Hải dương học đại cương - Chương 7 pptx

Thông thѭӡng, cӵc ÿҥi mұt ÿӝ quan sát thҩy vào cuӕi mùa ÿông, còn cӵc tiӇu - cuӕi mùa hҥ hoһc ÿҫu mùa thu. Tùy thuӝc các nhân tӕ bình lѭu và ÿһc thù ÿӏa phѭѫng cӫa nhӳng quá trình trao ÿәi nhiӋt và ҭm, cӵc ÿҥi và cӵc tiӇu mұt ÿӝ có thӇ xê dӏch vӅ thӡi gian. Dao ÿӝng năm mұt ÿӝ trên mһt ÿҥi dѭѫng thѭӡng bҵng 2 5 ÿѫn vӏ . Dao ÿӝng mұt ÿӝ giӳa các năm thѭӡng tӓ ra lӟn nhҩt ӣ các vùng cӱa sông và do biӃn ÿӝng cӫa dòng nѭӟc sông quy ÿӏnh. t V Nhӳng dao ÿӝng mұt ÿӝ giӳa các năm cNJng có thӇ nhұn thҩy ӣ các biӇn nӝi ÿӏa, ӣÿó quan sát thҩy biӃn thiên nhiӅu năm cӫa nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi, ӣ các vùng cұn cӵc và các dҧi front. Ӣ các phҫn khѫi ÿҥi dѭѫng, dao ÿӝng mұt ÿӝ giӳa cá c năm thѭӡng không lӟn và bҵng 0,4 0,6 ÿѫn vӏ và giҧm dҫn theo ÿӝ sâu. t V Chѭѫng 7 Băng trong ÿҥi dѭѫng 7.1. Phân bӕ băng trên ÿӏa cҫu Băng là mӝt bӝ phұn cҩu thành quan trӑng nhҩt cӫa băng quyӇn và chiӃm nhӳng không gian rӝng lӟn trên mһt Trái Ĉҩt. Băng ӣÿây gӗm băng biӇn, thҧm băng, băng trên vùng núi và băng trong lӟp ÿҩt ÿóng băng vƭnh cӱu. Băng biӇn - ÿó là băng trӵc tiӃp tҥo thành trong khi ÿông lҥnh nѭӟc biӇn. Nhӳng vùng phân bӕ chính cӫa băng biӇn là Bҳc Băng Dѭѫng, các biӇn thuӝc phҫn phía bҳc cӫa Ĉҥi Tây Dѭѫng và Thái Bình Dѭѫng cNJng nhѭ các biӇn bao quanh lөc ÿӏa Nam Cӵc. Nhӡ các hҧi lѭu, băng có thӇ ÿѭӧc mang ÿi hàng trăm, thұm chí nhiӅu nghìn kilômét khӓi nѫi nó ÿѭӧc tҥo thành. Băng là sҧn phҭm tѭѫ ng tá c cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn và vӅ phҫn mình, nó có ҧnh hѭӣng ÿáng kӇ tӟi các quá trình nhiӋt ÿӝng lӵc và muӕi trong ÿҥi dѭѫng, và thông qua cѫ chӃ albeÿô - tӟi sӵ hình thành cân bҵng nhiӋt cӫa khí quyӇn. Nhӳng con sӕѭӟc lѭӧng toàn cҫu vӅ diӋn tích phân bӕ và thӇ tích băng biӇn ÿѭӧc dүn trong bҧng 7.1. Phҧi lѭu ý rҵng nhӳng ѭӟc lѭӧng cӵc tiӇu ӭng v ӟi thӡi k ì cuӕi mùa hҥ và nhӳng ѭӟc lѭӧng cӵc ÿҥi - cuӕi mùa ÿông. Bҧng 7.1. Ѭӟc lѭӧng toàn cҫu vӅ lѭӧng băng trong băng quyӇn Băng DiӋn tích (10 6 km 2 )ThӇ tích ((km 3 ) Thҧm băng Nam Cӵc14 6 1028  Thҧm băng Grinlan 1,8 6 107,2  Băng trên vùng núi 0,35 6 1024,0  Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu8 6 10)5,02,0(  Băng biӇn: Nam bán cҫu, cӵc tiӇu 2,5 3 105  cӵc ÿҥi19 4 105  Bҳc bán cҫu, cӵc tiӇu8 4 107,1  cӵc ÿҥi14 4 107,3  HiӋn nay tӗn tҥi hai thҧm băng lӟn ӣ Nam Cӵc và Grinlan, ÿó là nhӳng khӕi băng (khiên băng) lөc ÿӏa dҫy ÿһc, khәng lӗ sӯng sӳng bên trên ÿҥi dѭѫng. BӅ dày trung bình cӫa các khiên băng bҵng khoҧng 2000 m, trong ÿó ÿӝ cao ÿӍnh vòm băng ӣ Grinlan ÿҥt tӟi 3 000 m, ӣĈông Nam Cӵc - 4000 m. Thҧm băng trên ÿҩt liӅn cӫa Nam Cӵc cùng vӟi thҧm băng liên kӃt cӫa các ÿҧo ven bӡ chiӃm mӝt diӋn tích 13,7 triӋu km 2 , tӭc bҵng 99 % toàn diӋn tích lөc ÿӏa Nam Cӵc. Thҧm băng này chia thành hai phҫn: khiên băng Ĉông Nam Cӵc và khiên băng Tây Nam Cӵc. Khiên băng Ĉông Nam Cӵc là mӝt tháp hình vòm thӕng nhҩt vӟi diӋn tích 10,5 triӋu km 2 . Các dòng băng tӯ ÿѭӡng phân băng di chuyӇn tӟi rìa khiên băng và tҥo thành các ÿӗng băng 313 314 thӅm lөc ÿӏa và các núi băng trôi. Tӕc ÿӝ di chuyӇn băng trung bình ӣ rìa khiên băng bҵng 100 400 m/năm. Khiên băng Tây Nam Cӵc (diӋn tích 3,1 triӋu km 2 ), trѭӟc hӃt gӗm các tháp vòm băng Elswort, Mery Berd và Palmer. ThӇ tích băng Nam Cӵc bҵng 28 triӋu km 3 , trong ÿó phҫn cӫa Ĉông Nam Cӵc là 24,7 triӋu km 3 . Tӕc ÿӝ giáng thӫy khí quyӇn nuôi dѭӥng thҧm băng cӵc tiӇu ӣ vùng trung tâm (gҫn 30 mm/năm) và tăng lên ÿӃn 400 600 mm/năm ӣ vùng ven bӡ. Khiên băng Grinlan chiӃm diӋn tích 1,8 triӋu km 2 . ThӇ tích băng trong ÿó bҵng 2,7 triӋu km 3 , tӕc ÿӝ nuôi dѭӥng cӵc tiӇu ӣ phía bҳc (gҫn 150 mm/năm) và cӵc ÿҥi ӣ phía nam (tӟi 800 mm/năm). Tӕc ÿӝ di chuyӇn băng trung bình bҵng gҫn 20 m/năm. Khiên băng Grinlan ÿã hình thành mӝt ÿӏa hình nӅn ÿáy ÿһc trѭng. Phҫn trung tâm cӫa ÿҧo dѭӟi sӭc nһng cӫa băng ÿã bӏ lún xuӕng dѭӟi mӵc nѭӟc biӇn (ÿӃn 40 m). Ӣ phía nam nӅn ÿáy có cao ÿӝ tuyӋt ÿӕi ÿӃn 1000 m, trong ÿó các khӕi núi kéo dài theo các bӡ tây và ÿông, kӃt quҧ là ÿáy khiên băng có dҥng mӝt chiӃc bát. Nét khác biӋt quan trӑng giӳa hai khiên băng hiӋn ÿҥi là ӣ chӛӣ Nam Cӵc quá trình tích lNJy thêm băng ӣ trên mһt hҫu nhѭ cân bҵng vӟi dòng băng hà, trong khi trên mһt khiên băng Grinlan có mӝt vùng tan băng mҥnh. Xung quanh Grinlan không có nhӳng ÿӗng băng thӅm lӟn, vì vұy khi băng di chuyӇn tӟi bӡ, nó ÿә nhào xuӕng thành nhӳng núi băng trôi. NӃu xuҩt phát tӯ nhӳng sӕ liӋu ѭӟc lѭӧng thӇ tích các khiên băng, dӉ dàng tính ÿѭӧc rҵng sau khi tan khiên băng Grinlan có thӇ làm dâng mӵc nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi lên 8 m, khiên bang Tây Nam Cӵc - 5 6 m, còn khiên băng Ĉông Nam Cӵc - 55 m. Do ÿó, vҩn ÿӅ vӅ cân bҵng khӕi lѭӧng các thҧm băng