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图10.14是获得的大量的冰和冰薄了超过80厘米。这是由于主要由基底冰生产起垄和冰冻结和删除的增长。这个薄的导电底部通量大冰是由于强大的表面冷却,通过基底吸积和导致冰增长。基底消融是最大的薄冰完全融化在夏天。冰比20厘米薄升华的影响是由于温暖的冬季积雪表面温度和最小。起垄过程删除大量的薄冰并创建与广泛的冰厚度。量,得到和失去的冰比远小于80厘米厚冰薄的冰。横向融化的冰发生在夏季,当水在冰加热导致相邻,和它的大小取决于垂直冰区域暴露在水。
因此,薄冰的冰层厚度分布占大部分的冰生产和大气和海洋的能量交换。
10.8变形表面雪
雪密度和晶粒尺寸是雪热和光学性质的重要因素。风,一旦雪到达水面,表面加热,以及随后的雪或雨造成的变形雪。蜕变雪是指时间雪晶体结构的变化后,雪已经到了地上。
雪,落在地上已经极低的密度相对于固体冰,洁白如玉雪通常有一个密度范围50到150公斤m3 -因此,刚刚下过雪的最上面一层就是围绕着水晶主要由空气组成。刚刚下过雪在几小时内,改变其物理特性。干雪降落在表面上经常被重新分配。雪会导致磨损和破损的吹雪晶体。破碎的水晶更紧密和粘性比新雪。吹雪是因此更密集的新雪。表面压实的雪风通常开发一个波浪般的外表,被称为雪脊脊。导致雪晶打破另一个因素是额外的雪晶的秋天和上覆的增加体重雪。雪解决的速度每小时约1%,直到密度达到约250公斤m3 -
一旦雪落定成一个即使积雪或成雪堆,变质处理改变了晶体在积雪深度和天气条件。表面的低密度的雪意味着上积雪是彻底弥漫着空气。水分子从晶体的表面从而升华到裹入气,和裹入气迅速变得饱和,在冰饱和蒸汽压力值。
破坏变质作用发生在水分子移动到新位置雪晶为了降低表面自由能。原始的雪晶体通常有一个非常大的表面积比质量,和一个低密度。开尔文的雪可以编写以下方程(5.14 c) aiv哪里雪和蒸汽之间的表面张力,pt是雪密度,和r,当地的雪元素的半径。这个方程表明,当地的曲率是高的,如在一个小水晶或枝状晶体的分支,将当地的平衡蒸汽压高于部分水晶哪里有小曲率。因此破坏变质行为降低表面自由能,因此,通过改变小晶体或饱和蒸汽压断树枝成更大圆形颗粒。破坏变质作用是依赖于温度,变化更迅速地在温暖的雪。具有破坏性的
变质作用主要是重要的在不久之前的时期沉积的雪,和次要的雪密度超过250 g cm-3
递增变质来自蒸汽传输在积雪由于整体垂直温度梯度在雪地里。建设性的变质作用进行更迅速比破坏性的变质作用。由于热传导的穿透海冰在冬天相对温暖的海洋下面,一个温度梯度存在于上覆雪包。在雪中温度梯度引起水蒸气扩散。积雪内部的水汽通量可以写后(3.42),假设间隙空气饱和的水蒸气含量对冰,(4.25)。水蒸气的扩散系数在积雪,D,可以近似(安德森,1976):
p0 = 1000 mb, T0 = 273.15 K, D0 = 9 x 10 ~ 5平方米s”1, n = 14。因为空气可以流通的上部积雪,水蒸气分子从温暖的低层冷晶体的晶体在上层。这导致密度的变化在不同层次上的积雪。较低的层的晶体变得松散,而上层的晶体成为密度和粘合成冰晶之间的硬皮作为债券形式的扩散和沉积。较低的层的密度可能会小于顶层的一半。
长时间温度梯度条件下,较低的层的晶体成为针状的,被称为深度灰白色。由于其低密度和冰晶的精细结构,深度灰白色结构薄弱。继续形成灰白色允许积雪深度解决和成为密度较低的层反复崩溃。深度霍尔发现当温度梯度很大,通常情况相对较浅,冷雪层。形成深度霍尔是一个主要因素在山区雪崩的起始。
