基本介紹
- 中文名：海冰
- 外文名：sea ice
- 狀態：淡水冰晶
- 定義：海水凍結而成的鹹水冰
分類,分布,特徵,密度,鹽度,比熱容,導熱性,膨脹係數,抗壓強度,形成,影響,防治,檢測方法,破冰方法,發生實例,
分類
按發展階段，可分為初生冰、尼羅冰、餅冰、初期冰、一年冰和老年冰6大類；按運動狀態可分為固定冰和流冰兩大類。固定冰與海岸、海底或島嶼凍結在一起，能隨海面升降，從海面向外可延伸數米或數百千米。流冰漂浮在海面，隨著海面風向和海流向各處移動。海冰在凍結和融化過程中，會引起海況的變化；流冰會影響船艦航行和危害海上建築物。
按形成和發展階段
初生冰最初形成的海冰，都是針狀或薄片狀的細小冰晶；大量冰晶凝結，聚集形成粘糊狀或海綿狀冰，在溫度接近冰點的海面上降雪，可不融化而直接形成粘糊狀冰。在波動的海面上，結冰過程比較緩慢，但形成的冰比較堅韌，凍結成所謂蓮葉冰。
冰皮是由平靜的海面直接冰凍結成或者是由初生冰繼續冰凍而成的海面冰層。它的厚度大概是5厘米，比較脆，容易被海面的風或海面的水流弄碎，變成長方形的薄冰塊。
尼羅冰初生冰繼續增長，凍結成厚度10cm 左右有彈性的薄冰層，在外力的作用下，易彎曲，易被折碎成長方形冰塊。餅狀冰破碎的薄冰片，在外力的作用下互相碰撞、擠壓，邊緣上升形。成直徑為30cm 至3m，厚度在10cm 左右的圓形冰盤。在平靜的海面上，也可由初生冰直接形成。
一望無際的海冰
一望無際的海冰蓮葉冰蓮葉冰是直徑在30厘米到3米之間，厚度10厘米左右的浮冰。在較為平靜的海面上，初生冰可以直接凍結為蓮葉冰。而大塊的冰皮或尼羅冰破碎後也可以形成蓮葉冰。蓮葉凍的邊緣由於與其它冰塊碰撞，而形成一圈凸起，而且形狀近似圓形，所以仿佛海面上的一朵朵蓮葉，故稱為蓮葉冰。
初期冰由尼羅冰或冰餅直接凍結一起而形成厚約10～30cm 的冰層。多呈灰白色。一年冰由初期冰發展而成的厚冰，厚度為30cm 至3m。時間不超過一個冬季。老年冰至少經過一個夏季而未融化的冰。其特徵是，表面比一年冰平滑。
灰冰和灰白冰和白冰當寒冷持續時，初生冰、尼羅冰、冰皮和蓮葉冰會混雜在一起，厚度繼續增加。當厚度增加到10至15厘米時，冰面多呈灰色，稱為灰冰。灰冰脆而易斷，受擠壓的時候會折斷而重疊，增加厚度。厚度增加到15至30厘米時，冰塊顏色從灰色過渡到灰白色，稱為灰白冰。而當厚度增加到30厘米以上時，色澤變為白色，表面凹凸不平，形狀也變得不規則了，這時的浮冰稱為白冰。
按運動狀態
流冰面積小于海面1/10～1/8 者，可以自由航行的海區稱為開闊水面；當沒有流冰，即使出現冰山也稱為無冰區；密度4/10～6/10 者稱為稀疏流冰，流冰一般不連線；密度7/10 以上稱為密集(接)流冰。在某些條件下，例如流冰擱淺相互擠壓可形成冰脊或冰丘，有時高達20 余米。
分布
海水具有顯著的季節和年際變化。北半球冰界以3～4月最大（面積約1100萬公里2），8～9月最小（約700～800萬公里2），流冰群主要繞洋盆邊緣流動，多為3～4米厚的多年冰。南半球冰區以9月最大（面積1880萬公里2），3月最小（面積約260萬公里2），多為2～3米厚的“一冬冰”。
海冰
海冰海冰對海洋水文要素的垂直分布、海水運動、海洋熱狀況及大洋底層水的形成有重要影響；對航運、建港也構成一定威脅。中國渤海和黃海北部，每年冬季皆有不同程度的結冰現象，且冰緣線與岸線平行；常年冰期約3～4個月，盛冰期固定冰寬0.2～2公里；冰厚：北部多為20～40厘米，南部10～30厘米，對航行及海洋資源開發影響不大。