này trong ÿiӅu kiӋn hiӋn ÿҥi là mӝt vҩn ÿӅ cӵc kì quan trӑng. Ĉáng tiӃc, vӅ vҩn ÿӅ này chѭa có mӝt quan ÿiӇm thӕng nhҩt, mà tӗn tҥi nhӳng quan niӋm ÿӕi chӑi nhau vӅ biӃn thiên khӕi lѭӧng các thҧm băng: tӯ quan niӋm giҧm ÿ áng kӇ, dүn ÿӃn dâ ng mӵc nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi trong thӃ kӍ 20, cho ÿӃn quan niӋm tăng ÿáng kӇ. Ĉó là do chúng ta không có ÿӫ nhӳng dӳ liӋu thӵc nghiӋm cNJng nhѭ các mô hình toán hӑc chѭa hoàn thiӋn ÿӇ cho phép thӵc hiӋn tính toán nhӳng biӃn thiên khӕi lѭӧng các thҧm băng mӝt cách ÿӫ tin cұy. Băng trên núi xét theo thӇ tích và diӋn tích (xem bҧng 7.1) là mӝt bӝ phұn không lӟn c ӫa băng qu yӇn. Ĉһc ÿiӇm quan trӑng cӫa các loҥi băng này là chúng phҧn ӭng nhanh nhҥy vӟi biӃn ÿәi khí hұu. Tӕc ÿӝ di chuyӇn các loҥi băng này cNJng nhѭ tӕc ÿӝ tích lNJy và tiêu tán thѭӡng cao hѫn tӕc ÿӝ cӫa các loҥi băng thҧm. NӃu tҩt cҧ băng núi tan, thì mӵc nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi có thӇ dâng lên khoҧng 1,8 m. Rõ ràng là dao ÿӝng khí hұ u t oàn cҫu thông qua nhӳng biӃn thiên khӕi lѭӧng băng sӁ tác ÿӝng tӟi biӃn thiên mӵc nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi. Thí dө, trong hai thұp niên gҫn ÿây khӕi lѭӧng băng núi, chӫ yӃu ӣ bҳc bán cҫu ÿã giҧm rõ rӋt. Nguyên nhân chính cӫa ÿiӅu này là sӵҩm dҫn cӫa khí hұu. Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu là lӟp ÿҩt ÿá bӅ mһ t lөc ÿӏa c ó chӭa nѭӟc ÿóng băng. Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu bao phӫ khoҧng 20 % bӅ mһt ÿҩt liӅn. Ĉӝ sâu lӟn nhҩt cӫa nó ghi nhұn ÿѭӧc ӣ Xibiri (trên sông Markhô ÿӃn 1 500 m) và ӣ Bҳc Mӻ (tӟi 600 m). Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu ÿѭӧc hình thành trong vòng mҩy nghìn năm gҫn ÿây và ҧnh hѭӣng nhiӅu tӟi nhӳng biӃn ÿәi khí hұu. Tuy nhiên, phҧn ӭng cӫa nó rҩt phӭc tҥp và không ÿѫn trӏ, khó có thӇ dӵ báo. Hӧp phҫn cuӕi cùng cӫa băng quyӇn là thҧm tuyӃt mùa, hàng năm bao phӫ gҫn 100 triӋu km 2 , trong sӕÿó 64 triӋu km 2 (khoҧng 25 % diӋn tích bán cҫu) ӣ bҳc bán cҫu và 36 triӋu km 2 (14 %) ӣ nam bán cҫu. Theo dӳ liӋu vӋ tinh, diӋn tích thҧm tuyӃt trung bình năm ӣ bҳc bán cҫu bҵng gҫn 35 triӋu km 2 và thӡi gian tӗn tҥi cӫa nó bҵng khoҧng 6 tháng. Ӣ nam bán cҫu, nѫi hҫu nhѭ 1/3 thҧm tuyӃt duy trì quanh năm, diӋn tích cӫa nó bҵng gҫn 25 triӋu km 2 , thӡi gian tӗn tҥi lӟn hѫn 8 tháng. Thҧm tuyӃt không nhӳng là chӍ thӏ cӫa khí hұu, mà bҧn thân nó có thӇ có tác ÿӝng mҥnh tӟi dao ÿӝng khí hұu bҵng cách, thí dө, làm thay ÿәi albeÿô mһt ÿҩt. Ngoài ra, khi tuyӃt rѫi trên mһt băng, nó làm thay ÿәi mӝt sӕ tính chҩt cӫa băng, thұm chí khӕi lѭӧng cӫa băng, cho nên nhҩt thiӃt phҧi kӇ tӟi ÿiӅu này trong các tính toán. Thí dө, ӣ cá c vùng bӡ Spitsbecgen và Aliaska lѭӧng tích ÿӑng tuyӃt trên thҧm băng ÿҥt tӟi 150 mm nѭӟc tѭѫng ÿѭѫng. 315 316 7.2. Phân loҥi băng Băng trên ÿҥi dѭѫng và biӇn ÿѭӧc phân biӋt theo mӝt loҥt dҩu hiӋu, trong ÿó nhӳng dҩu hiӋu chính là: nguӗn gӕc xuҩt sinh, ÿӝng lӵc, tuәi và hình thái. VӅ phѭѫng diӋn xuҩt sinh băng ÿѭӧc chia thành băng biӇn, băng lөc ÿӏa và băng sông. Băng bi͋n tҥo thành trӵc tiӃp tӯ nѭӟc biӇn khi nhiӋt ÿӝ nѭӟc giҧm thҩp hѫn ÿiӇm ÿông băng. Nó có thӇ là băng mһt biӇn nӃu ÿѭӧc tҥo thành trong chính lӟp nѭӟc mһt và băng bên trong nѭӟc biӇn. Tính chҩt ÿһc trѭng cӫa các loҥi băng này là có lѭӧng muӕi trong băng. Băng lͭc ÿ͓a tҥo thành tӯ tuyӃt trên ÿҩt liӅn và khi các ÿөn băng vӥ ra sӁÿi vào biӇn dѭӟi dҥng băng hà và tҧng băng. Băng lөc ÿӏa là băng nѭӟc ngӑt, chӭa ít tҥp chҩt và thѭӡng hay có màu xanh lam. Khӕi lѭӧng chính cӫa băng lөc ÿӏa ÿѭӧc gһp thҩy ӣ các bӡ Nam Cӵc. Ӣ Bҳc Ĉҥi Tây Dѭѫng thì gһp ít hѫn, chúng tách ra tӯ các núi băng cӫa Grinlan. Băng sông tҥo thành trong các sông và trong mùa xuân ÿѭӧc mang vào biӇn. Thông thѭӡng loҥi băng này chӭa nhiӅu tҥp chҩt, mӓng hѫn băng lөc ÿӏa và hoàn toàn ngӑt. Khӕi lѭӧng băng sông chӫ yӃu gһp thҩy ӣ các biӇn thuӝc Bҳc Băng Dѭѫng do nhiӅu sông mang vào. Trong mùa hè băng sông tan hӃt. VӅ phѭѫng diӋn ÿӝng lӵc, ngѭӡi ta phân biӋt hai loҥi băng: băng di ÿӝng và băng bҩt ÿӝng. Băng di ÿӝng th ѭӡng gӑi là băng trôi, vì dѭӟi tác ÿӝng cӫa gió và dòng chҧy, chúng di chuyӇn trong thӫy vӵc, ÿôi khi ÿi rҩt xa. Băng gҳn bӡ và ÿөn băng biӇn thuӝc loҥi băng bҩt ÿӝng. Băng g̷n bͥ là băng biӇn gҳn chһt vào bӡ hay thӅm biӇn và chӍ chuyӇn ÿӝng dao ÿӝng thҷng ÿӭng khi mӵc nѭӟc biӇn biӃn ÿәi. Băng này có thӇÿѭӧc tҥo thành tҥi chӛ khi ÿông lҥnh nѭӟc biӇn hay do ÿông kӃt băng trôi. ChiӅu rӝng và chiӅu dài cӫa mҧng băng gҳn bӡ có thӇ tӟi hàng trăm kilômét. Trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp, mҧng băng gҳn bӡ có thӇ bӏ vӥ và ch uyӇn thành băng trôi. Ĉͭn băng là là ÿӗng băng bám lên ÿáy thӅm biӇn, nó thѭӡng tҥo thành tӯ băng trôi. Các ÿөn băng sӁ tҥo thuұn lӧi cho