Дерзкие мысли о климате

Под «таянием» ледяного покрова обыденно понимается только уменьшение его толщины. Между тем, уже при незначительном повышении температуры морского льда во второй половине зимы в нем увеличивается доля жидкой фазы, а далее соответственно усваивается меньшее количество теплоты плавления. Существеннее увеличение жидкой фазы происходит уже при температуре минус 22,6 °C, когда в раствор переходит хлористый натрий и при минус 8,2 °C, когда растворяется сульфат натрия. В ходе разжижения замерзших водных рассолов теплота плавления усваивается при таком уровне отрицательней температуры, при котором еще не изменяется толщина льда и даже не тает снег на нем. При прогревании, приближающемся к температуре плавления пресного льда, морской лёд фактически становится морской водой, армированной скелетом распресненного льда, то есть композитом. Поэтому на завершающее таяние такого льда затраты теплоты плавления намного сокращаются. Например, один грамм пресной воды, нагретой до 10 °C, способен уменьшить толщину морского льда со средней температурой минус 0,5 °C и соленостью 8‰ на 1 см. При той же температуре воды и льда, но с более вероятной для арктических морей средней соленостью льда около 6‰, слой пресной воды в 6 м способен расплавить слой морского льда толщиной в 2 м.

Дефицит в приходе тепла в тепловом балансе вскрывающегося арктического моря при учете этих, предваряющих полное плавление льда, затрат тепла резко сокращается, но нельзя забывать, что в конечном итоге при замерзании – плавлении рассолов теряются и устанавливаются такие же количества теплоты фазовых превращений, как и при замерзании – плавлении пресного льда. Пресная вода интенсифицирует таяние морского льда, зачем следует интенсификация усвоения солнечной радиации вскрывающимся водоёмом, но она не вносит изменений в количество тепла, необходимого для таяния льда. Следовательно, и здесь мы можем учитывать, хотя и не малое, но лишь косвенное (опосредованное) участие пресных вод в теплообмене моря с атмосферой, которое и при расчетах теплообмена может также найти лишь косвенное отражение в других статьях прихода тепла.

Непосредственное отношение к характеру и интенсивности теплообмена замерзающего моря с атмосферой могут иметь динамические явления на водной поверхности. Те же пресные воды, поступающие с волной вскрытия реки в море, воздействуют на ослабший морской лёд не только термически, но и динамически, вынося его массы в сторону центральной акватории Арктического бассейна. Вынос льда из моря, как уже отмечалось выше, равносилен приходу тепла морю. Это вытекает из того, что равнозначная по массе замена льда водой приводит к общему и весьма значительному изотермическому увеличению энтальпии водоёма. Вводя в расчет теплообмена вскрывающейся акватории приход тепла, эквивалентный массе динамически выносимого льда, нам удалось существенно уменьшить дефицит в общем приходе тепла морю Лаптевых, но замкнуть внутренний тепловой баланс опять не удалось.

Далеко не сразу и лишь через массу накапливающихся данных, через целый ряд собственных ошибок и заблуждений, наконец обозначилось, кажется, наиболее верное решение проблемы летнего теплового баланса моря Лаптевых, а вместе с тем и всех морей Арктики. Мы показали его на примере баланса источников прихода и способов усвоения тепла ежегодно вскрывающейся акватории этого моря (табл. 3). В балансе учтены лишь важнейшие и хорошо проверенные величины, но упущено ряд малозначимых величин. По нему видно, что собственно тепловой сток рек вносит на выделенную акваторию только около 9 % поступающего тепла. Однако динамическому воздействию речного стока полностью обязан вынос льда, а в силу этого и намного увеличенное усвоение солнечной радиации открывающейся водной поверхностью.

Таблица 3. Поступление летнего тепла и как оно расходуется на вскрывающейся акватории моря Лаптевых 460 тыс. км²

В результате побочных воздействий речной сток оказывается как бы «запалом», возбуждающим возникновение во много раз большего притока поступающей и усваиваемой тепловой энергии. Кроме динамического выноса льда за пределы акватории моря речными водами, учтено и предваряющее его уменьшение массы льда за счет раннего плавления рассолов. Без учета обоих факторов нельзя объяснить соответствия рассчитанного прихода тепла хорошо видимому и измеряемому термометром, результату законченного весенне-летнего теплового цикла.

Зимой распресненная вода скорее замерзает и лёд, рано укрывая море, не позволяет ему терять тепла больше, чем получило коротким летом. Динамика рассолов в ледяном покрове Северного Ледовитого океана кажется может иметь и более важное значение в планетарном распределении тепловой энергии по океаносфере. Об этом ниже.

7.4. Льдообразование и природа Гольфстрима