Закономерности формирования солености нарастающего морского льда и ее влияние на некоторые характеристики льда

• Автор: Кубышкин, Николай Викторович
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Основные процессы, участвующие в формировании солености однолетнею морского льда

1.1 .Формирование солености новообразовавшегося морского льда

1.1.1 Общие представления о формировании солености новообразо

вавшегося морского льда

1.1.2.Эмпирические и нолуэмлирические выражения для определения

среднеинтеральной солености молодого морского льда

1.1.3.Соленость на нижней границе растущего морского льда. Модель ЬартонаПримаСлихтера и се применение к морскому льду

1.1.4.Вопрос подобия при моделировании формирования солености

морского льда

1.2. Характеристики фазовых переходов в морских льдах 1.3.Основные факторы, приводящие к изменению солености морского
льда во времени и пространстве
1.4.Методы расчета изменения солености морского льда
1.4.1 .Простейшие аналитические зависимости
1.4.2.Модель годового хода средней по толщине солености
морского льда
2. Модель изменения во времени вертикального распределения
солености морского льда в холодный период его существования
2.1 Основные положения и формулировка модели
2.2.Тестовый расчет временной изменчивости вертикального профиля солености однолетнего морского льда по натурным данным
3. Одномерная термодинамическая модель однолетнего морского льда с неоднородным вертикальным распределением солености
период роста
3.1 Формулировка термодинамического блока модели
3.2.Используемые методы решения нелинейного уравнения теплопроводности
3.3.Определение теплофизических характеристик морского льда,
используемых в модел и
3.3.1 .Выбор теоретических выражений для Т, С и р
3.3 .2.Выбор теоретического выражения для А,
3.3.3.Аппроксимация теоретических выражений для теплофизических
характеристик морского льда линейными зависимостями от Ти
3.4.Дискретизация термодинамической модели
3.5.Тестовые расчеты и калибровка термодинамической модели
морского льда по данным лабораторного эксперимента
4. Аназиз результатов моделирования
4.1 Роль миграции в общем процессе опреснения морского льда
по результатам моделирования
4.2.Использование модели солености льда для расчета весеннею
таяния льда
4.3.Оценка потока соли от растущего льда по результатам моделирования
Заключение
Список использованных источников


Если перемешивание отсутствует, и быстрый отвод скапливающихся вокруг зародыша ионов солей не происходит, температура замерзания в окрестностях границы фазового перехода будет понижаться, и рост зародыша должен замедляться. При этом увеличивается вероятность возникновения новых очагов кристаллизации. В таких условиях кристаллы первичного слоя морского льда должны быть значительно мельче, чем в случае пресноводного льда. Такое представление о влиянии растворенных в воде солей на образование и рос т первичных кристаллов льда дастся в работе 9. Первичный кристалл, окруженный слоем воды болсс соленым, чем вода, из которой он образовался, растет до тех пор, пока минерализационный слой, его окружающий, не сольется с таким же слоем соседнего кристалла. Понятно, что густота этой сети зависит от величины кристаллов. Практика показывает, что описанный выше эффект влияния солености воды на размеры первичных кристаллов льда далеко не всегда имеет место. В работе , посвященной лабораторным исследованиям формирования первичного слоя льда, отмечается, что в условиях статического ледообразования на поверхности морской воды формируются крупные пластинчатые кристаллы с вертикально расположенной Сосью. Экспериментально установлено, что наличие растворенных в воде солей не препятствует формированию крупных до см в поперечнике пластинчатых кристаллов Опыт лабораторных экспериментов, проведенных соискателем в процессе работы над настоящей диссертацией, полностью согласуется с выводом авторов . Под действием различных гидрометеорологических процессов и явлений ветровое перемешивание, течения, выпадение осадков и др. Динамические условия начального ледообразования наиболее часто встречаю гея в природе. При этом первичный слой льда формируется из большого количества мелких кристалликов шуги, из снежинок, которые, смерзаясь, захватывают большое количество морской воды благодаря большой удельной поверхности. Ветер и волнение приводят к хаотическому перемешиванию кристаллов, при котором вытеснение рассола менее интенсивно, чем при вертикальной ориентировке, присущей статическим условиям ледообразования Особенно высокой соленость льда должна быть при смерзании снега, выпавшего на поверхность моря. Сложная ажурная форма снежинок должна способствовать увеличению количества захваченной воды. Качественное описание этого процесса для конжеляциоиного льда приводится в целом ряде работ 7, 9, , и др Сначала поверхность раздела лсд вода развивается в виде параллельных друг другу лезвиеобразных выступов, разделенных прослойками воды. Затем лезвия выступов начинают покрываться зазубринами, образующими вторичные борозды перпендикулярно самим выступам. Эти борозды углубляются, сравниваясь с первичными прослойками воды между выступами. Расстояние как между первичными прослойками, так и между вторичными желобками одинаковое, и находится в пределах 0 мкм. Таким образом, формируется система клеток, состоящих из выступов льда, между которыми из захваченной морской воды формируется рассол. Глубина этих выступов зависит от градиента температуры во льду, концентрации солей в рассоле и в воде непосредственно у вершины выступа и от особенностей раствора. В работе 7 приводится толщина выступающего лезвиеобразного слоя, равная 1. Захваченная между лезвиеобразными выступами вода, вымерзая, превращается в параллельные друг другу пленки рассола миниматьная устойчивая толщина этих пленок по наблюдениям Андерсона составила мкм. Параллельность пленок сохраняется в пределах кристалла льда. По мере роста ледяного покрова температура на каждом горизонте понижается, задержанная в пленках жидкость частично вымерзает эти пленки под действием поверхностного натяжения разрываются на ряды вертикальных цилиндров кругового или эллиптического сечения, заполненных концентрированным рассолом. Диаметры этих цилиндров больше ширины пленок и достигают в среднем 6 мкм. Среднее расстояние между центрами соседних цилиндров составляет 0 мкм III. В процессе дальнейшего охлаждения сквозные вертикальные цилиндрические включения разрываются на вертикальные цепочки за. Значение температуры, при котором происходят эти преобразования, еще не установлено.