băng gҳn bӡ hình thành. Xét vӅ tuәi, băng biӇn ÿѭӧc chia thành mӝt sӕ giai ÿoҥn. 1. Nhͷng kim băng - ÿó là nhӳng tinh thӇ riêng lҿ lѫ lӱng trong lӟp nѭӟc mһt mӓng. Kim băng là giai ÿoҥn tҥo băng thӭ nhҩt. Khi nӗng ÿӝ các kim băng trong nѭӟc nhiӅu hѫn thì chúng tҥo thành cháo băng - mӝt lӟp hay vӋt ÿұm ÿһc màu xám chì gӗm nhӳng tinh thӇ băng liên kӃt yӃu. Khi tuyӃt rѫi vào nѭӟc ÿang ÿông lҥnh, nó dính vӟi nѭӟc và biӃn thành mӝt khӕi dҥng cháo - b͡t tuy͇t. Mӝt vùng tө tұp cháo băng, bӝt tuyӃt tҥo thành dѭӟi gió lҥnh và sóng hoһc băng tӯ trong lòng nѭӟc nәi lên ÿѭӧc gӑi là cánh ÿӗng băng vөn. 2. Màng băng - giai ÿoҥn tҥo băng thӭ hai, ÿó là lӟp băng mӓng mӅm dày tӯ 10 cm có thӇ uӕn cong trong nѭӟc. Dѭӟi tác ÿӝng gió và sóng, màng băng vӥ ra, tҥo thành các lát băng mӓng kích thѭӟc và hình dҥng khác nhau. 3. Băng non - ÿѭӧc chia thành băng xám có ÿӝ dày 1015 cm và băng trҳng xám ÿӝ dày 15 30 cm. Băng này ít mӅm hѫn màng băng. Nó bӏ gió và dòng chҧy làm vӥ, tҥo thành nhӳng gò băng. 4. Băng m͡t tu͝i - thѭӡng có ÿӝ dày dѭӟi 30 cm, sinh ra chѭa quá mӝt mùa ÿông. Mһt băng thѭӡng bӏ tuyӃt phӫ. Mùa hè ÿӏa hình mһt băng mӝt tuәi rҩt phӭc tҥp. Chӛ trNJng thì chӭa nѭӟc lҥnh và vNJng tuyӃt. 5. Băng già - băng không kӏp tan trong mӝt mùa hè. Băng già lҥi chia thành băng tàn dѭ mӝt tuәi, hai tuәi và nhiӅu tuәi. Băng tàn dѭ mӝt tuәi có ÿӝ dày rҩt khác nhau. ĈӃn mùa tăng trѭӣng mӟi, tùy thuӝc ÿiӅu kiӋn khí hұu, ÿӝ dày băng dao ÿӝng tӯ 0,5 ÿӃn 1,5 m và hѫn. Ĉӝ dày băng hai tuәi và ba tuәi thѭӡng lӟn hѫn 2 m, ӣ các vùng trung tâm Bҳc Băng Dѭѫng tӟi 3,5 4 m. Trong bҧng 7.2 dүn ÿӝ dày ÿһc trѭng cӫa băng ӣ biӇn Baren. Nét khác biӋt chính so vӟi hӋ thӕng phân loҥi băng ÿã dүn theo thành phҫn tuәi là ӣ ÿây băng mӝt tuәi có ÿӫ loҥi, ÿӝ dày cӫa chúng rҩt khác nhau. 317 318 Bҧng 7.2. Ĉӝ dày băng ÿһc trѭng ӣ biӇn Baren Cҩp Thành phҫn tuәi băng Ĉӝ dày trung bình (cm) 1 Màng băng 5,0 2Băng xám 12,5 3Băng trҳng xám 22,5 4Băng mӝt tuәi mӓng 50,0 5Băng mӝt tuәi trung bình 100,0 6Băng mӝt tuәi dày 135,0 7Băng hai tuәi 200,0 8Băng nhiӅu tuәi 300,0 Nét ÿһc trѭng nhҩt trong phân bӕÿӏa lý băng biӇn theo tuәi ӣ thӫy vӵc Bҳc Băng Dѭѫng là tuәi băng trҿ dҫn tӯ tâm khӕi băng ra phía rìa. Ӣ tâm tұp trung chӫ yӃu các loҥi băng hai và nhiӅu tuәi. Mҧng băng ÿһc biӋt lӟn nҵm ӣ vùng gҫn cӵc và làm thành hҥt nhân cӫa vòm băng cӵc. Xung quanh rìa và ngoҥi vi là nhӳng dҧi băng trҿ và mҧnh. VӅ ph ѭѫng diӋn hình thái, băng trôi chia thành các ÿ͛ng băng, ÿó là nhӳng mҧng băng kích thѭӟc lӟn hѫn 20 m bӅ ngang, và băng vͩ, gӗm tұp hӧp nhӳng mҧng băng kích thѭӟc dѭӟi 20 m. Vì mһt băng thѭӡng không bao giӡ bҵng phҷng, nên khi các tҧng băng ÿөng ÿӝ vӟi nhau, chúng bӏ nén và rҥn nӭt, tҥo thành nhӳng gò băng ÿѫn ÿӝc hoһc dѭӟi dҥng các luӕng băng. Gò băng nhô cao trên mһt băng và mӝt phҫn nҵm dѭӟi nѭӟc. Kích thѭӟc các gò băng theo chiӅu thҷng ÿӭng phө thuӝc vào ÿӝ dày các mҧng băng tҥo t hành chúng. Phҫn bên trên nѭӟc cӫa băng già có thӇ cao mӝt sӕ mét, phҫn dѭӟi nѭӟc có thӇ hѫn chөc mét. Mӭc ÿӝ nhiӅu ít các gò băng ÿѭӧc ÿánh giá theo thang 5 cҩp: tӯ cҩp 0 ÿӕi vӟi băng bҵng phҷng ÿӃn cҩp 5 vӟi băng bӏ dӗn thành ÿӕng ÿөn hoàn toàn. Mӝt ÿһc trѭng quan trӑng nӳa cӫa phân bӕ băng trên mӝt thӫ y vӵc nào ÿó là ÿӝ phӫ băng . Nó ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng tӍ sӕ giӳa diӋn tích vùng băng, nѫi băng phân bӕ ít nhiӅu ÿӗng ÿӅu, và diӋn tích toàn vùng ÿang xét. Thѭӡng ÿӝ phӫ băng ÿѭӧc ÿánh giá bҵng cҩp, trong ÿó không băng hoàn toàn chҩp nhұn là cҩp 0, thҧm băng liên tөc - cҩp 10. Ĉӝ phӫ băng là ÿһc trѭng cӵc kì quan trӑng, vì sӵ trao ÿәi năng l ѭӧng giӳa ÿҥi dѭѫng v à khí quyӇn chӫ yӃu thӵc hiӋn ӣ các “cӱa sә” nѭӟc giӳa nhӳng mҧng băng. Trong bҧng 7.3 dүn ѭӟc lѭӧng ÿӝ phӫ băng tháng cӫa thҧm băng Bҳc Băng Dѭѫng và các vùng riêng biӋt cӫa nó. DӉ thҩy rҵng ÿӝ phӫ cӵc tiӇu nhұn thҩy vào tháng 8, và biên ÿӝ năm cӫa ÿӝ phӫ không lӟn, ngoҥi trӯ phҫn Ĉҥi Tây Dѭѫng cӫa Bҳc Băng Dѭѫng. Bҧng 7.3. Ĉӝ phӫ băng (cҩp) trung bình tháng ӣ Bҳc Băng Dѭѫng (theo V.Ph. Zakharov) Tháng Vùng 123456789101112 Bҳc Băng Dѭѫng nói chung 9,7 9,8 9,8 9,7 9,6 9,4 8,9 8,3 8,6 9,1 9,6 9,7 Thӫy vӵc Bҳc Băng Dѭѫng 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,7 9,6 9,6 9,7 9,9 9,9 Thӫ vӵc Bҳc Âu 9,4 9,6 9,6 9,4 9,3 8,7 7,2 4,9 5,9 7,4 8,9 9,4 Tây Bҳc Ĉҥi Tây Dѭѫng 9,7 9,7 9,7 9,6 9,3 8,7 6,8 3,4 1,6 7,5 8,8 9,4 Các biӇn thuӝc thӅm lөc ÿӏa 9,7 9,7 9,7 9,7 9,7 9,5 8,9 6,6 7,3 9,1 9,7 9,7 Quҫn ÿҧo Canaÿa Bҳc Băng Dѭѫng 9,7 9,7 9,7 9,7 9,6 9,5 9,3 7,9 8,4 9,3 9,7 9,7 Sӕ liӋu bҧng này còn cho phép phán xét vӅ diӋn tích vùng nѭӟc thoáng giӳa thҧm băng. Thí dө, trong thӫy vӵc Bҳc Băng Dѭѫng vùng nѭӟc thoáng mùa ÿông, tӭc tӯ tháng 11 ÿӃn tháng 6 chӍ chiӃm 1% toàn diӋn tích. Mùa hҥ nó tăng lên ÿӃn 4 %. Ngoài ra, trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp còn sӱ dөng khái niӋm ÿ͡ phͯ tuy͇t, tӭc lѭӧng tuyӃt trên mһt băng. Ĉӝ phӫ tuyӃt ÿѭӧc ÿo hoһc bҵng thang 3 cҩp (0 - không tuyӃt, 3 - phӫ tuyӃt hoàn toàn), hoһc bҵng ÿѫn vӏ thӇ tích băng tѭѫng ӭng vӟi lѭӧng tuyӃt trong mӝt chu kì thӡi gian ÿang xét. 319 320 Ĉһc ÿiӇm phân biӋt quan trӑng giӳa băng các vùng cӵc bҳc và cӵc nam là thành phҫn tuәi cӫa chúng khác nhau. Trong Bҳc Băng Dѭѫng tҥi thӡi ÿiӇm phát triӇn cӵc ÿҥi thҧm băng thì băng nhiӅu năm bҵng 28 % tәng diӋn tích, băng hai năm - 25 %, băng mӝt tuәi và băng non - 47 %. Xung quanh Nam Cӵc, nhѭÿã biӃt, băng nhiӅu năm thӵc tӃ không gһp thҩy. Ngoài ra, diӋ n tích mà băng hai năm chiӃm cNJng nhӓ hѫn sѫ vӟi ӣ Bҳc Băng Dѭѫng. ĈiӅu này chӭng tӓ vӅ tính әn ÿӏnh cao hѫn cӫa thҧm băng Bҳc Băng Dѭѫng. Băng nhiӅu năm tұp trung trѭӟc hӃt vào vùng xoáy nѭӟc nghӏch, tâm cӫa nó nҵm ӣ khoҧng 77 o N và 150 o W. Băng bӏ cuӕn hút vào xoáy nѭӟc này thì có thӇ trong nhiӅu năm không ra khӓi thӫy vӵc Bҳc Băng Dѭѫng. 7.3. Nhӳng tính chҩt vұt lý và cѫ hӑc cѫ bҧn cӫa băng biӇn 7.3.1. Ĉӝ muӕi cӫa băng Khi nѭӟc biӇn ÿóng băng, do tӕc ÿӝ lӟn lên cӫa các tinh thӇ băng khác nhau, nên giӳa các tinh thӇ hình thành nhӳng khoang hәng chӭa nѭӟc biӇn, gӑi là n˱ͣc mu͙i. Khi nhiӋt ÿӝ giҧm thì càng nhiӅu nѭӟc tӯ nѭӟc muӕi sӁ ÿóng băng và muӕi ÿѭӧc tách ra làm tăng nӗng ÿӝ nѭӟc muӕi còn lҥi, kӃt quҧ là nhiӋt ÿӝ ÿóng băng cӫa nѭӟc muӕi trӣ thành bҵng nhiӋt ÿӝ băng tinh khiӃt xung quanh. NӃu kí hiӋu khӕi lѭӧng muӕi chӭa trong nѭӟc muӕi bҵng , thì ÿӝ muӕi cӫa băng ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng , trong ÿó s M MMS sb / M khӕi lѭӧng băng. Dӳ liӋu quan trҳc cho thҩy rҵng nhiӋt ÿӝ không khí thҩp cùng vӟi tӕc ÿӝ gió lӟn tҥo thuұn lӧi hình thành băng vӟi ÿӝ muӕi cao. Ĉӝ muӕi cӫa băng ÿһc biӋt cao trong trѭӡng hӧp băng tҥo thành tӯ tuyӃt rѫi trên mһt biӇn. Do tính chҩt xӕp cӫa các bông tuyӃt mӝt lѭӧng lӟn nѭӟc biӇn sӁ bӏ giӳ l ҥi tron g băng. Ĉӝ muӕi cӫa băng non phө thuӝc vào tӕc ÿӝ ÿông băng. Băng biӇn tҥo thành tҥi có ÿӝ muӕi 4 6%o, còn khi tҥo thành tҥi có thӇ có ÿӝ muӕi 10 15 %o. Khi ÿӝ dày cӫa băng tăng lên thì tӕc ÿӝ tăng trѭӣng cӫa băng giҧm, phân bӕ các tinh thӇ trӣ nên có trұt tӵ hѫn và các kích thѭӟc lӟn hѫn. Tҩt cҧÿiӅu ÿó tҥo thuұn lӧi cho nѭӟc muӕi thoát ra, hѫn nӳa nӃu nѭӟc muӕi tӯ các lӟp bên trên thoát ra không ÿӫ nhanh thì ÿӝ muӕi sӁ giҧm ÿӃn mӝt tҫng nào ÿó, thҩp hѫn tҫng ÿó nó lҥi tăng do có nhiӅu lӛ hәng và mҥch mao dүn ӣ các lӟp băng dѭӟi (nhiӋt ÿӝ cao) ÿѭӧc ÿә ÿҫy nѭӟc muӕi. C10 $  C40 $  ĈӇ tìm khӕi lѭӧng nѭӟc muӕi có thӇ sӱ dөng tѭѫng quan sau: , n bn S S M M trong ÿó và tuҫn tӵ là khӕi lѭӧng và ÿӝ muӕi cӫa nѭӟc muӕi. Ĉӝ muӕi cӫa nѭӟc muӕi tăng khi nhiӋt ÿӝ băng giҧm. Vì vұy, ÿӗng thӡi vӟi quá trình ÿó là khӕi lѭӧng các tinh thӇ nѭӟc ngӑt tăng và khӕi lѭӧng nѭӟc muӕi trong băng biӇn giҧm. Nhұn thҩy rҵng tӯ khi ÿӝ muӕi cӫa băng ÿҥt tӟi 10 %o, khi ÿӝ muӕi bҵng 20%o. n M  n S C18 $  C6 $  t t 7.3.2. Mұt ÿӝ băng Nhѭÿã nói, băng biӇn là vұt thӇ vұt lý phӭc tҥp, cҩu tҥo tӯ các tinh thӇ băng, nѭӟc muӕi, bӑt khí và nhӳng tҥp chҩt ngoҥi lai khác. Tѭѫng quan giӳa các hӧp phҫn ÿó bҩt biӃn và tùy thuӝc vào nhӳng ÿiӅu kiӋn tҥo băng. Tҩt cҧ ÿӅu ҧnh hѭӣng tӟi mұt ÿӝ trung bình cӫa băng. Tuy nhiên, ҧnh hѭӣng lӟn nhҩt tӟi mұ t ÿӝ băng là cá c bӑt khí, hay nói cách khác, ÿӝ xӕp cӫa băng, ÿѭӧc biӇu thӏ bҵng phҫn trăm cӫa tәng thӇ tích mүu băng không có bӑt khí. Bӣi vì mұt ÿӝ cӫa bӑt khí gҫn 1 000 lҫn bé hѫn mұt ÿӝ băng. Hàm lѭӧng không khí trong băng biӇn có thӇ biӃn ÿәi tӯ 4 ÿӃn 8 13%. Ĉӝ muӕi và nhiӋt ÿӝ băng có ҧnh hѭӣng ít nhҩt tӟi mұt ÿӝ cӫa nó. Tăng ÿӝ muӕi làm tăng mұt ÿӝ băng, giҧm nhiӋt ÿӝ làm tăng mұt ÿӝ băng (bҧng 7.4). 321 322 Bҧng 7.4. Mұt ÿӝ băng biӇn khi không có bӑt khí (kg/m 3 ) NhiӋt ÿӝ C $ S %o 2 4 6 8 10 15 20 23 2 924 922 920 921 921 922 923 923 4 927 925 924 921 923 923 925 925 6 932 928 926 926 926 925 926 926 8 936 932 929 928 928 928 929 929 10 939 935 931 929 929 929 930 930 15 953 944 939 937 935 934 935 935 7.3.3. Nhӳng ÿһc trѭng nhiӋt vұt lý cӫa băng Ĉӝ dүn nhiӋt. Trong thӵc tӃ thѭӡng sӱ dөng ÿӝ dүn nhiӋt riêng cӫa băng biӇn, ÿó là lѭӧng nhiӋt ÿi qua mһt phҷng ÿѫn vӏ trong mӝt ÿѫn vӏ thӡi gian khi graÿien nhiӋt ÿӝ bҵng mӝt ÿѫn vӏ. Ĉӝ dүn nhiӋt cӫa mӝt vұt phӭc tҥp bҩt kì phө thuӝc vào ÿӝ dүn nhiӋt cӫa các hӧp phҫn và sӵ phân bӕ cӫa ch úng. Ĉӕi vӟi băng nѭӟc ngӑt ÿӝ dүn nhiӋt phө thuӝc trѭӟc hӃt vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝ xӕp cӫa băng. Khi không có bӑt khí trong băng hӋ sӕ dүn nhiӋt sӁ tăng khi giҧm nhiӋt ÿӝ. Ĉӝ xӕp tăng thì ÿӝ dүn nhiӋt giҧm. Nѭӟc muӕi chӭa trong băng biӇn làm giҧm ÿӝ dүn nhiӋt mӝt chút. NhiӋt dung. NhiӋt dung riêng cӫa băng là lѭӧng nhiӋt cҫn truyӅn