1912年,英國的大型客輪“鐵達尼”號在北大西洋航途中,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,建立了海冰巡邏機構(gòu),向在大洋上航行的輪船報告冰山源流情況。
我國地處溫帶和熱帶區(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,至于象撞沉巨輪“鐵達尼”號的冰山,在中國的海域是看不到的。
從渤海結(jié)冰談起
每當隆冬降臨,站在渤海之濱極目遠眺,眼前是一片望不到邊的茫茫冰原。詩人們常以“千里冰封”來形容渤海結(jié)冰之雄偉,不過這是一種藝術(shù)夸張。實際上渤海冬季的結(jié)冰,極少達到“千里”的范圍。據(jù)科學考察,渤海沿岸的固定結(jié)冰區(qū)通常只向海里延伸1~5公里,浮冰區(qū)的范圍要更廣一些,但最大也不超30公里。能用“千里冰封”來形容的,本世紀以來恐怕只有1936年1~2月間和1969年2~3月間發(fā)生的兩次特大冰封。當時整個渤海幾乎全被海冰封住了。漁船和進出塘沽、秦皇島等港口的中外輪船,都被凍在海上。估計當時海冰的厚度一般有20~30厘米,最厚可達1米。而由碎冰堆積形成的冰丘,最大者約有三層樓高。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,那不過是小巫見大巫罷了。據(jù)科學家估計,在地球上的南極和北極海洋上,僅常年不化的海冰,大約就有1000萬平方公里。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。它是千萬年來集結(jié)的冰群,常年不化,在平坦地方它的厚度為3~4米,而在多冰群地區(qū)則厚達20~25米以上。南極大陸的98%常年為冰雪覆蓋著,冰蓋平均厚度1~2千米,體積有2850萬立方公里。而周圍海域上的海冰,在冬季,結(jié)冰區(qū)可達2000多萬平方公里,夏季結(jié)冰區(qū)縮小,最小面積時約為350萬平方公里。海冰的厚度僅為1~2米,堆積的冰叢也不過2~3米厚,比北極海冰要薄得多。
冰川、冰架和冰山
極地海冰的來源有二:一是海水凍結(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,當它流到海岸時,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、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。大面積的臺狀冰山,有人把它們稱做“冰島”,可在上面設立漂流科學考察站。冰山的數(shù)量很大,據(jù)估計,在南極輻合線以南,分布有三十來萬個大小冰山,平均重十萬噸,有的重達幾百萬噸。
冰山在向低緯區(qū)移動過程中,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四年,但南極冰山的壽命要比北極的長一些,有些南極大冰山壽命甚至長達十幾年。例如,1967年美國衛(wèi)星開始跟蹤一座南極大冰山,到1979年它還沒有完全融化。1967年開始發(fā)現(xiàn)時,它長達105公里,寬55公里,經(jīng)過十二年它已漂流了二千多海里,長度縮小為74公里,寬度縮小為37公里??磥硭€可能維持好幾年。
海冰與人類的關(guān)系
長期以來,人們從直觀感覺上總認為海冰帶來寒冷和危險,對它沒有好感。其實,和自然界許多事物一樣,海冰的存在有利也有弊,地球上如果沒有這么多冰雪,我們就不會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,無論是大氣還是海洋,都在那里冷卻,再流回到它原來的地方去,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,冷源就會減弱,地球上熱量平衡就會發(fā)生大變化,從而引起地球環(huán)境的一系列鏈鎖反應,造成不堪設想的惡果。這是從整個地球的全局來說的。小而言之,從局部來看,由于海冰的存在,對海洋也有甚大的影響。海冰加強了海洋水層的上下對流,能把上層的溶解氧帶到深層,直至海底;而海底沃泥也會因?qū)α鞅粠У胶Q笊蠈?,因此有海冰的海區(qū),往往海水肥沃,藻類生長茂盛,生物大量繁殖,形成良好的漁場。例如南極沿海,由于海冰存在,魚類豐富,成為舉世矚目的新漁場。
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家,水荒已成為嚴重的社會問題。因此,海冰作為一種豐富的淡水資源而開發(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、美國等,正在研究利用冰山的淡水做為工農(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,減少陽光照射,使冰山融化更慢,同時用幾艘船把冰山順流拖運到岸邊,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、沙特和美國正在做試驗。
此外,極地冰雪在科學上有重大研究價值。南極大陸冰川和北極格陵蘭冰川,是千萬年積雪形成的,因此是地球氣候變遷的見證人。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時的氣候條件、特別是年平均氣溫有關(guān)。因此,只要分析千萬年來相繼堆積起來的冰層,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,可以通過研究冰層的季節(jié)變化,推算出冰層的年代。因為氘的密度變化還與太陽輻射現(xiàn)象有關(guān),由此可以研究太陽活動規(guī)律。還有,人們通過研究冰層中保存的氣泡,了解大氣的成份,和大氣循環(huán)變化等。總而言之,人類對海冰的研究和應用價值的認識,還在不斷深入,隨著科學技術(shù)的發(fā)展,海冰的資源和知識將會更多地為人類服務。