地球的表層圈層可以分爲大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈等四大圈層,水圈是指由地球表面上下,由液態、氣體和固態的水形成的一個幾乎連續、但不規則的圈層。從分佈位置來看,地球上的水可以分爲陸地水和海洋水兩部分,陸地水又可以分爲地表水和地下水兩部分,而地下水又可以分爲潛水和承壓水等部分。在不同的條件下,水體有液態、氣態和固態的變化,海洋中的水也是如此,在很多海區由於氣溫較低,就會出現海面結冰,分佈海冰的現象。

北半球海冰分佈最南的海區

氣溫和海水溫度是影響海水會不會結冰的最重要因素,海冰是由於海水凍結而形成的鹹水冰,海水在結冰的過程中,會將80%以上的鹽分排析出去,海冰的鹽度通常低於海水的鹽度。我們知道純淡水在0℃就會結冰,而海水中由於含有鹽分,要使海水結冰需要更低的溫度,當海水溫度下降至-1.33℃以下時,就會發生結冰現象。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,最終有可能形成大範圍覆蓋的海拔。

遼東灣位置圖

在世界各緯度的海域中,很明顯中低緯地區由於海水溫度偏高,不可能存在海冰,在中高緯度地區,由於冬季氣候寒冷,氣溫較低,通常會出現海冰的分佈。一般來說,總體而言緯度越高形成海冰的規模和厚度越大,海冰持續的時間越長。在世界各大洋中,地處北極圈以北的北冰洋地區是分佈海冰數量最多的海域,北冰洋海域終年都有海冰覆蓋,在冬季2月份,北冰洋海冰大概覆蓋84%的面積,就算在夏季9月份,北冰洋海冰的覆蓋率也有54%。

冬季開始結冰的遼東灣

在我國的南海、東海、黃海和渤海四大海域中,緯度最高的渤海海域是唯一有大面積海冰分佈的地區,其中渤海的遼東灣海域,每年12月至次年3月海冰廣泛分佈,海冰厚度可達30釐米左右,這一海域地處北緯39°至北緯41°之間,緯度並不是很高,遼東灣是北半球海冰分佈最南的地區。那麼,形成這一現象的原因有哪些呢?首先,我們知道水體的比熱較大,升溫和降溫相對較慢,如果某一海域水深較深,海水水體量大,那麼在夏季就能儲存更多的熱能,而到了冬季也就不容易結冰,而遼東灣屬於大陸架海區,平均水深不到20米,最深處僅爲32米,海水深度淺是冬季易結冰的一個原因。

2018年2月8日遼東灣海冰覆蓋情況

其次,雖然海水都是鹹的,世界大洋海水的平均鹽度約爲35‰,但是不同海域的海水鹽度也有高低差異,海水含鹽量越低,海水就越容易結冰。遼東灣海域由於一方面位於較爲封閉的渤海內,與外海海水交換較慢,加上遼河等陸地徑流的淡水匯入,海水鹽度較低,海水鹽度多低於30‰,冬季海水容易結冰。再次,位於遼東半島以西的遼東灣,屬於內海,少受大洋洋流等因素的影響,海水流動速度較慢,而流速慢的水體相對於流速快的水體更容易結冰。

遼東灣海冰航拍

最後,遼東灣深入內陸,東部還有遼東半島和朝鮮半島等陸地,深受陸地的影響,冬季溫度比同緯度海域要低。此外,遼東灣海域距離東亞地區冬季風的策源地“亞洲高壓”(蒙古西伯利亞高壓)較近,冬季時受西北季風的影響很大,受冬季寒潮的影響,遼東灣海域寒風強勁,冬季平均氣溫低,使得海水更容易結冰。綜上所述,遼東灣海域由於平均水深淺、海水鹽度低、海域封閉、相對內陸、深受冬季風影響等因素,成爲我國邊海水溫最低、冰情最嚴重的海域。

遼東灣被海冰包圍的漁船

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