湖泊冰情

湖水凍結、封凍和解凍現象。湖泊冰情預報內容包括封凍日期、冰厚、冰上運輸承載能力、解凍日期等。預報方法有熱力因素指標法和熱量平衡計算法。

基本介紹

• 中文名：湖泊冰情
• 外文名：Lake ice
• 釋義：湖水凍結、封凍和解凍現象
• 內容：封凍日期、冰厚

湖水凍結

湖水溫度降至 0°C時，由於水體結冰釋放凍結潛熱，使水體增溫，阻止凍結。故湖水凍結須在水溫低於 0°C的過冷卻條件下進行。過冷卻的程度決定於湖水中結晶核的性質。湖水含有鹽分，冰點溫度較淡水的低，當含鹽量為 50～200毫克/升時，冰點溫度為-0.003～-0.012°C。冰點隨靜水壓力增大而降低，水深增加10米，冰點溫度平均降低0.0075°C。

當湖水表面溫度冷卻至 4°C以下時，表層湖水密度增大而下沉，引起上下循環，直至上下層水溫均為 4°C時，循環停止。如繼續冷卻，表層湖水密度減少，不再下沉，直至水面溫度達到-0.01～-0.02°C，出現過冷卻狀態，呈現冰晶體。小型湖泊，在無風雪和冷卻較快的情況下，冰晶體開始呈直徑為幾毫米的冰餅。冰餅擴大時,圓周曲率減小，冰餅邊緣結冰熱不能有效地釋放,冰餅面上出現許多不規則體，轉而增大，成為樹枝晶。在與水面平行的方向，結晶體迅速增長，湖面形成薄冰層稱片狀冰。
在較大的湖泊，經過冰晶體、冰餅以至薄冰層過程之後，由於風吹浪打，薄冰層破裂，破碎冰片相互磨蝕，最後融合成表面粗糙的冰層，稱集塊冰；如湖面有積雪，許多不規則的雪團凍結在一起，形成不透明的集塊冰層。

湖泊封凍

薄冰層或薄集塊冰形成後，由於風力與溫度變化,經過多次消融與凍結,形成穩定的封凍冰。從初冰出現到全湖封凍一般約10～20天。湖泊出現初凍的平均日期受湖泊所在地的緯度、高程和離海洋的距離等影響。緯度高、地勢高、距海遠，初冰出現日期早；反之則遲。湖泊封凍後，冰層增厚有兩種方式：①冰層下湖水熱量通過冰層逸散至大氣，水溫降低，使冰層向下增厚；②當封冰上有積雪時，雪的重量使冰層破裂，湖水上溢，與雪混合，凍結成雪冰，冰層加厚。
湖冰厚度與湖泊的自然地理條件有關。緯度較低的平原湖泊的冰層較薄,中國洪澤湖冰厚為10～20厘米,高緯高山湖泊冰層較厚，中國呼倫池冰厚為 150厘米，青海湖冰厚84厘米。南極普利湖冰厚達640厘米。

湖泊解凍

當氣溫升至零度左右，冰層上下同時融化。表面冰融化更快。融化沿結晶體邊緣進行，使片狀冰變為許多鬆散結合柱狀結構的鬆散結晶集合體，結果變成燭狀冰。如冰面有積雪，積雪首先融化，在冰雪交界面出現薄薄水層，隨著積雪厚度減小，熱量逐漸到達冰層上表面，並透過冰層，促使冰層上下表面同時融化。
解凍過程中，岸邊土壤增溫快，湖冰多自岸邊先融，形成岸緣水帶。在風浪襲擊下，冰融加速。封凍冰消融的主要熱源有太陽輻射、空氣增溫和降雨帶來熱量。小湖冰層融化，主要由於熱力作用，大湖中因伴有動力作用，可在湖岸形成很高的冰堆。一般自出現解凍至全湖融完，約需5天至1個月。
湖泊解凍受緯度、高程和距海遠近等因素影響。緯度高、距海遠，則湖泊解凍日期晚；反之，則解凍日期早。中國湖泊平均解凍日期：呼倫池為 4月中旬；洪澤湖為1月下旬；扎陵湖為5月中旬;微山湖為1月中旬。加拿大湖泊解凍初現日期，北極群島為 7月中旬，大湖區為 3月上旬。美國在落基山脈東北方明尼蘇達州和緬因州湖泊解凍日期為4月下旬，南部（北緯40°）為 3月上旬，蘇聯湖泊平均解凍期為從北冰洋群島的 6月下旬至北緯42°的2月中旬。
湖泊冰情預報內容包括封凍日期、冰厚、冰上運輸承載能力、解凍日期等。預報方法有熱力因素指標法和熱量平衡計算法。

參考資料

J.H.Zumberge,J.C. Ayers,Hydrology of Lakes and Swamps，Handboo噚 of Applied Hydrology，sec. 23，McGraw-Hill，New York，1964.