黄渤海海冰冰情
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受寒潮侵袭的影响,我国渤海和黄海北部海面,每年冬季都有不同程度的海冰生成,这也是我国唯一出现海冰的海域。对结冰海域而言,可以说是世界上纬度最低的海域,比鄂霍茨克海最南端结冰位置还偏南。
海冰的生消与发展,都是在本年度冬季进行,(按照国际组织规定叫做一冬冰)可分为三个阶段:初冰期、严重冰期、融冰期。
初冰期是海冰形成和发展时期,即指从初冰日到盛冰日的时间间隔。对于我国结冰各海区,在整个冰期,初冰期持续时间最长。
盛冰期是从盛冰日到融冰日的时间间隔。通常辽东湾盛冰期出现于1月上旬到3月上旬,持续约2个月,黄海北部从1月中旬到2月中、下旬持续约1个半月,渤海盛冰期从1月上旬到2月中旬约1个半月,而莱洲湾盛冰期最短,在1~2月期间不足一个月。
终冰期或称融冰期,是指融冰日到终冰日之间的时间间隔它是整个冰期最短的一个阶段。需注意终冰期渤海有时会发生“返冻”现象,对海上生产活动和航运产生不同程度的影响,甚至造成灾害。
海上最初出现的冰都是流冰,只有当冷空气入侵,海水热量散失到一定程度时,在海湾浅水处和岸边附近才有固定冰出现。通常黄海北部海岛附近固定冰很少,莱州湾龙口附近海区,固定冰也较少见。辽东湾各海洋站附近可明显观测到固定冰,且持续时间较长。出现在渤海的流冰按其发展阶段、形态和厚度可分为7种,即:韧生冰,冰皮,尼罗冰,莲叶冰,灰冰和白冰。其中后3种皆较厚,超过1Ocm 以上。按其表面特征,具有未发生形变的“平整冰”;在风、浪、流、潮作用下形成堆积以及冰层相互重叠的“重叠冰”;任意无章堆积的“堆积冰”,堆积高度可达3m;呈丘陵状的堆积冰即“冰丘”,堆积高度可达3m以上,另外在渤海也可观测到典型的“冰脊”。
我国海冰冰情在时空分布上差异较大,时间上分为冰情常年、冰情重年、冰情轻年、冰情偏重年、冰情偏轻年等,根据资料记载,渤海和黄海北部曾发生过三次特别严重的冰封,以1969年春影响最为严重;而1972年冬至1973年春、1994年冬至1995春渤海冰情特轻空间上在辽东湾、渤海湾、莱州湾及黄海北部等情况不同。以冰期为例,渤海和黄海北部的冰期约为3~4个月,其中以辽东湾冰期最长,为105至130d,黄海北部和渤海湾依次次之,莱州湾冰期最短。
对于同一海域,不同位置冰期及流冰、固定冰分布状况不同。以辽东湾为例,辽东湾是我国最北的结冰海域,是我国海冰之发源地。北部通常在11月中下旬或12月上旬,从大面积的浅滩地区和沿岸海湾开始形成初生冰。辽东湾西部、东部在12月上、中很短的时间内,海冰由近岸向海区中央扩展。西部1月末流冰扩展到距岸约18km,而东部可扩展到约24km,北部可扩展至74km。2月中旬流冰范围分布接近北纬40o,此时流冰边缘线范围最大。2月末至3月初流冰范围分布缩小,北部流冰边缘线退缩到北纬400以北,东部流冰距岸约20km,西部分布在浅滩或沿岸海湾内。一般年份,海冰都会在3月中旬消失。
渤海和黄海北部海冰是由纯冰晶、卤水、固体盐和气泡组成多元复相物质,在有些海区还含有泥砂等杂质。各组成成分由于成冰地点、结冰时间和结冰后环境条件,以及冻结速度等不同而有明显差异。因此,同一海域不同处海冰类型分布及冰厚度不同。以渤海湾为例,严重冰期时,出现固定冰,但在湾的南北分布差异较大,湾北部固定冰类型以灰白冰为多,其次灰冰,其冰厚度在20至40cm;而湾南部固定冰类型以灰冰为多,其冰厚度在10至30cm;河口一带海区冰面堆积高度一般为2至4m。
80年代以来,受厄尔尼诺现象的影响,冬季偏暖,我国海冰结冰期变短,以辽东湾为例,此前,辽东湾平均结冰期为105至130d,而到90年代平均结冰期为100天左右。而作为我国结冰海域冰期变化最为显著的海区,莱州湾海域冰期由100d缩短为约45d左右。
渤海及其滩涂区域业已发现丰富的油气资源,然而每年冬季海水冻结和冰漂移对油气
勘探和生产以及海上航运等产生不同程度的影响和灾害,己发生多次石油平台倒塌,船舶受损,航运受阻等严重灾害。1969年渤海大冰封,更加引起人们对渤海冰情的关心,对海上冰情调查、观测和监测的重视。渤海海面冰情的发展和生消, 与大尺度环流形势和海区气象水文条件密切相关。
每年入冬,我国渤海和黄海北部部分海域开始结冰,随着一次次冷空气不断地入侵,特别是强寒潮的爆发和持续,这些海域冰覆盖面积越来越明显地扩大、加厚,翌年春季海冰逐渐融化,直至消失。气候变化直接影响该海域海冰生消期和冰情强弱。很明显,这类一年生冰的冻结、融化、增长和减弱都直接与当年冬季气候特征有着密切关系。
我国海域海洋和大气相互作用的物理过程直接决定了冰情及其演变。一般意义上所说的海冰形成,是指海水温度达到冰点,从液态转化为固态。然而实际上海面冰的出现和分布,不仅由表面海水降温所决定,而且与海水密度、盐度、水深、海水的湍流运动和冻结核有密切关系。渤海冰情显示水深的影响是非常明显的,海水冻结都是从沿岸浅水海域开始,逐渐向深海发展。深海冰的形成和增长与海洋混合层的演变有密切关系海洋边界层湍流运动促使秋末混台层明显加厚,直接影响冬初的海冰形成。
盐度对海冰形成的影响更复杂。冬季,渤海表层海水盐度一般在28~30之间,渤海中部盐度较高,可选3l以上,黄海北部表层海水盐度约在29~31之问。渤海是超浅海,冬季很容易混合到底海水从海面到深层以至底层同时结冰有时在深层和底层形成的海冰甚至比表层多。海冰一旦在深层形成,受浮力作用而上升至海面。然而,渤海南部黄河口附近海域,虽然气温偏高,但盐度低于24.695,表层海水容易冻结。
渤海海冰形成过程很复杂,影响因子多。不仅直接依赖于冷空气入侵、降温强度、速率和持续时间,而且雪降落海面能加速海冰形成。不同海区,不同水文、气象状况,不同地理位置特点,皆直接影响该海区冻结和结冰速度。由观测资料统计,发现各海区每年冬季第一次出现海冰的日期即初冰日对应的平均气温差别很大。例如北黄海小长山和大鹿岛的初冰日的多年平均气温分别为-9.0℃和-6.5℃,而辽东湾北部鲅鱼圈为-4.3℃,明显小于北黄海,说明除气温降低促使海冰形成外,其它因子对海冰形成也具有显著影响。