融化变质作用发生在融化或降雨导致积雪中液态水的存在。全部或部分在剩余的积雪融水可能保留。如果随后冻结融化,创建一个密集的地壳与雪晶粒尺寸增加。在liquid-saturated雪,雪粒子的熔化温度是推断使用(5.19)和(5.6)
在T0平坦表面的熔化温度。在平衡饱和雪,小颗粒有较低的温度比大颗粒。这将导致小颗粒融化,而大颗粒生长。晶粒生长速度发生在饱和与低水含量比雪雪。
大雪在稀薄的海冰将抑制冰,权衡下来,海水渗透,饱和水平越低。饱和雪将持续寒冷条件下冻结固体。冰从而形成被称为白色的冰,这是密度小于冻结海冰和细粒度的一致性。白色的冰的形成从而限制了海冰的积雪深度。
雪密度的变化与变质作用影响有关热导率的雪。雪的热导率是一个函数的大小、形状和分布的冰晶在积雪中。雪的热导效应结合热传导通过冰晶和封闭气泡,因此积雪的密度的函数。二次热导率和雪密度之间的关系是由日元(1969):
一个= 2.845 x 10 - 6 W m5 K_1公斤。注意表达式(10.21)是一个有效的导电率的影响,包括蒸汽运动在雪地里。从这个表达式,它可以表明,雪的导热系数从0.036增加到0.42 W m - 1 K_1当密度增加,从80年到400公斤m3。导热系数的值对雪冰比小六至八倍。由于其导热系数低,雪是一个很好的绝缘体。只要雪仍然低于冰点,它的绝缘值是伴随着其他一些天然物质,占雪屋的有效性作为一个避难所。
此外,由于海水的比热是大约两倍干雪,湿雪有一个中间值的比热。
10.9冰川
冰川源于深化存款在陆地上的雪。随着雪的加深和变得越来越密集,冰蚀变和运动由于自身的重量和压力。50米的名义深度需要冰存款变成了冰川。
积雪是雪压实密度的550公斤米~ 3。密度的增加是由压力引起的压实和melt-freeze周期在常年积雪。
深陷粒雪,雪粒子之间的债券是通过升华、增加和积雪呈现三维晶格的特点,这一过程被称为烧结。随着烧结的继续,密度增加和间隙空气的体积大大减少。当积雪的密度达到大约820公斤m3,间隙的空气不能流通,空气中含有封闭口袋。在这一点上的积雪已经成为冰川冰。被困气穴提供有用的信息在过去的大气成分。的形成冰川冰是大大加速了融化的存在。融水为雪谷物提供润滑,允许从压力增加包装。此外,融水可能填入空气的口袋,积雪的密度增加。因此融水的存在增加了积雪的密度和允许转换冰川发生在上10米。相比之下,在干燥的积雪冰川冰的转变可能发生在深处的100米。
冰川流下坡的,的情况大陆冰川向外,向海岸线。冰川在不断地运动基底滑移和冰变形。基底滑移是指冰的滑动沿着底层地面的表面质量。由于上覆冰质量的压力,冰川的底部通常在熔点,一层薄薄的液态水作为冰和地面之间的润滑剂。冰变形结果飞机在冰晶体的滑移对压力的反应。冰川运动速度范围从10米高山冰川每年1 - 10公里每年在南极和格陵兰岛的海岸。
冰川冰对海岸线运输流向大海,那里的冰川冰崩裂的冰山。冰山可能成为沉浸在浮冰或漂浮在否则无冰的海洋区域。在北半球,几乎所有的冰山来自格陵兰冰盖。冰山通常是在北大西洋的航道,造成严重的危害。冰山从格陵兰岛被发现旅行之前,南至百慕大融化。冰山是大约90%淹没在海洋的表面。
作为的结果冰川流,大陆冰川可能从海岸延伸的形式扩展数百公里的巨大的冰架在海洋深处,几百米厚。偶尔冰架崩解非常大的冰山,有时多达100公里。巨大的冰山从冰架在埃尔斯米尔岛的北岸加拿大群岛(图10.1 b)被称为冰岛屿,这可能砾石、土壤,甚至植物的表面。