海冰是極地和高緯度海域所特有的海洋災害。在北半球，海冰所在的範圍具有顯著的季節變化，以2～3月份最大，此後便開始縮小，到8～9月份最小。
南極洲是世界上最大的天然冰庫，全球冰雪總量的90%以上儲藏在這裡。南大洋上的海冰，不同於格陵蘭冰原上的冰，也不同於南極大陸的冰蓋，只有環繞南極的邊緣海區和威得爾海，才存在著南大洋多年性海冰。在冬半年（4～11月），一二米厚的大塊浮冰不規則地向北擴展，把南緯40°以南的南大洋覆蓋了1/3。南極洲附近的冰山，是南極大陸周圍的冰川斷裂入海而成的。出現在南半球水域裡的冰山，要比北半球出現的冰山大得多，長寬往往有幾百公里，高几百米，猶如一座冰島。
海冰
海冰長江(大約北緯30度)以北的湖泊，冬天都有冰凍現象。我國境內會形成海凍的海域主要包括遼東灣、渤海灣、萊州灣和黃海北部。但是，在北緯60度以南的大洋面上，幾乎難於見到就地生成的海冰。海水結冰要比陸地上淡水結冰困難的多。首先，海水含鹽度很高，降低了海水的冰點。淡水結冰是在0度，含10‰鹽度的水冰點為-0.5℃，而含35‰鹽度的水冰點是-1.9℃。地球上各大洋海水平均鹽度為34.48‰，因此，海水的冰點在-1.9℃左右。海水平均鹽度是34.48‰，遠遠超過24.7‰，所以海水達到冰點時，尚未達到海水的最大密度因而海水的對流混合作用並不停止，大大妨礙了海水的結冰。此外，海洋受洋流、波浪、風暴和潮汐影響很大，這些因素一方面加強了海水混合作用，一方面也使冰晶難以形成。
特徵
海冰一般情況下都浮於海面，形狀規則的海冰露出水面的高度為總厚度的1/7～1/10，尖頂冰露出的高度達總厚度的1/4～1/3。反射率為0.50～0.70，抗壓強度約為淡水凍的3/4。
密度
海冰冰齡越長，由於冰中滷汁滲出，密度則越小。夏末時的海冰密度可降至860
左右。由於海冰密度比海水小，所以它總是浮在海面上。
鹽度
海凍的鹽度是指其融化後海水的鹽度，一般為3～7‰左右。海水結冰時，是其中的水凍結，而將其中的鹽分排擠出來，部分來不及流走的鹽分以滷汁的形式被包圍在冰晶之間的空隙里形成“鹽泡”。此外，海水結冰時，還將來不及逸出的氣體包圍在冰晶之間，形成“氣泡”。因此，海冰實際上是淡水冰晶、滷汁和氣泡的混合物。
海冰鹽度的高低取決於凍結前海水的鹽度、凍結的速度和冰齡等因素。凍結前海水的鹽度越高，海凍的鹽度可能也高。在南極大陸附近海域測得的海冰鹽度高達22～23。結冰時氣溫越低，結冰速度越快，來不及流出而被包圍進冰晶中的滷汁就越多，海凍的鹽度自然要大。在冰層中，由於下層結冰 的速度比上層要慢，故鹽度隨深度的加大而降低。當海冰經過夏季時，冰面融化也會使冰中滷汁流出，導致鹽度降低，在極地的多年老冰中，鹽度幾乎為零。
比熱容
海凍的比熱容比純水冰大，且隨鹽度的增高而增大。純水凍的比熱容受溫度的影響不大，而海冰則隨溫度的降低有所降低。在低溫時，由於其含滷汁少，因此隨溫度和鹽度的變化都不大，接近於純水凍的比熱。但在高溫時，特別在冰點附近(-2℃)，由於海冰中的滷水隨溫度的升降有相變，即降溫時滷水中的純水結冰析出，升溫時冰融化進入滷水之中，從而使其比熱容分別有所減小和增大。其減小和增大值因其鹽度而有極大差異，低鹽時其比熱容小，而高鹽時其比熱容將比純水冰大數倍，甚至十幾倍。
海冰
海冰導熱性
海凍的融解潛熱也比純水凍的大。海凍的熱傳導係數比純水冰小，因為海冰中含有氣泡，而空氣的熱傳導係數是很小的。海凍的熱傳導係數略大于海水的分子熱傳導係數，因而海冰限制了海洋向大氣的熱量輸送，而且也使海洋的蒸發失熱大為減少，從而形成了海洋的保護層。
