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湖泊冰情

[拼音]:hupo bingqing

[外文]:lake ice regime

湖水冻结、封冻和解冻现象。

湖水冻结

湖水温度降至 0°C时,由于水体结冰释放冻结潜热,使水体增温,阻止冻结。故湖水冻结须在水温低于 0°C的过冷却条件下进行。过冷却的程度决定于湖水中结晶核的性质。湖水含有盐分,冰点温度较淡水的低,当含盐量为 50~200毫克/升时,冰点温度为-0.003~-0.012°C。冰点随静水压力增大而降低,水深增加10米,冰点温度平均降低0.0075°C。

当湖水表面温度冷却至 4°C以下时,表层湖水密度增大而下沉,引起上下循环,直至上下层水温均为 4°C时,循环停止。如继续冷却,表层湖水密度减少,不再下沉,直至水面温度达到-0.01~-0.02°C,出现过冷却状态,呈现冰晶体。小型湖泊,在无风雪和冷却较快的情况下,冰晶体开始呈直径为几毫米的冰饼。冰饼扩大时,圆周曲率减小,冰饼边缘结冰热不能有效地释放,冰饼面上出现许多不规则体,转而增大,成为树枝晶。在与水面平行的方向,结晶体迅速增长,湖面形成薄冰层称片状冰。

在较大的湖泊,经过冰晶体、冰饼以至薄冰层过程之后,由于风吹浪打,薄冰层破裂,破碎冰片相互磨蚀,之后融合成表面粗糙的冰层,称集块冰;如湖面有积雪,许多不规则的雪团冻结在一起,形成不透明的集块冰层。

湖泊封冻

薄冰层或薄集块冰形成后,由于风力与温度变化,经过多次消融与冻结,形成稳定的封冻冰。从初冰出现到全湖封冻一般约10~20天。湖泊出现初冰的平均日期受湖泊所在地的纬度、高程和离海洋的距离等影响。纬度高、地势高、距海远,初冰出现日期早;反之则迟。湖泊封冻后,冰层增厚有两种方式:

(1)冰层下湖水热量通过冰层逸散至大气,水温降低,使冰层向下增厚;

(2)当封冰上有积雪时,雪的重量使冰层破裂,湖水上溢,与雪混合,冻结成雪冰,冰层加厚。

湖冰厚度与湖泊的自然地理条件有关。纬度较低的平原湖泊的冰层较薄,我国洪泽湖冰厚为10~20厘米,高纬高山湖泊冰层较厚,我国呼伦池冰厚为 150厘米,青海湖冰厚84厘米。南极普利湖冰厚达640厘米。

湖泊解冻

当气温升至零度左右,冰层上下同时融化。表面冰融化更快。融化沿结晶体边缘进行,使片状冰变为许多松散结合柱状结构的松散结晶 体,结果变成烛状冰。如冰面有积雪,积雪首先融化,在冰雪交界面出现薄薄水层,随着积雪厚度减小,热量逐渐到达冰层上表面,并透过冰层,促使冰层上下表面同时融化。

解冻过程中,岸边土壤增温快,湖冰多自岸边先融,形成岸缘水带。在风浪袭击下,冰融加速。封冻冰消融的主要热源有太阳辐射、空气增温和降雨带来热量。小湖冰层融化,主要由于热力作用,大湖中因伴有动力作用,可在湖岸形成很高的冰堆。一般自出现解冻至全湖融完,约需5天至1个月。

湖泊解冻受纬度、高程和距海远近等因素影响。纬度高、距海远,则湖泊解冻日期晚;反之,则解冻日期早。我国湖泊平均解冻日期:呼伦池为 4月中旬;洪泽湖为1月下旬;扎陵湖为5月中旬;微山湖为1月中旬。加拿大湖泊解冻初现日期,北极群岛为 7月中旬,大湖区为 3月上旬。美国在落基山脉东北方明尼苏达州和缅因州湖泊解冻日期为4月下旬,南部(北纬40°)为 3月上旬,苏联湖泊平均解冻期为从北冰洋群岛的 6月下旬至北纬42°的2月中旬。

湖泊冰情预报内容包括封冻日期、冰厚、冰上运输承载能力、解冻日期等。预报方法有热力因素指标法和热量平衡计算法。

参考书目

J.H.Zumberge,J.C. Ayers,Hydrology of Lakes and Swamps,Handboo噚 of Applied Hydrology,sec. 23,McGraw-Hill,New York,1964.

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