Условия в океане и развитие морских льдов

Хорошо известно, что ледообразование начинается при условии, что отток тепла в атмосферу с поверхности водоема превышает его поступление к ней из глубинных слоев. Образующийся в этом случае дефицит тепла компенсируется теплотой кристаллизации при переходе воды из жидкого состояния в твердое. Очевидно, повсюду, где годовые потери тепла океаном превышают количество поступающей в него солнечной энергии, зимой создаются необходимые предпосылки для образования морских льдов. Этим условиям отвечают так называемые области стока энергии, которые охватывают не только полярные области, но и значительные части умеренных широт в обоих полушариях.

Однако имеющиеся в областях стока энергии предпосылки для образования морских льдов реализуются не во всех случаях. Достаточно указать, например, на Северо-Европейский бассейн, полностью располагающийся в области стока энергии, но не замерзающий на большей своей части. Причиной этого является то, что в энергообмене с атмосферой, помимо тепла, аккумулируемого ежегодно в этом бассейне, принимает участие адвективное тепло, сосредоточенное ниже деятельного слоя и непрерывно пополняемое течениями. Когда это тепло получает беспрепятственный доступ к поверхности океана, льды не образуются. Когда же данное условие не соблюдается и вынос адвективного тепла невозможен или ослаблен настолько, что не в состоянии полностью компенсировать отток тепла в атмосферу, их образование становится неизбежным. Иначе говоря, существование ледового или безледного режима в областях сгока энергии зависит от степени участия адвективного тепла в энергообмене с атмосферой.

Роль, какую играет адвективное тепло в поддержании безледного режима в областях стока энергии, делает необходимым выяснение факторов, регулирующих его перенос к поверхности океана. Ведь во многих случаях течения, которые переносят тепло по направлению к полюсам, распространяются на глубине и прямого контакта с атмосферой не имеют.

Вертикальная теплоотдача в океане осуществляется, как известно, посредством перемешивания. Интенсивность его зависит от устойчивости водных слоев, а последняя в полярных районах — преимущественно от вертикального градиента солености. Когда этот градиент значителен, вертикальный теплообмен ослаблен. Большими вертикальными градиентами солености характеризуется галоклин, формирующийся вблизи поверхности океана на границе опресненных полярных и подстилающих их соленых вод. Резко ослабляя вертикальный обмен, галоклин выступает в качестве экранизирующего для потоков тепла к поверхности океана снизу. В результате поток тепла из воды может оказаться не в состоянии компенсировать его отток с поверхности в атмосферу и образование льда становится неизбежным. Таким образом, формирование галоклина создает в глубоком океане условия для образования льда и перехода к ледовому режиму, а его вырождение — для перехода к режиму безледному.