大陆冰川的基地经常躺低于海平面,因为均衡萧条。这种被称为海洋冰川,冰川和被认为是固有的不稳定,容易崩溃。海洋冰层被禁足在床上远低于海平面和浮动接地冰线和有助于大型浮动冰架(图10.15)。唯一的海洋冰层剩余自最后一个冰河时期20000年前是南极西部冰盖(图10.15 b)。水流湍急的
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图10.15海洋冰层(极地研究委员会,1985)。
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图10.15海洋冰层(极地研究委员会,1985)。
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罗斯海Roi
罗斯海Roi
图10.15 b南极西部冰盖,包括罗斯和Filchner-Ronne冰架冰流排水南极西部冰盖在世界上两个最大的冰架(罗斯和Filchner-Ronne)。冰架的稳定性是由海平面,海洋温度,冰堆积速率,运动。海洋冰层可能经历彻底崩溃,由冰架的崩塌。南极西部冰盖被认为已经消失在过去的600000年里,至少有一次当所有其他海洋冰层在当前完全倒塌间冰期大约在18000年前开始。
这片土地南极洲的面积被冰川覆盖约1200万平方公里。据估计,冰的平均深度是近2000,最大深度超过4000米。总量如果融化将提高海平面75米。南极洲包含大约90%的全球冰川质量格陵兰岛,构成大部分的剩余部分。高山冰川可能几公里宽,长度超过100公里,有一个高达1公里的深度。
冰川在几个方面影响海平面。冰川可以提高海平面的崩解。全球海平面将上升5 - 6 m如果南极西部冰盖的彻底崩溃。另一方面,冰川冰的积累最终来源于水从海洋蒸发。因此,冰川冰的体积的增加会降低海水的体积,因此海平面较低。在过去主要的北半球冰期18000年前,冰川冰的体积大于目前的四倍,并估计海平面降低约100米。海平面的变化与海水的体积的变化被称为海面升降变化。自大陆冰川根本不是刚性的,而是塑料和漂浮在半熔化的岩石上,冰川的重量的增加导致大陆陷入了更深的一层半熔化的岩石。相反,海底也会少受重量的冰川冰是在陆地上积累起来的。这种均衡海平面变化与地壳均衡的变化可以部分抵消海平面的海面升降变化。海平面的变化与冰荷载可以从根本上改变海岸线。均衡调整地壳可以延迟一些背后的几千年缓慢的进步和撤退。
笔记
一个全面的参考在冰上热力学、流程和特点是由锁(1990)冰的增长和衰减。
一般参考海冰是海冰的地球物理学,编辑昂特斯坦纳(1986)。
在海冰上的参考热性能小野(1967)。
全面的描述与衰亡的海冰Maykut(1986)地球物理学的海冰。
季节性的概述雪变质是由Colbeck (1982)。
文本处理冰川学包括安德鲁斯(1975)冰川系统:一种方法冰川和他们的物理环境和帕特森(1981)冰川。
问题
1。确定areally-averaged表面反射率光谱中的可见光部分(0.25 - -0.7 pm)以下地域分布的表面类型在北冰洋夏季融冰季节:
冰类型 |
部分地区 |
反照率,ab |
生一年级冰(嗨= 0.3米) |
3% |
0.760 + 0.140, |
裸露的多年冰 |
59% |
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