湖水冰冻是从最上层的那个位置开始?其厚度与什么有关?

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Sundayhao海洋生物学博士生

2015-01-25 21:11

湖水可以分为淡水湖和咸水湖,这两类湖水因为性质上的差异,结冰过程有些不同。

1.淡水的结冰过程

上图是纯水的温度与密度关系曲线,可见淡水在4℃时密度最大。在冬天,淡水表面降温,密度加大,当水温降到4℃时,表层水的密度达到最大,因为降温增密作用便开始下沉,下层水被迫上升,这样就产生了上、下对流作用。这种对流作用一直持续到上、下层的水温都达到4℃时为止。此后,表面温度继续下降,但表面的冷水不再往下沉,到了冰点就开始结冰。因此,淡水冰往往局限于表层。

2.咸水的结冰过程

咸水湖的情况可以参考海水的结冰过程,因为海水的冰点受海水的盐度影响(如下图),与淡水有些不同,可以分为两种情况:

(1)对于盐度小于24.7的海水,因为它的最大密度温度在冰点以上,所以当上、下层海水都冷却到最大密度温度以后,只要表面海水再冷却到冰点就可以结冰了。结冰过程与淡水的基本相同,只不过冰点温度会比淡水的低一点。

(2)对于盐度大于24.7的海水,结冰情况就与淡水大不相同了。由于它的最大密度温度在冰点以下,所以海水温度越低,密度就越大。表面海水虽然冷却到了冰点,但表面海水的密度变大,还要下沉,仍不能结冰。只有上、下层海水都冷却到冰点以后,再继续冷却,海面才能结冰。由于大洋海水的盐度一般高于24.7,而且海洋的深度一般都很大,所以海水不容易结冰。而这种海水一旦结冰,表层冰和深层冰的形成是同时开始的,有时深层冰和底层冰甚至比表层冰还要多,也就是说,海水是从上到下一起结冰的。

所以,结冰对于淡水和盐度低于24.7的海水来说是从表层开始的。对于盐度大于24.7的海水,可以说是从水面到降温增密对流可到达的深度内同时开始的。至于冰层厚度,则应该和气温、冻结的时间长短有关。

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超级坏猫喵星通信工程师

2015-01-27 10:05

死亡之指神马概念。。。。

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