由於海冰上部的空隙比下層的空隙多，所以其熱導係數也隨深度，即由冰面向下的厚度而增大，超過 1m 的海冰其熱傳導係數就與純水冰相差不大，在表面附近約為純水凍的1/3 左右。
膨脹係數
海凍的熱膨脹係數隨海凍的溫度和鹽度而變化。對低鹽海冰，隨著溫度的降低，它開始是膨脹，繼之變為收縮。由膨脹變為收縮的臨界溫度值隨海冰鹽度的增加而降低。對於高鹽海冰，隨溫度降低始終是膨脹的，但膨脹係數越來越小。
抗壓強度
海凍的抗壓強度主要取決於海凍的鹽度、溫度和冰齡。通常新冰比老凍的抗壓強度大，低鹽度的海冰比高鹽度的海冰抗壓強度大，所以海冰不如淡水冰密度堅硬，在一般情況下海冰堅固程度約為淡水凍的75%，人在5厘米厚的河冰上面可以安全行走，而在海冰上面安全行走則要有7厘米厚的冰。當然，凍的溫度愈低，抗壓強度也愈大。1969年渤海特大冰封時期，為解救船隻，空軍曾在60厘米厚的堆積冰層上投放30公斤炸藥包，結果還沒有炸破冰層。
形成
純淡水在0℃時結冰，4℃時密度最大。但海水則不同，無論是冰點溫度I（指海水開始結冰時的溫度），還是最大密度時的溫度
均與鹽度有關。這兩個溫度均隨鹽度增大而線性下降，遞減較快，在鹽度為24.69時，海水的I與取同一數值，均為-1.33℃。當S<24.69的海水時，> I，因此，當氣溫下降時，首先達到，此時乃有垂直方向的對流混合，當水溫繼續下降接近I時，表層水的密度已非最大並逐漸趨向穩定，於是水溫稍低於冰點時就迅速結冰。S>24.69的海水，< I。因此，水溫逐漸下降至冰點溫度的過程，也就是海水密度不斷增大的過程，因而變重下沉，發生對流，這種對流過程會一直持續到海水凍結時為止。當海水凍結時，不是所有鹽分都包含在海冰中，因此，冰下的海水鹽度就會增大，加強了海水的對流。當水溫降至冰點以下，海水達到某種程度的過冷水以後，就形成海冰。
大面積的海冰
大面積的海冰海洋中凍結而成的鹹水冰。最初形成的海冰是針狀的或薄片狀的，隨後聚集和凝結，並在風力、海流、海浪和潮汐的作用下，互相堆疊而成重疊冰和堆積冰；繼而形成糊狀或海綿狀；進一步凍結後，成為漂浮於海面的冰皮或冰餅，也叫蓮葉冰；海面布滿這種冰後，便向厚度方向延伸，形成覆蓋海面的灰冰和白冰。
海冰
海冰海凍的形成可以開始於海水的任何一層，甚至於海底。在水面以下形成的冰叫做水下冰，也稱為潛冰，粘附在海底的冰稱為錨冰。由於深層冰密度比海水密度小，當它們成長至一定的程度時，就將從不同的深度上浮到海面，使海面上的冰不斷地增厚。
形成條件
影響
一、對海洋水文要素鉛直分布的影響由於結冰過程中存在的海水鉛直對流混合常達到相當大的深度，在淺水區可直達海底，從而導致所有海洋水文要素的鉛直分布較為均勻。這一過程又能把表層高溶解氧的海水向下輸送，同時把底層富含浮游植物所需要的營養鹽類的肥沃海水輸送到表層，有利於生物的大量繁殖。因此，有結凍的海域，特別是極地海區往往具有豐富的漁業資源。例如南極的鱗蝦和鯨漁場聞名世界，與此即有直接關係。
海冰
海冰二、對海洋動力現象的影響海凍的存在對潮汐、潮流的影響極大，它將阻尼潮位的降落和潮流的運動，減小潮差和流速；同樣，海冰也將使波高減小，阻礙海浪的傳播等。
三、對海水熱狀況的影響
當海面有海冰存在時，海水通過蒸發和湍流等途徑與大氣所進行的熱交換大為減少，同時由於海凍的熱傳導性極差，對海洋起著“皮襖”的作用。海冰對太陽輻射能的反射率大，以及其融解潛熱高等，都能制約海水溫度的變化，所以在極地海域水溫年變幅只有 1℃左右。
四、極地海區形成大洋底層水特別在南極大陸架上海水的大量凍結，使冰下海水具有增鹽、低溫從而高密的特性，它沿陸架向下滑沉可至底層，形成所謂南極底層水，並向三大洋散布，從而對海洋水文狀況具有十分重要的影響。