cho mӝt ÿѫn vӏ khӕi lѭӧng băng ÿӇ nhiӋt ÿӝ cӫa nó biӃn ÿәi 1 o C. Ĉӕi vӟi băng nѭӟc ngӑt nhiӋt dung và giҧm tѭѫng ÿӕi yӃu k hi giҧm nhiӋt ÿӝ. Còn nhiӋt dung cӫa băng biӇn phө thuӝc rҩt mҥnh vào nhӳng biӃn thiên nhiӋt ÿӝ mà trong ÿó tѭѫng quan các pha rҳn và lӓng trong băng biӃn ÿәi. Nhӳng biӃn ÿәi pha ÿi kèm vӟi giҧi phóng hay hҩp thө nhiӋt, làm cho nhiӋt dung xác ÿӏnh theo lí thuyӃt bӏ sai. C)J/(g 12, 2 $  C V ì nhiӋt dung riêng cӫa băng biӇn bao gӗm cҧ nhiӋt lѭӧng biӃn ÿәi pha, khá c vӟi nhiӋt dung chҩp nhұn trong vұt lý, ngѭӡi ta thѭӡng gӑi nhiӋt dung băng biӇn là nhi͏t dung hi͏u dͭng. NӃu nhiӋt ÿӝ giҧm, nhiӋt dung sӁ giҧm, nӃu ÿӝ muӕi tăng nhiӋt dung tăng, trong ÿó ÿӝ muӕi ÿóng vai trò chính trong sӵ biӃn ÿәi nhiӋt dung cӫa băng biӇn (bҧng 7.5). Bҧng 7.5. NhiӋt dung hiӋu dөng cӫa băng biӇn, J/(g. o C) oS % C $ T 2 5 10 15 20 5,6 3,25 5,03 7,97 10,87 13,88 10,6 2,31 2,65 3,24 3,83 4,41 15,0 2,14 2,36 2,73 3,10 3,46 NhiӋt lѭӧng nóng chҧy. Lѭӧng nhiӋt cҫn thiӃt ÿӇ nóng chҧy 1 g băng biӇn tҥi nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi ÿã cho gӑi là nhiӋt lѭӧng nóng chҧy và là tәng cӫa nhiӋt lѭӧng chi trӵc tiӃp cho nóng chҧy băng tinh khiӃt chӭa trong băng biӇn và nhiӋt lѭӧng chi phí ÿӇ làm tăng nhiӋt ÿӝ băng và nѭӟc muӕi ÿӃn nhiӋt ÿӝ nóng chҧy hoàn toàn băng biӇn. Tҥi cùng mӝt ÿӝ mu ӕi, nh iӋt lѭӧng nóng chҧy tăng khi nhiӋt ÿӝ giҧm. Khi nhiӋt ÿӝ cӕÿӏnh, nhiӋt lѭӧng nóng chҧy giҧm khi ÿӝ muӕi tăng, ngoài ra lѭӧng giҧm này sӁÿһc biӋt ÿáng kӇÿӕi vӟi nhӳng giá trӏ nhiӋt ÿӝ băng gҫn bҵng 0 o C. 7.3.4. Nhӳng tính chҩt cѫ hӑc cӫa băng Nhӳng tính chҩt cѫ hӑc cӫa băng biӇn ÿѭӧc hiӇu là khҧ năng cӫa nó chӕng lҥi tác ÿӝng cӫa các lӵc cѫ hӑc tӯ bên ngoài lên nó. Nhӳng lӵc ÿó gây nên biӃn ÿәi trҥng thái ban ÿҫu cӫa băng, tӭc làm biӃn dҥng băng và thѭӡng ÿѭӧc biӇu diӉn bҵng ӭng lӵc V , tӭc lӵc tѭѫng ӭng vӟi mӝt ÿѫn vӏ diӋn tích. Ngѭӡi ta phân biӋt mӝt sӕ dҥng biӃn dҥng ÿһc trѭng: - Bi͇n d̩ng dãn, khi dѭӟi tác ÿӝng cӫa ngoҥi lӵc mүu băng bӏ kéo dài ra, còn biӃn dҥng ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng ÿӝ kéo dài tѭѫng ÿӕi cӫa mүu băng này; - Bi͇n d̩ng nén, khi dѭӟi tác ÿӝng cӫa ngoҥi lӵc mүu băng bӏ nén, biӃn dҥng nén ÿѭӧc xác ÿӏnh thông qua ÿӝ nén tѭѫng ÿӕi; 323 324 - Bi͇n d̩ng tr˱ͫt, khi dѭӟi tác ÿӝng cӫa ngoҥi lӵc các lӟp băng dӏch chuyӇn mӝt góc nào ÿó tѭѫng ÿӕi so vӟi nhau; - Bi͇n d̩ng cong, là mӝt dҥng biӃn dҥng phӭc tҥp trong ÿó mӝt phҫn các lӟp cӫa mүu băng dãn và mӝt phҫn khác bӏ nén lҥi. BiӃn dҥng cong ÿѭӧc biӇu diӉn hoһc thông qua góc uӕn cong, hoһc thông qua ÿҥi lѭӧng uӕn cong tѭѫng ÿӕi. Ngѭӡi ta phân biӋt ba giai ÿo̩n bi͇n d̩ng cӫa băng biӇn: I - biӃn dҥng ÿàn hӗi, II - biӃn dҥng dҿo, III - biӃn dҥng phá hӫy (hình 7.1). BiӃn dҥng ÿѭӧc gӑi là ÿàn h͛i nӃu sau khi kӃt thúc tác ÿӝng cӫa lӵc, băng trӣ vӅ trҥng thái trѭӟc ÿây. Giӳa ӭng lӵc V và biӃn dҥng H phҧi thӓa mãn mӕi liên hӋ tuyӃn tính dҥng H V E , ӣÿây hӋ sӕ tӍ lӋ, gӑi l à mô ÿun ÿàn h͛i hay mô ÿun Young.E Gi ai ÿoҥn ÿàn hӗi là giai ÿoҥn biӃn dҥng ÿҫu tiên và diӉn ra vӟi nhӳng tҧi trӑng bé, thѭӡng không quá 5,0 V N/m 2 . Ĉӝ ÿàn hӗi cӫa băng biӇn chӫ yӃu ÿѭӧc quyӃt ÿӏnh bӣi ÿӝ ÿàn hӗi cӫa pha rҳn, nó phө thuӝc không nhiӅu vào nhӳng nguyên nhân bên ngoài. Sӵ hiӋn diӋn cӫa pha lӓng (nѭӟc muӕi) trong băng làm thay ÿәi cҩu trúc hình hӑc cӫa băng và dүn tӟi làm biӃn ÿәi các tính chҩt ÿàn hӗi cӫa nó, nhӳng thay ÿәi cҩu trúc càng lӟn thì tính ÿàn hӗi càng biӃn ÿәi ÿán g kӇ. Trong ÿiӅu kiӋn nhiӋt ÿӝ thҩp, ҧnh hѭӣng cӫa nhӳng nhân tӕ này không ÿáng kӇ. Hình 7.1. Các giai ÿoҥn biӃn dҥng cӫa băng biӇn: ÿàn hӗi (I), dҿo (II), phá hӫy (III) Trӏ sӕ cӫa mô ÿun Young phө thuӝc vào dҥng biӃn dҥng cNJng nhѭ vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi ҧnh hѭӣng tӟi các tính chҩt ÿàn hӗi cӫa băng. Mô ÿun Young có biӃn trình năm khá rõ (hình 7.2). Ӣ giai ÿoҥn tăng trѭӣng ÿӝ dày băng ÿҫu tiên, mô ÿun Young không biӃn ÿәi, mùa hè nó giҧm ÿӝt ngӝt, gҫn hai lҫn. Giai ÿoҥn biӃn dҥng tiӃp theo là bi͇n d̩ng d̓o, xҧy ra khi tăng ӭng lӵc vѭӧt quá giӟi hҥn ÿàn hӗi cho phép. Giai ÿoҥn này có ÿһc trѭng là mӕi liên hӋ giӳa ӭng lӵc và biӃn dҥng trӣ nên phi tuyӃn, do ÿó, sau khi loҥi bӓ tҧi trӑng băng không trӣ vӅ trҥng thái ban ÿҫu. ChӍ có thӇ làm cho nó trӣ vӅ trҥng thái ban ÿҫu nӃu ÿһt vào nó mӝt lӵc hѭӟng ngѭӧc chiӅu. Ӣ giai ÿoҥn này, t ӕc ÿӝ biӃn dҥng băng phө thuӝc vào tҧi trӑng ÿһt lên nó - tҧi trӑng càng lӟn thì băng biӃn dҥng càng nhanh. Hình 7.2. BiӃn trình năm cӫa mô ÿun ÿàn hӗi Young Giai ÿoҥn biӃn dҥng cuӕi cùng cӫa băng - giai ÿo̩n phá hͯy, có ÿһc trѭng là trong băng diӉn ra nhӳng biӃn ÿәi không thӇÿҧo ngѭӧc dѭӟi dҥng nhӳng vӃt nӭt vi mô, kӃt quҧ là không thӇ loҥi trӯ ÿѭӧc biӃn dҥng dѭ. Nhӳng biӃn dҥng dҿo tăng lên và chuyӇn sang dòng chҧy, kӃt thúc