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浅析结冰现象

地理组 王秀平

 

2019年春节假期,令人难忘。寒潮来贺春,带来大风、降温、雨雪。从地理学角度来说,这次寒潮天气因聚集在高纬度的冷气团向暖气团猛烈冲击而成,是快行冷锋带来的。寒潮使道路结冰,交通运输受阻,交通事故频发,也使院中的一口养藕的水缸结冰了,可水缸表层水面的中部结冰较薄。池塘沿岸也结冰了,塘中心却没结冰。这些现象背后的地理原理是什么呢?结冰受到哪些因素影响呢?

  1、概念

  我们知道,水在0℃以下由液态变为固态,出现结冰现象。

  2、影响因素

  影响水结冰的因素是温度,自然环境下水温又会受到哪些因素影响呢?影响露天水体,如河流水、湖泊水、海洋水等结冰的因素主要有以下方面。

  (1)气温。以河流和湖泊为例,通常情况下,气温低于0℃,河流和湖泊会出现结冰现象。高纬度地区、高海拔地区、或冬季白昼时间短时、受冬季风影响时,气温较低,水温低较低,河流和湖泊易结冰。当气温低于河流水和湖泊水温度时,水体开始散热,若水温降至0℃以下时,河水和湖水表面则开始结冰。欧洲西部地区因最冷月平均气温大于0℃,河流无结冰期。我国青藏高原地区平均海拔在4000米以上,冬季气温低于0℃,湖泊和河流有结冰现象。我国秦岭—淮河以北地区的河流有结冰期,且纬度越高,结冰期越长,冰层越厚。

  (2)水量和水深。一般情况下,水量越小、水越浅,易结冰;反之,不易结冰。池塘沿岸水量较池塘中心水量小且水较浅,受陆地温度的影响大,陆地的比热容比水的比热容小,降温快,温度低,沿岸水温比塘中心低,因此池塘沿岸水结冰,水面中心则无冰。水缸中水量小,水温受缸体温度影响大,表层水全部结冰,中部离缸体远受影响较少,冰层则较薄。

  (3)水流速度。一般情况下,水的流速快,不易结冰;反之,易结冰。流经加拿大、美国地区的圣劳伦斯河(图1),冬季气温低时,成为“冰冻之河”,但普雷斯科特至康沃尔河段则不易结冰。此河段建有水电站,反映出河流落差较其他河段大,水流速度较快,冬季可能不结冰。

4)风力。风对结冰的影响比较复杂。位于新疆西部的赛里木湖的“冰泡湖”(图2)美景,是在冬季低温时遇大风而成。图2中奇观的形成过程为:受寒潮低温和大风的影响,气温骤降,水温降至冰点以下,湖水冰封的速度远大于气泡上升的速度,气泡被封在蓝冰之中。赛里木湖北部因靠山一侧风力较大,水温下降速度更快,靠近湖区北岸的冰泡较密。如果湖面冰冻后,出现风暴,冰层被刮破,冰块随风移动,遇冷后形成冰坝,原位置水面则重新结冰,形成冰眼(图3)。“冰泡湖”奇观,在世界其他纬度较高的山区湖泊也会出现,如加拿大的亚伯拉罕湖、俄罗斯的贝加尔湖等。以上分析了强冷大风对结冰的影响。但如果水面结冰较薄,大风吹破冰块,水的流动速度增大,则不易结冰。

 

  (5)水的盐度。水的盐度高,不易结冰;反之,易结冰。如渤海沿岸因有河流淡水注入,海水盐度低,海水易结冰,当然也与距离陆地远近、海水深度、水量等有关。同样的道理,咸水湖不易结冰。

  自然界中影响水的结冰因素,还有地形、地热等。

  3、对地理环境的影响

  河流、湖泊和海洋结冰又会对地理环境产生哪些影响呢?

  (1)表面的冰层起到保温作用。冰层相当于玻璃,能使太阳短波辐射进入冰下,并阻挡水体热量散失,同时阻挡冷空气侵入水体,使冰面以下水温高于0摄氏度;

  (2)影响生物生存。冰层会阻挡氧气进入水体,不利于水生生物生存,鱼的饵料匮乏,鱼类存活率较低。同时湖区周围鸟类,因缺少食物,向温暖地区迁徙。

  (3)结冰形成旅游资源,带动当地旅游业发展。

  (4)结冰影响交通运输、水产养殖、渔业捕捞、海上油气开采等。

  (5)结冰与融冰会带来凌汛。有结冰期的河流,在低纬度流向高纬度的河段易发生凌汛。

(谭永胜老师 编校)


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发布时间:2020-06-08 15:24:27
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