1912年,英國(guó)的大型客輪“鐵達(dá)尼號(hào)”在北大西洋航途中,被冰山撞沉,1635人葬身大海,是世界航海史上最慘痛的一次事件。事后,人們?yōu)楸苊忸愃频暮ky重演,建立了海冰巡邏機(jī)構(gòu),向在大洋上航行的輪船報(bào)告冰山源流情況。
我國(guó)地處溫帶和熱帶區(qū)域,每年冬季,只有緯度較高的渤海和北黃海能出現(xiàn)海面結(jié)冰現(xiàn)象,至于像撞沉巨輪“鐵達(dá)尼號(hào)”的冰山,在中國(guó)的海域是看不到的。從渤海結(jié)冰談起
每當(dāng)隆冬降臨,站在渤海之濱極目遠(yuǎn)眺,眼前是一片望不到邊的茫茫冰原。詩(shī)人們常以“千里冰封”來(lái)形容渤海結(jié)冰之雄偉,不過(guò)這是一種藝術(shù)夸張。實(shí)際上渤海冬季的結(jié)冰,從來(lái)沒(méi)有達(dá)到“千里”的范圍。據(jù)科學(xué)考察,渤海沿岸的固定結(jié)冰區(qū)通常只向海里延伸1 km~5 km,浮冰區(qū)的范圍要更廣一些,但最大也不超過(guò)30 km。能用“千里冰封”來(lái)形容的,在2l世紀(jì)以來(lái)恐怕只有1936年1—2月間和1969年2—3月間發(fā)生的兩次特大冰封,當(dāng)時(shí)整個(gè)渤海幾乎全被海冰封住了。漁船和進(jìn)出塘沽、秦皇島等港口的中外輪船,都被凍在海上。估計(jì)當(dāng)時(shí)海冰的厚度一般有20 cm~30 cm,最大可達(dá)1 m厚。而由碎冰堆積形成的冰丘,最大者約有3層樓高。這是已知的渤海歷史上的最大冰情。
但是,要把渤海結(jié)冰與地球上主要的冰雪世界——極地區(qū)域相比,那不過(guò)是小巫見(jiàn)大巫罷了。據(jù)科學(xué)家估計(jì),在地球上的南極和北極海洋上,僅常年不化的那部分海冰,大約就有1000萬(wàn)km2,這還不包括極地大陸上的冰蓋呢!
北極海冰的核心部分是極地冰叢區(qū)域。它是千萬(wàn)年來(lái)集結(jié)的冰群,常年不化,在平坦地方厚度為3 m-4 m,而在多冰群地區(qū)則厚達(dá)20 m~25 m以上。南極大陸的98%常年被冰雪覆蓋著,冰蓋平均厚度1 km-2 km,體積有2 850萬(wàn)km2。而周圍海域上的海冰,在冬季結(jié)冰區(qū)可達(dá)2 000萬(wàn)km2,夏季結(jié)冰區(qū)縮小,最小面積約為350萬(wàn)km2。海冰的厚度僅為1 m~2 m,堆積的冰叢也不過(guò)2 m~3 m厚,比北極海冰要薄得多。
冰川、冰架和冰山
極地海冰的來(lái)源有兩個(gè):一是海水凍結(jié)成的冰,另一種是從極地大陸冰川外流的陸緣冰。在南極大陸和北極的格陵蘭,長(zhǎng)年累月降雪積壓形成的冰蓋,即所謂大陸冰川。由于陸地地形向沿海傾斜,大陸冰川在重力作用下便緩緩向外滑動(dòng),當(dāng)它流到海岸時(shí),便向海上延伸成為陸緣冰。這種陸緣冰有幾十米到幾百米厚不等,其形如懸崖峭壁,在某些沿岸海區(qū)形成“冰架”。這些陸緣冰在風(fēng)、流、浪及熱的作用下,一旦發(fā)生斷裂,便形成在海上漂泊的冰山。冰山的大小不一,形狀各異。大面積的臺(tái)狀冰山,有人把它們稱做“冰島”,可在上面設(shè)立漂流科學(xué)考察站。冰山的數(shù)量很大,據(jù)估計(jì),在南極輻合線以南,分布有20多萬(wàn)個(gè)大小冰山,平均重10萬(wàn)t,有的重達(dá)幾百萬(wàn)噸。
