Дерзкие мысли о климате

Графа, соответствующая нулевой температуре ледяной крошки, характеризует, насколько может ускоряться утолщение ледяного покрова при транспортировании под ним шуги и прочего внутриводного льда, имеющего температуру фазового перехода. Поскольку всякие движения неспаянного плавучего льда зимой всегда способствуют увеличению потерь теплоты кристаллизации, то термическое увеличение масс льда не может вносить каких-либо отклонений в ту простую закономерность, что потеря теплоты водой после остывания её до температуры замерзания далее достаточно точно характеризуется количеством льда, образующегося на водоёме, независимо от того имело ли место чисто термическое или термомеханическое увеличение его массы.

Для термики Арктического бассейна оказывается важным тот факт, что ускоренное намерзание льда при механических процессах, одновременно приводит к ускорению утолщения льда, а тем самым и к сокращению дальнейших потерь тепла от воды в атмосферу.

Как видно, термомеханическое льдообразование может вносить существенные коррективы в расчеты, выполненные по данным метеонаблюдений. Значит оно потребует, а для полярного судоходства уже требует отработки и внедрения методов уверенного определения площадного распространения льдов разной толщины. И в этой области работы уже ведутся.

7.3. Пресные воды и термика полярных морей

Среди палеоклиматологов существует довольно распространенное мнение, что вообще оледенение, например того же Арктического бассейна, – явление менее характерное и вероятное для длительной истории Земли, чем сохранение его в безлёдном состоянии. Отсюда уже недалеко до заключения, что обнаруживаемые механизмы саморегулирования теплообмена замерзающих водоёмов с внешней средой тоже явления не типичные для среднего состояния климата Земли и не определяют его. Чтобы правильно оценить всё это, надо разобраться в том, является ли оледенение полярных акваторий случайным или необходимым событием. Из существующей теории Ч. Брукса (1952) следует, что замерзание Северного Ледовитого океана могло явиться следствием случайного понижения температуры, вследствие чего море однажды где-то замерзло. За замерзанием последовало резкое сокращение усвоения радиационного тепла водоёмом и дальнейшее оледенение. В свою очередь, это способствовало увеличению площади оледенения, далее сопровождавшееся еще большим увеличением альбедо, в силу чего солнечная радиация уже не могла плавить весь намерзающий за зиму лёд и оледенение становилось до какой-то поры прогрессирующим. В последние годы это объяснение оказалось нарушенным более убедительным объяснением причины оледенения полярных морей. Оно базируется на наблюдениях, из которых следует, как пишет П. Вейль (1977, с.164), что «Для замерзания морской воды необходимо, чтобы глубина была невелика, либо ниже поверхностного слоя на небольших глубинах располагалась вода с более высокой соленостью». Советский океанолог В. Ф. Захаров (1981) внимательно изучил географическую распространенность указанной зависимости и на этой основе сделал далеко идущие обобщения. По сути дела, он вскрыл еще один важный механизм авторегулирования теплообмена водоёма с атмосферой, вызываемый изменениями солености морских вод, на что нам остается лишь обратить внимание и подкрепить это положение дополнительными фактами.

В. Ф. Захаров показал, что замерзание Арктического бассейна ускоряется удержанием на его поверхности менее плотных пресных и распресненных вод. При этом замерзание стимулируется не просто фактом появления поверхностных пресных вод, которые, как известно, вообще замерзают раньше, чем соленые воды, а тем, что пресные воды, как и ледяной покров, отсекают запасы тепла моря, пополняемые из смежных океанов, от потерь в холодную арктическую атмосферу. На границе между верхними распресненными и нижележащими солеными водами возникает слой скачка солености (галоклин), исключающий конвективный обмен соленых, а потому более плотных, вод с атмосферой. Дальнейшая передача тепла к атмосфере через слой пресной воды толщиной около 50 м либо исключается, либо оказывается крайне незначительной. Поэтому запас тепла морских вод, которого с большим избытком на долгие годы хватило бы на поддержание поверхности воды в незамерзающем состоянии в течение всей полярной ночи не расходуется, а море замерзает. Это заключение В. Ф. Захарова подтверждается исследованиями вертикального распределения солености Северного Ледовитого океана, из которых прямо следует, что вода замерзает лишь там, где подстилается галоклин, и не замерзает, где отсутствует слой распресненной воды и галоклин.