bҵng sӵ phá hӫy. Ӣÿây nhӳng tham sӕ rҩt quan trӑng là các sӭc bӅn tӟi hҥn cӫa băng, chúng ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng n hӳng ӭng lӵc dүn tӟi phá hӫy băng. Vӟi tӯng dҥng biӃn 325 326 dҥng, nhӳng tham sӕ này có các trӏ sӕ cӫa mình, phө thuӝc rҩt mҥnh vào nhiӋt ÿӝ, ÿӝ muӕi, ÿӝ xӕp, cҩu tҥo và dҥng tinh thӇ. Sӭc bӅn tӟi hҥn cӫa biӃn dҥng nén có trӏ sӕ lӟn nhҩt, ӭng lӵc nén ÿҥt trӏ sӕ khoҧng 30 N/cm 2 . Sӭc bӅn tӟi hҥn cӫa biӃn dҥng cong và biӃn dҥng dãn có trӏ sӕ nhӓ hѫn gҫn hai lҫn và sӭc bӅn biӃn dҥng trѭӧt còn nhӓ hѫn nӳa. 7.4. BiӃn ÿәi ÿӝ dày băng do các quá trình nhiӋt 7.4.1. Sӵ tăng trѭӣng ÿӝ dày băng Do sӵ nguӝi lҥnh cӫa lӟp mһt biӇn tӟi nhiӋt ÿӝ ÿông băng, lѭӧng mҩt nhiӋt vào khí quyӇn tiӃp theo xҧy ra nhӡ nhiӋt lѭӧng giҧi phóng ra trong khi ÿông lҥnh nѭӟc. Sau khi ÿã tҥo thành màng băng mӓng, thì sӵ gia tăng ÿӝ dày tiӃp tөc cӫa nó diӉn ra do hiӋu giӳa các dòng nhiӋt tӯ băng mҩt vào khí quyӇn và tӯ nѭӟc ÿi vào băng. Vì dòng nhiӋt ÿi lên trên qua băng tӍ lӋ vӟi ÿӝ dүn nhiӋt cӫa băng và graÿien nhiӋt ÿӝ zT / ww , phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt tҥi biên dѭӟi cӫa băng có thӇ ÿѭӧc biӇu diӉn dѭӟi dҥng sau: ĭ z T t M L  w w w w * O , (7.1) trong ÿó  * L nhiӋt lѭӧng tinh thӇ hóa, M khӕi lѭӧng băng ÿã ÿѭӧc tҥo thành,  O hӋ sӕ dүn nhiӋt cӫa băng, ĭ dòng nhiӋt tӯ nѭӟc ÿi vào băng. Khó khăn cӫa viӋc giҧi phѭѫng trình (7.1) là ӣ chӛ các dòng nhiӋt ӣ vӃ phҧi phө thuӝc không chӍ vào nhӳng ÿiӅu kiӋn bên ngoài, mà còn vào biӃn ÿәi ÿӝ dày băng. Do nhiӋt dung cӫa băng mà dòng nhiӋt trong băng biӃn ÿәi vӅ biên ÿӝ và dӏch pha, do ÿó trҳc diӋn nhiӋt ÿӝ theo phѭѫng thҷng ÿӭng không phҧi là tuyӃn tính. ĈӇ tính ÿѭӧ c trҳc diӋn ÿó, n gѭӡi ta xuҩt phát tӯ phѭѫng trình dүn nhiӋt, trong trѭӡng hӧp thҧm băng ÿӗng nhҩt phѭѫng ngang phѭѫng trình này có dҥng z I z T t T c )( w  w w w w w O U , (7.2) trong ÿó  I công suҩt cӫa các nguӗn nhiӋt trong băng - thѭӡng ngѭӡi ta hiӇu ÿó là sӵ hҩp thө bӭc xҥ sóng ngҳn trong bӅ dày băng. Ĉӝ dүn nhiӋt cӫa băng biӇn phө thuӝc vào hàm lѭӧng cӫa pha lӓng trong băng, do ÿó, vào nhiӋt ÿӝ cӫa nó. Vì phѭѫng trình (7.2) là phѭѫng trình phi tuyӃn, nên bài toán tìm nghiӋm giҧi tích cӫa nó cӵc kì phӭc tҥp. ViӋc xác ÿӏnh dòng nhiӋt tӯ nѭӟc ÿi vào bă ng cNJn g không kém phҫn khó khăn. Dòng nhiӋt này tӍ lӋ vӟi graÿien nhiӋt ÿӝ thҷng ÿӭng ӣ phía dѭӟi băng và hӋ sӕ dүn nhiӋt rӕi phө thuӝc mҥnh vào sӵ mһn hóa nѭӟc trong khi tҥo băng. Các thành viên cӫa ViӋn hàn lâm Nga Liame và Clayperon lҫn ÿҫu tiên năm 1831 ÿã nhұn ÿѭӧc nghiӋm giҧi tích cӫa phѭѫng trình (7.1) ÿӇ tính ÿӝ dày băng h vӟi 0 ĭ . Năm 1891, Stephan công bӕ mӝt cách giҧi tѭѫng tӵ vӟi 0 ĭ và giҧ thiӃt vӅ các tham sӕ nhiӋt vұt lý cӫa băng biӇn không ÿәi, khi ÿó nghiӋm có dҥng ³  t tdtLhth 0 *2 0 )()(/2)( TUO , (7.3) ӣÿây ÿӝ dày băng tҥi thӡi ÿiӇm ban ÿҫu,  0 h  T nhiӋt ÿӝ ÿông băng cӫa nѭӟc. NhiӋt ÿӝ mһt băng có mһt trong công thӭc này gҫn bҵng nhiӋt ÿӝ không khí và vì vұy thѭӡng ÿѭӧc thay thӃ bҵng nhiӋt ÿӝ không khí. Nhѭng khi có tuyӃt trên băng thì ÿiӅu kiӋn này sӁ không thӓa mãn, vì ӣ phía dѭӟi tuyӃt nhiӋt ÿӝ băng tăng lên, tuyӃt càng dày và càng xӕp thì tăng càng nhiӅu. Khi không có dòng nhiӋt tӯ nѭӟc, công thӭc (7.3) cho phép dӉ dàng xác ÿӏnh sӵ gia t ăng ÿӝ dày băng phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ cӫa nó. Ӣÿây quá trình ÿѭӧc xem là tӵa dӯng, tӭc biӃn thiên trӳ lѭӧng nhiӋt cӫa băng là mӝt ÿҥi lѭӧng rҩt bé tӯ dòng nhiӋt qua băng. Nhӳng ÿiӅu kiӋn nhѭ vұy xҧy ra vӟi băng ÿӝ dày nhӓ hoһc là nhiӋt ÿӝ mһt băng ÿѭӧc giӳ không ÿәi. NӃu kӇ thêm tính không dӯng cӫ a qu á trình, có dòng nhiӋt tӯ nѭӟc ÿi vào băng, ҧnh hѭӣng cӫa tuyӃt tӟi nhiӋt ÿӝ băng và các nhân tӕ khác, thì bài toán thӵc sӵ không thӇ giҧi giҧi tích. Vì vұy, trong thӵc tӃ ngѭӡi ta thѭӡng sӱ dөng nhӳng nghiӋm gҫn ÿúng hoһc nhӳng công thӭc thӵc nghiӋm. 327 328 Thí dө, Iu.P. Ĉoronhin ÿã ÿӅ xuҩt mӝt giҧn ÿӗ chuyên dөng (hình 7.3) ÿӇ ÿѫn giҧn hóa viӋc tính gia tăng ÿӝ dày băng khi 0 ĭ và oS % 5 . Khi xây dӵng giҧn ÿӗ ÿã chҩp nhұn rҵng ÿӝ dүn nhiӋt cӫa lӟp tuyӃt ÿӝ dày dѭӟi 10 cm và tӯ 10 ÿӃn 25 cm tuҫn tӵ bҵng 0,251 và 0,293 W/(m. o C). Trên trөc ngang cӫa giҧn ÿӗ ÿһt các giá trӏ tәng nhiӋt ÿӝ - ngày ÿông lҥnh và ÿӝ dày băng. Tuҫn tӵ sӱ dөng giҧn ÿӗ ÿѭӧc nêu trong khóa chӍ dүn. Hình 7.3. Giҧn ÿӗ ÿӇ tính gia tăng ÿӝ dày băng (theo Iu.P. Ĉoronhin) Theo giá trӏ sӕ nhiӋt ÿӝ - ngày ÿông lҥnh ¦  SS TT )(( T nhiӋt ÿӝ mһt tuyӃt bҵng nhiӋt ÿӝ không khí), ngѭӡi ta dõi thҷng ÿӭng lên tӟi ÿѭӡng 6 M , trên trөc tung sӁ tìm ÿѭӧc giá trӏ . Theo ÿӝ dày băng ÿã biӃt, tҥi ÿҫu thӡi ÿiӇm ÿông băng trên trөc tung, ngѭӡi ta tìm giá trӏ . Sau ÿó, theo ÿҥi lѭӧng và ÿѭӡng c ong ÿӕi vӟi cùng ÿӝ dày tuyӃt trên trөc hoành ngѭӡi ta tìm ÿѭӧc ÿӝ dày mӟi cӫa băng . Thí