C。
温度(°C)
图2.2。密度(a)冰纯水和(b)作为温度的函数在平均海平面压力。最大的淡水密度在4°C。
水分子,使其表现得更像一个普通的液体。盐度超过24.7 ppt,密度不断增加,温度降至冰点。这是在世界上大部分的海洋。海水的盐度35 ppt冻结-1.9°C。
一旦结冰,冰像大多数固体,密度增加,随着温度下降;π= 920公斤m3在-23°C(图2.2 b)和值达到922公斤m3最冷的冰被发现,在南极冰盖。冰的密度与压力也略有增加。体积压缩系数约为1.2 X的真空度Pa-1,密度为921公斤负载下的m3 4公里的冰,这是典型的南极东部高原。
的密度的雪小于的水晶冰。雪花是由冰晶的安排,但雪积累在地上是一个多孔介质,主要由空气的口袋。新鲜的,干雪有一个平均密度约100公斤的m3,但这个范围从20到200公斤m3或者更多,这取决于温度、风和水含量在沉积。Densifi-cation发生如雪落定和契约,干雪密度增加到多达400公斤m3在季节性积雪,强风包装。一旦融化季节来临,雪变成饱和从雨中或事件,进一步包装和烧结颗粒增加ca的密度值。500公斤m3。球形填料模型(假设相同,单个球形颗粒和充气孔隙空间)预测的最大密度550公斤m3。液体水或冰refrozen孔隙空间可以进一步提高体积密度。
图2.3说明了这个数据库的平均积雪密度,策划作为每年的一天从多年的函数在黑格冰川雪坑的记录在加拿大落基山脉。数据从三个网站冰川和冰川forefield网站之一。雪的深度
600 550 500 450 400 350 300
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♦2750■2670▲2530米
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图2.3。积雪的平均密度的函数的日子一年从四个网站在加拿大落基山脉的冰川黑格(50.7°N, 115.3°W)。上三个站点的冰川,冰川forefield和下网站。
在这个编译从0.55米到4.32米不等(150 - 2160毫米的水当量)。所有站点的积雪密度的进化是相似的;新鲜的雪密度300 - 350公斤m3落定,仍然是在冬季,密度急剧增加,伴随着温暖的条件和融化的发病。
积累地区的冰川,雪在夏季融冰期存在的经历逐渐过渡到积雪冰川冰。这种转变是伴随着持续的致密化。这个过程是持续的,降雪和积雪之间没有明确的区别。在山地冰川、积雪通常被定义为雪已经持续了至少一个融冰季节。这
描述并不适用极地冰盖然而,没有融化的积雪形式。积雪可以松散密度定义为,多年雪,典型的密度为550 m3到830公斤。上限是定义良好的。这将从积雪过渡到冰,与孔隙空间的闭包。在沿海山的环境温度和积雪率很高,从积雪过渡到冰发生在一年左右。这需要大约2500年在寒冷、干燥的南极东部的高原。
密度的河流,湖泊和海洋冰冰川冰在形成的类似,很少或根本没有充气孔隙空间。然而,可以有液态水的口袋,和海冰包含盐水口袋,给它一个批量盐度海水和淡水冰的盐度之间的中间;5 - 10 ppt是一年级海冰的典型。也有在海冰固体盐沉淀。这些夹杂物可以提高密度,测量值高达940公斤m3。淡水和sea-i ce融化,垂直排水渠道形式,吸收短波辐射可以融化地下冰,冰可以恶化或成为“烂”,与大孔气泡和通道。冰的密度在衰变可以降至700公斤m3在冰表面或更少。
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