總之，海冰不僅對海洋水文狀況自身，對大氣環流和氣候變化會產生巨大的影響，而且會直接影響人類的社會實踐活動。例如，它能直接封鎖港口和航道，阻斷海上運輸，毀壞海洋工程設施和船隻。20 世紀40 年代以來，高緯沿海國家相繼開展了海冰觀測和研究工作，發布冰山險情和海冰預報。利用岸站、船舶、飛機、浮冰漂流站、雷達及衛星等多種途徑對海冰和冰山進行觀測，並利用數理統計、天氣學和動力學數值方法發布海凍的長、中、短期預報。
北極熊在海冰上玩耍
北極熊在海冰上玩耍防治
檢測方法
遙測：遙測檢測法是套用現代科學技術建立的先進方法。這種方法可以完全依賴儀器本身進行觀測，如利用衛星能及時、同步、大範圍觀測海冰。彩色海冰衛星圖片則能直觀地一目了然地展示海凍的分布情況。但是對冰厚、冰溫等要素的觀測，遠不如器測法準確。
實施海凍的監測主要通過設立沿岸固定觀測站，臨時觀測站和雷達站及冰情巡視小分隊進行觀測；海上建立觀測平台，使用破冰船和潛水艇進行觀測；空中飛機和天上的衛星構成立體監測系統。所用儀器繁多，簡單的有冰尺、冰鑽、棒狀溫度表、遙測溫度儀等；高技術的有聲納、雷達、輻射計、雷射剖面儀、立體攝影儀等。在同類儀器中又有好多種，如雷達中有瑩光屏雷達、合成孔徑圖象雷達等；輻射計中有可見光與紅外輻射計、掃描式多通道微波輻射計等。我國研製成的紅外輻射計和微波輻射計已套用於海冰監測工作。
破冰方法
救助被海冰圍困的船隻，進行破冰通常有三種方法：
一是頂撞法，就是以破冰船前進的動力，由船體擠碎冰層；
二是衝撞法，先進行倒車，後退幾米，然後雙車全速前進，撞碎冰層；
三是堆積水破冰法，就是先將船體內的水抽到後艙，接著把抬起的船頭開到冰面上，然後又將後艙的水抽到前艙，藉助水的重量壓碎冰層。
其他方法
1、傾灑煤灰，利用吸收日光熱量融化海冰；2、使用炸藥，炸出一條航路；3、使用燃料，加熱融化海冰。
發生實例
北極熊在海冰上玩耍1969年2～3月，渤海發生百年不遇的大冰封災害，整個渤海被幾十厘米至一兩米、甚至八九米厚的堅冰封堵了50天之久。進出天津港的123艘客貨輪中，7艘被海水推移擱淺，19艘被海水夾住不能動，25艘由破冰船破冰後才得以逃脫，5艘萬噸級貨輪螺旋漿被海冰碰壞，1艘巨輪被海冰擠壓破裂進水，引水船螺旋漿也被海水碰壞、船體變形，航標燈全部被海冰挾走。天津港務局觀測平台被海冰推倒，海洋石油1號鑽井平台支座拉筋被海冰割斷而倒塌，2號鑽井平台也被海冰推倒。不凍港的塘沽港、秦皇島港遭港也遭海冰災害，損失慘重。
美國冰雪資料中心首席科學家泰德·斯坎伯博士，語出驚人地預估，2020至2025年北極海冰、2100年南極海冰都將完全消失。美國前副總統戈爾在美國國會針對“解決氣候危機”及“以綠能重振美國”議題所做的證詞中，曾提及位於南極半島，大小相當於北愛爾蘭的威爾金冰架，正在崩解。這項全球震驚的重大發現，是2009年三月間美國冰雪資料中心與成大團隊，運用遙測影像所共同完成的。斯坎伯預估，2020年至2025年，北極海冰會完全消失。南極海凍的永凍土因較為結實，大概到2100年以後才會完全消失。一旦南極的永凍土也消失，釋放出來大量的二氧化碳和甲烷，將明顯危害人類的生活。
對比圖
對比圖北極海冰面積監測統計顯示，春分後，北極海冰面積處於異常增長狀態，2010年3月31日，已經逼近1979-2000年北極海冰面積距平基準。
最顯著的是2007年，海冰範圍比2006年銳減27%，海冰覆蓋面積達到360萬平方公里的最低值。
2016年1月，山東青島沿海一帶出現4厘米厚海冰。由於白天氣溫尚高，海冰會在一定時間內融化，暫未對捕撈和養殖業造成影響。