冰山在向低緯區(qū)移動(dòng)的過(guò)程中,由于溫度升高而慢慢融化。據(jù)研究,在大洋上漂流的冰山平均壽命約為4年,但南極冰山的壽命要比北極的長(zhǎng)一些,有些南極大冰山壽命甚至長(zhǎng)達(dá)十幾年。例如,1967年美國(guó)衛(wèi)星開(kāi)始跟蹤一座南極大冰山,到1979年它還沒(méi)有完全融化。1967年開(kāi)始發(fā)現(xiàn)時(shí),它長(zhǎng)達(dá)105 Km,寬55 km,經(jīng)過(guò)12年它已經(jīng)漂流了,長(zhǎng)度縮小為74 km,寬度縮小為37 Km,看來(lái)它還可能維持好幾年。
海冰與人類的關(guān)系
長(zhǎng)期以來(lái),人們從直觀感覺(jué)上總認(rèn)為海冰只帶來(lái)寒冷和危險(xiǎn),對(duì)它沒(méi)有好感。其實(shí),和自然界許多事物一樣,海冰的存在有利也有弊,地球上如果沒(méi)有這么多冰雪,我們就不會(huì)有這種宜人的氣候條件。終年覆蓋著冰雪的兩極地區(qū),乃是地球上的兩大冷源,無(wú)論是大氣還是海洋,都在那里冷卻,再流回到它原來(lái)的地方去,構(gòu)成大氣和海洋的大循環(huán)。這種大氣和海洋大循環(huán)的存在,是維持全球適宜氣候的基本條件之一。如果兩極區(qū)域的冰雪世界遭到破壞,冷源就會(huì)減弱,地球上熱量平衡就會(huì)發(fā)生大變化,從而引起地球環(huán)境的一系列鏈鎖反應(yīng),造成不堪設(shè)想的惡果。這是從整個(gè)地球的全局來(lái)說(shuō)的。小而言之,從局部來(lái)看,由于海冰的存在,對(duì)海洋也有甚大的影響。海冰加強(qiáng)了海洋水層的上下對(duì)流,能把上層的溶解氧帶到深層,直至海底:而海底沃泥也會(huì)因?qū)α鞅粠У胶Q笊蠈?,因此有海冰的海區(qū),往往海水肥沃,藻類生長(zhǎng)茂盛,生物大量繁殖,形成良好的漁場(chǎng)。例如南極沿海,由于海冰存在,魚(yú)類豐富,成為舉世矚目的新漁場(chǎng)。
海冰還是一種有益的資源。隨著工農(nóng)生產(chǎn)的發(fā)展和人類生活的需要,世界上許多國(guó)家已感到水源日益緊張,尤其是那些地處干旱和沙漠地帶的國(guó)家,水荒已成為嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。因此,海冰作為一種豐富的淡水資源而開(kāi)發(fā)利用,已經(jīng)提到議事日程上。沙特阿拉伯、科威特、智利、澳大利亞、美國(guó)等,正在研究利用冰山的淡水作為工農(nóng)業(yè)用水以至飲用水,并且已經(jīng)提出了若干拖運(yùn)冰山的技術(shù)方案。其中比較可行的方案是用大幅白色塑料布把冰山蓋上,減少陽(yáng)光照射,使冰山融化更慢,同時(shí)用幾艘船把冰山順流拖運(yùn)到岸邊,讓冰山在沿岸自然融解,然后用水泵把冰水抽上岸使用。目前,智利、澳大利亞、沙特和美國(guó)正在做試驗(yàn)。
此外,極地冰雪在科學(xué)上有重大研究?jī)r(jià)值。南極大陸冰川和北極格陵蘭冰川,是千萬(wàn)年積雪形成的,因此是地球氣候變遷的見(jiàn)證人。大家知道,雪的水分子中含有極少量的氘原子和氧18,這些元素的密度和當(dāng)時(shí)的氣候條件,特別是年平均氣溫有關(guān)。因此,只要分析千萬(wàn)年來(lái)相繼堆積起來(lái)的冰層,就可以推知兩極地區(qū)的氣候史。另外,冬、夏形成的冰層特性不同,可以通過(guò)研究冰層的季節(jié)變化,推算出冰層的年代。因?yàn)殡拿芏茸兓€與太陽(yáng)輻射現(xiàn)象有關(guān),由此可以研究太陽(yáng)活動(dòng)規(guī)律。還有,人們通過(guò)研究冰層中保存的氣泡,了解大氣的成分和大氣循環(huán)變化等??偠灾祟悓?duì)海冰的研究和應(yīng)用價(jià)值的認(rèn)識(shí),還在不斷深入,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,海冰的資源將會(huì)更多地為人類服務(wù)。