dө, nӃucm, cm và , thì ÿӝ dày mӟi cӫa băng xác ÿӏnh theo giҧn ÿӗ sӁ là cm. 1 a S h S 2 a S h h 21 aa  95 80 0 h 15 S h h C22 $ T Trong sӕ nhӳng c ông thӭc thӵc nghiӋm, ÿѭӧc dùng rӝng rãi nhҩt là công thӭc cӫa N.N. Zubov do ông ÿӅ xuҩt ÿӇ xác ÿӏnh ÿӝ dày băng ӣ Bҳc Băng Dѭѫng: ¦  Rhth 8)25( 25)( 2 0 , (7.4) trong ÿó ¦ R sӕ lѭӧng nhiӋt ÿӝ - ngày ÿông lҥnh bҵng tәng các nhiӋt ÿӝ không khí trung bình ngày mang dҩu âm tính tӯÿiӇm ÿông băng cӫa nѭӟc biӇn. Nhѭÿã thҩy tӯ công thӭc (7.4), ÿӝ dày băng càng lӟn thì lѭӧng tăng ÿӝ dày cӫa nó càng nhӓ. Vì vұy, thѭӡng ngѭӡi ta nhұn thҩy xu thӃ san bҵng ÿӝ dày băng vào cuӕi thӡi kì lҥnh cӫa năm. 7.4.2. Sӵ tan băng Vào thӡi kì xuân hè, do dòng bӭc xҥ mһt trӡi tӟi tăng lên nên quá trình tan băng bҳt ÿҫu. Trѭӟc hӃt nhiӋt ÿӝ mһt cӫa thҧm băng tuyӃt tăng lên tӟi nhiӋt ÿӝ nóng chҧy. Sau ÿó dòng nhiӋt mҩt tӯ mһt băng chҩm dӭt và tҩt cҧ nhiӋt ÿi tӟi tӯ phía trên thӵc tӃ hoàn toàn chi phí cho tan băng. Ӣÿây thѭӡng cho rҵng năng lѭӧng tia ÿѭӧc hҩp thө bӣi mӝt lӟp băng rҩt mӓng trên mһt. Nhѭ vұy, ÿӇ tính thӇ tích băng tan có thӇ sӱ dөng phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt, trong khi lұp phѭѫng trình này chӍ cҫn cho tәng cân bҵng bӭc xҥ, dòng nhiӋt rӕi và mҩt nhiӋt do bӕc hѫi bҵng gia sӕ khӕi lѭӧng băng 329 330 LEHR t h L  w w * U . (7.5) Sau khi lҩy tích phân phѭѫng trình ÿѫn giҧn này theo thӡi gian và sӱ dөng nhӳng tѭѫng quan gҫn ÿúng ÿӕi vӟi nhӳng hӧp phҫn vӃ phҧi (7.5), Iu.P. Ĉoronhin ÿã nhұn ÿѭӧc công thӭc sau ÿây, trong ÿó mӝt loҥt các tham sӕÿѭӧc thay thӃ bҵng nhӳng giá trӏ sӕ cӫa chúng: ¦¦  ' n j jj n j j UfRh 11 )( )81,01( 12,0 0139,0 TM U U M S S n j j hUf  ¦ 1 )()1(13,1 , (7.6) trong ÿó 'h ÿӝ dày băng (cm) bӏ tan sau ngày; n  4,0)(U M tӕc ÿӝ gi ó tҥi ÿӝ cao cӝt ÿo gió (m/s); tuҫn tӵ là nhiӋt ÿӝ và ÿӝ ҭm không khí tҥi mӵc lӅu khí tѭӧng trong thӡi gian j U48,0;  j U  jj f , T j ngày. Thành phҫn cuӕi cùng trong công thӭc (7.6) ÿһc trѭng cho tăng ÿӝ dày băng do tuyӃt ӣ trên băng. NӃu tính toán tan băng thӵc hiӋn tӯ thӡi ÿiӇm khi tuyӃt còn ӣ trên băng, thì mӝt phҫn nhiӋt bӏ chi phí làm tan, do ÿó ÿҥi lѭӧng h giҧm, ÿiӅu này ÿѭӧc tính ÿӃn bҵng sӕ hҥng cuӕi cùng cӫa công thӭc (7.6). ' Nhұn thҩy rҵng biӃn ÿәi ÿӝ dày băng trong thӡi kì xuân hè diӉn ra không chӍ do tan băng tӯ phía trên, mà còn tan và tăng trѭӣng băng tӯ phía dѭӟi. ĈӃn ÿҫu thӡi ÿiӇm tan, trong băng vүn còn lҥi mӝt lѭӧng “dӵ trӳ lҥnh”, ÿӇ loҥi trӯ nó cҫn lѭӧng nhiӋt tӟi tӯ mһt băng , nӃu nhiӋt ÿӝ bên trong băng thҩp hѫn trên các biên cӫa nó. Trong trѭӡng hӧp khi dòng nhiӋt mҩt tӯ mһt dѭӟ i cӫa băng vѭӧt trӝi dòng nhiӋt ÿӃn tӯ nѭӟc, có thӇ diӉn ra sӵ tăng trѭӣng băng, nӃu thұm chí ӣ bên trên băng ÿang tan. Lҫn ÿҫu tiên N.N. Zubov chú ý tӟi tình huӕng này, theo ÿánh giá cӫa ông, lѭӧng tăng ÿӝ dày băng do “dӵ trӳ lҥn h” không thӇ lӟn hѫn 510 %. Ӣ các vƭÿӝ trung bình, trong thӡi kì nóng cӫa năm có ÿӫ nhiӋt lѭӧng ÿӇ làm tan tҩt cҧ băng tҥ o thành trong mùa ÿông. Vì vұy, ӣ nhӳng vùng ÿó băng thѭӡng không già hѫn mӝt tuәi. Nhѭng ӣ nhӳng vƭÿӝ cao gҫn Bҳc Cӵc và Nam Cӵc, do mùa ÿông khҳc nghiӋt kéo dài ÿã tҥo thành băng dày ÿӃn mӭc dòng nhiӋt tӟi tѭѫng ÿӕi ít ӓi cӫa mùa hҥ không kӏp làm tan hӃt và băng chuyӇn thành băng nhiӅu tuәi. Ĉӝ dày băng biӇn trong ÿó lѭӧng tăng mùa ÿông bҵ ng lѭӧng tan mùa hè ÿѭӧc gӑi là ÿӝ dày cân bҵng. Dƭ nhiên, trong nhӳng ÿiӅu kiӋn dӯng cӫa khí hұu thì nó không thӇ biӃn ÿәi tӯ năm này tӟi năm khác, nhѭng ÿӗng thӡi nó có thӇ biӃn ÿәi ÿáng kӇ tӯ vùng này ÿӃn vùng kia. Rõ ràng, trong nhӳng ÿiӅu kiӋn khí hұu khҳc nghiӋt thì ÿӝ dày băng cân bҵng cao hѫn so vӟi trong ÿiӅu kiӋn khí hұu ôn hòa hѫn. Vì vұ y, nó có thӇ dùng làm mӝt chӍ thӏ không tӗi vӅ nhӳng biӃn ÿәi khí hұu cӫa các vùng cӵc. 7.5. Khái niӋm vӅ trôi băng. Nhӳng ÿһc ÿiӇm trôi băng ӣ Bҳc Cӵc và Nam Cӵc Nhѭÿã biӃt, trên ÿa sӕ các biӇn và ÿҥi dѭѫng, băng biӇn là băng trôi, dѭӟi tác ÿӝng cӫa nhӳng ngoҥi lӵc, vӏ trí băng thay ÿәi trong không gian. Sӵ di chuyӇn cӫa băng dѭӟi tác ÿӝng tәng hӧp cӫa nhӳng ngoҥi lӵc gӑi là trôi. Rõ ràng, theo ÿӏnh luұt thӭ hai cӫa Niutѫn, thì chuyӇn ÿӝng cӫa băng có thӇ ÿѭӧc biӇu diӉn bҵng công thӭc sau: ¦ k i i F dt dV M , (7.7) tӭc tích cӫa khӕi lѭӧng mҧng băng vӟi gia tӕc cӫa nó bҵng tәng tҩt cҧ nhӳng lӵc tác dөng lên mҧng băng. i F Trѭӟc hӃt, cҫn phân biӋt lӵc tác ÿӝng cӫa gió làm trôi mҧng băng, cө thӇ là ӭng lӵc cӫa gió lên mҧng băng. Trong ÿó ngѭӡi ta phân biӋt ӭng lӵc tiӃp tuyӃn và ӭng lӵc pháp tuyӃn.Ӭng lӵc thӭ nhҩt thӵc chҩt là lӵc ma sát giӳa mһt băng và dòng không khí, còn ӭng lӵc thӭ hai - lӵc áp suҩt gió lên mһt bên nhô lên trên mһt nѭӟc cӫa mҧng băng và các cӗ n băng. k F 1 n F 1 Khi chuyӇn ÿӝng cӫa mҧng băng có tӕc ÿӝ khác vӟi tӕc ÿӝ dòng chҧy, 331 332 [...]... 7 477 8 , 1 974 31 9 10 1 2 3 4 5 353 354 , 1983 2 47 , 1 974 .) , 1 976 376 , 1991 414 , 1 975 (4 - , 19 87 4 07 , 1983 270 Tài li u tham kh o b sung cho các ch Ch - ng ng 1 , 1980 156 , , , 1 972 , 1982 200 , 1994 1 97 - , 1 974 438 : , 1 974 638 7 , 1 979 4 7 8 192 9 , 1989 4 47 10 , 1 975 2 07 11 , 1980 2 12 13 Ch 1 2 3 4 5 7. .. 4 47 , 1983 2 47 , 1988 464 1982 246 10 11 12 - , - - - 9 ., , 1980 2 9 - , 1986 288 ( , 1982 164 , 10 3 57 - : , 1991 133 , 1980 253 , 1 978 574 , 1983 270 , 1982 82 , 19 87 295 , , 1 974 638 ) , 1 978 203 , 1 974 239 - ng 6 , 1993 196 9 358 - , 1962 351 11 , 1 970 336 12 Ch 1 2 3 4 5 , 1 976 ng 7 , 1 973 255 o 19 87. .. 19 47 430 3 4 ., , , 1 975 271 , , 1 978 580 , 1988 162 5 , 19 87 295 6 .1 ., 19 87 134 7 8 356 , , , - , 1 974 262 - , 1981 320 , 19 57 418 , 1 976 184 9 10 Ch - - 13 15 ng 5 1 , 1986 240 2 16 , 1983 193 2 2 Ch 3 1 , 1991 176 , 1981 286 , 1992 335 , 1 976 295 , , 4 5 7 - : 2 3 4 5 , 1990 336 8 - : 6 7 ., , 1 979 ... 28,0 27, 7 28,1 26,6 ng Th gi i id 25,4 23 ,7 21,9 20,9 6 Di n tích, 10 km 2 22,8 8,8 25,9 26,3 8,4 8,4 13,9 17, 2 15,5 13,3 10,1 7, 4 4,6 3,0 2,6 2,0 3,2 Kh i l 18 ng, 10 T 0,9 1,3 1,3 1,3 1,1 1,0 0, 0,6 0,6 0,6 0,9 0,9 dày, m 0,6 7, 2 6,0 9,8 7, 5 7, 6 7, 7 7, 7 7, 6 7, 2 6,9 6,0 6,1 ph , c p 6,0 13,3 14,2 11,5 8,2 5,8 5,0 7, 9 Di n tích, 10 km 2 6 Nam bán c u 17, 2 18,9 20,0 19,4 17, 3 13,0 24,0 20,9 17, 6 15,8... 296 276 289 258 149 136 118 54 74 169 224 275 2320 Mang i, F2 226 215 235 2 47 152 82 66 49 40 70 145 199 172 6 F2 F1 70 61 54 11 3 54 52 5 34 99 79 74 594 Th tích 1863 2081 2238 2328 2308 1999 1441 955 79 1 949 1228 1552 341 342 32,4 1 ,7 1 ,7 29,3 31,5 1 ,7 1,5 33,0 30,9 1,6 1,6 31,2 33,5 1,6 1 ,7 36,5 36,5 1,9 1,9 35,5 33,6 2,0 1,9 30,2 1,9 dày, m 27, 8 8,6 8,0 ph , c p 18 ng, 10 T Kh i l 8,3 7, 4 7, 9 8,1... 8 9 - Ch - 6 1 2 , 1982 ng 3 , 1 974 693 3 , 1 975 190 , 1980 2 47 - 4 5 6 7 , 1990 288 , 1 976 488 8 9 ng 2 , , 1984 343 , , 1988 248 , 1 979 254 , 1 978 574 , , 1989 528 , 19 87 295 , , 1991 368 1 , , 1 979 520 , 1984 213 355 , , 1980 580 , 94 1983 279 Ch , 1 978 580 1 ., , 1 978 455 ... 20,9 17, 6 15,8 15,4 17, 9 23,4 29,1 31,9 32,5 31,0 28,2 24,6 Kh i l 18 ng, 10 T 2,3 1,8 1 ,7 2,0 2,6 2,8 2 ,7 2,8 2 ,7 2,5 2,2 1,9 dày, m 2,0 9,6 9 ,7 9,6 9,1 8,5 8,8 8,9 9,4 9,6 9 ,7 9,8 9,8 9 ,7 8,0 8,8 10,9 12,4 B c bán c u 13,9 15,5 16,1 15,9 14,9 ph , c p 13,3 10,0 11 10 9 8 7 6 5 4 2 6 Di n tích, 10 km ( 27, 8 1018 t n) Di n tích phân b th m b ng t giá tr c c i vào tháng 10, c c ti u - tháng 2, t c hoàn... 239 - ng 6 , 1993 196 9 358 - , 1962 351 11 , 1 970 336 12 Ch 1 2 3 4 5 , 1 976 ng 7 , 1 973 255 o 19 87 218 , 1 975 318 , , , 1981 136 - - , 19 87 160 6 7 o , 1945 360 , 1962 80 8 9 10 , 19 67 461 , - , 1 971 5 07 , 1968 1083 359 360 ... cách r t khác nhau Thí d , trên hình 7. 9 d n bi n thiên gi a các n m c a s l ng núi b ng trôi khu v c tây b c i Tây D ng, phía nam 48 oN N u nh n m 1924 s l ng các núi b ng trôi ghi nh n c là 10, thì sau 5 n m s ó ã là 1351 S l ng các núi b ng trôi trung bình th i kì 1913 1965 b ng 381 352 Tài li u tham kh o Tài li u tham kh o chính 1 2 1-3 ., , 1 97 4-1 980 Hình 7. 9 Bi n thiên s l ng núi b ng trôi... 1018 t n), c c ti u - tháng 1 3 Nh ng bi n thiên l ng b ng trong m i bán c u t ra i ng c nhau Th t v y, b c bán c u c c i l ng b ng xu t hi n vào cu i th i kì l nh (tháng 4), c c ti u - vào cu i th i kì nóng (tháng 9) Trong ó biên n m 18 b ng 16 ,7 10 t n, t c b ng chính l ng b ng t o thành (tan) m i n m trong ph m vi bán c u nam bán c u, c c i l ng b ng th y vào tháng 10, c c ti u - tháng 2 Hi u gi a . Ĉ Năm 12,6 9,6 2,3 24,0 13,3 7, 2 0,9 8,4 25,9 8,3 1 ,7 32,4 12 13,3 9 ,7 1,8 20,9 13,0 6,0 1,3 8,4 26,3 7, 4 1 ,7 29,3 11 12,1 9,6 1 ,7 17, 6 17, 3 9,8 1,3 13,9 29,9 7, 9 1 ,7 31,5 10 10,0 9,1 2,0 15,8 19,4 7, 5 1,3 17, 2 29,4 8,1 1,5 33,0 9 8,0 8,5 2,6 15,4 20,0 7, 6 1,1 15,5 28,0 8,0 1,6 30,9 8 8,8 8,8 2,8 17, 9 18,9 7, 7 1,0 13,3 27, 7 8,1 1,6 31,2 7 10,9 8,9 2 ,7 23,4 17, 2 7, 7 0, 10,1 28,1 8,5 1,6 33,5 6 12,4 9,4 2,8 29,1 14,2 7, 6 0,6 7, 4 26,6 9,0 1 ,7 36,5 5 13,9 9,6 2 ,7 31,9 11,5 7, 2 0,6 4,6 25,4 8,6 1,9 36,5 4 15,5 9 ,7 2,5 32,5 8,2 6,9 0,6 3,0 23 ,7 8,9 1,9 35,5 3 16,1 9,8 2,2 31,0 5,8 6,0 0,6 2,6 21,9 8,8 2,0 33,6 2 15,9 9,8 2,0 28,2 5,0 6,0 0,9 2,0 20,9 8,6 1,9 30,2 1 14,9 9 ,7 1,9 24,6 7, 9 6,1 0,9 3,2 22,8 8,0 1,9 27, 8 Bҧng. 9,4 Các biӇn thuӝc thӅm lөc ÿӏa 9 ,7 9 ,7 9 ,7 9 ,7 9 ,7 9,5 8,9 6,6 7, 3 9,1 9 ,7 9 ,7 Quҫn ÿҧo Canaÿa Bҳc Băng Dѭѫng 9 ,7 9 ,7 9 ,7 9 ,7 9,6 9,5 9,3 7, 9 8,4 9,3 9 ,7 9 ,7 Sӕ liӋu bҧng này còn cho phép phán xét. 9 ,7 9,6 9,6 9 ,7 9,9 9,9 Thӫ vӵc Bҳc Âu 9,4 9,6 9,6 9,4 9,3 8 ,7 7,2 4,9 5,9 7, 4 8,9 9,4 Tây Bҳc Ĉҥi Tây Dѭѫng 9 ,7 9 ,7 9 ,7 9,6 9,3 8 ,7 6,8 3,4 1,6 7, 5 8,8 9,4 Các biӇn thuӝc thӅm lөc ÿӏa 9 ,7 9,7