Interested Article - Торосы

Торос на Финском заливе.
Торосы на Финском заливе
Антарктический торос на почтовом блоке Украины, 2009 год.
внутренняя структура тороса.
Внутренняя структура тороса

Торо́с , Торо́сы или Торо́сья — нагромождение обломков льда , до 10–20 метров в высоту, которые образуются в результате сжатия ледяного покрова . Лёд на реках и озерах торосьями Торосня́к . Небольшой то́рос Ропа́к . Торосы могут состоять как из морского льда, так и из пресного.

По определению международной метеорологической организации, гряда торосов — это сравнительно прямолинейное нагромождение битого льда, образовавшегося в результате его сжатия . Подводная часть тороса называется килем, а надводная — парусом. Доля полостей тороса, заполненных воздухом, снегом или водой, называется пористостью тороса. Обычно пористость киля тороса составляет 20–40% и зависит от многих факторов включая толщину обломков льда тороса и степень его консолидации. Пористость киля тороса обычно выше в нижней части киля и ближе к границе киля с ровными льдом. Когда температура воздуха опускается ниже температуры замерзания воды, верхняя часть киля торосов обычно начинает замерзать, образуя консолидированный слой. Из-за пористости, толщина консолидированного слоя часто увеличивается значительно быстрее, чем толщина ровного льда. В весенне-летний период торосы, в отличие от ровного льда, продолжают консолидироваться несмотря на более высокие температуры воздуха, но причины этого процесса относительно слабо изучены. Некоторые натурные измерения показывают, что поздняя консолидация торосов может быть связана с переносом снега в неконсолидированные области киля, что может происходить во весенний период, при уменьшении концентрации льда или деформациях льда . Это подтверждается наблюдениями значительной массовой доли снега (около 10%) в киле торосов в период таяния , а также наблюдениями значительной потери снега в открытой воде весной . Из-за более высокой шероховатости торосов, они обычно накапливают значительно больше снега внутри и на поверхности паруса по сравнению с другими типами льда, в среднем в три раза больше чем ровный лёд . Это приводит к относительно более медленной консолидации, но и к более позднему поверхностному таянию торосов. При этом, киль торосов тает в осенне-летний период значительно быстрее, чем ровный лёд, примерно в четыре раза быстрее для торосов с осадкой в 4–8 м в море Бофорта и в 4 раза быстрее чем ровный однолетний лёд для торосов с осадкой около 5 м в проливе Фрама .

Различают два вида образования торосов (или торошения): взлом (форма 1) и раздробление ледяного покрова (форма 2). Взломом называют такой вид торошения, когда в ледяном покрове образуются трещины и происходит нагромождение более или менее крупных обломков льда, принимающих всевозможные положения, до вертикального включительно. Раздроблением называется разрушение ледяного покрова на более мелкие части; оно сопровождается образованием торосов из сравнительно небольших кусков льда. Взлом и раздробление могут происходить и независимо друг от друга и совместно; в последнем случае наблюдается постепенный переход от формы 1 к форме 2.

Ледяной покров, загромождённый торосами, называют торосистым. Степень торосистости льда принято определять по пятибалльной шкале. В арктических морях наблюдается преимущественно торосистый ледяной покров, за исключением берегового припая между островами, в проливах , заливах , отмелях берегов (где лёд не подвергается сжатию). Сидящее на мели торосистое ледяное нагромождение высотой 10 метров и выше называется стамухой . Часто образует систему параллельных берегу валов льда и способствует образованию припая .

Торосы присутствуют в открытой части Северного Ледовитого океана , в Восточно-Сибирском и Чукотском морях , а также в море Бофорта и Балтийском море . Торосы занимают до 30–40% от общей площади морского льда и около половины от общего объема морского льда. Как и недеформированный (ровный) лёд, торосы могут быть однолетними, двулетними или многолетними в зависимости от того, сколько сезонов таяния им удалось пережить.

Форма и размер торосов

Торосы могут образовываться изо льда различного возраста и толщины, но в основном состоят из тонкого и молодого льда толщиной 20–40 см. Глубина киля тороса обычно значительно превышает высоту паруса — обычно примерно в 3–5 раз, что определяется гидростатическим балансом ледяного строения. Киль также обычно в 2–3 раза шире паруса. Один из крупнейших исследованных торосов имел парус, возвышающийся на 12 м над поверхностью воды, и глубину киля в 45 м. В среднем, общая толщина торосов колеблется от 5 м до 30 м, при средней высоте паруса менее 2 м. Средняя глубина киля арктических торосов составляет 4,5 м. Высота паруса обычно пропорциональна квадратному корню толщины блоков торосов. Торосы в проливе Фрама обычно имеют трапециевидную форму с горизонтальной частью киля, занимающей около 17% от общей ширины торосов, и средней осадкой 7 м , тогда как торосы в Чукотском море и море Бофорта имеют вогнутую близкую к треугольной форму . Средняя толщина консолидированного слоя арктических торосов составляет 1,6 м. Зимой торосы консолидируются (замерзают) примерно в два раза быстрее, чем ровный лёд, при этом, отношение толщины ровного льда и толщины консолидированного слоя пропорционально квадратному корню из пористости тороса. Это приводит к тому, что к концу зимнего сезона соотношение толщины консолидированного слоя и ровного льда составляет 1,6–1,8 . Однако весной и летом нередко встречаются полностью консолидированные торосы общей толщиной до 8 м. Консолидация торосов снижает уровень освещенности и пространство для жизни, доступное для организмов, что может иметь негативные экологические последствия, поскольку торосы считаются экологически горячими точками. Гряды торосов также играют важную роль в удерживании талой воды в подлёдных слоях, что может привести к образованию ложного дна и уменьшению скорости таяния более тонкого льда .

Методы измерений торосов

Физическая характеристика гребней давления может быть выполнена с использованием следующих методов:

  • Механическое бурение льда шнеками без керна или бурами с керном (когда керн извлекается для анализа).
  • Съемка, при которой для определения геометрии паруса используется нивелир, теодолит или дифференциальная система GPS.
  • Термическое бурение.
  • Осмотр аквалангистами.
  • Однолучевые и многолучевые гидролокаторы, закрепленные на морском дне или установленные на дистанционно управляемом подводном аппарате.
  • Ряд термисторов для наблюдения за изменениями температуры тороса.
  • Электромагнитная индукция с поверхности льда или с самолета.

Морфометрические параметры

Торосы, являясь крупными ледяными образованиями, обладают значительной массой и, находясь в постоянном движении, могут повредить морскую инженерную инфраструктуру: подводные линии связи, трубопроводы, терминалы и др. Преодоление торосов — одна из сложнейших задач мореплавания в ледовых водах. Для определения возможной нагрузки на морские объекты и проектирования соответствующих защитных сооружений необходимо знать характерные и экстремальные значения основных морфометрических параметров ледяных образований, соответствующих конкретному району. К таким параметрам относятся высота паруса, глубина киля, общая толщина, горизонтальные размеры гряд торосов (длина гребня, ширина паруса, ширина киля) и др. Кроме геометрических (внешних) параметров гряд торосов, важно знать характеристики внутренней структуры торосов: пористость (относительное содержание пустот в торосе), размеры пустот, содержание «твердого льда» и, прежде всего, свойства консолидированного слоя тороса .

Консолидированный слой тороса, образующийся в результате смерзания отдельных обломков льда и расположенный большей частью ниже уровня воды, как правило, связывает отдельные элементы тороса в единый монолит, что обусловливает наиболее серьезную потенциальную опасность для морского сооружения. Исследование воздействия торосов на корпус судов и портовые сооружения показало, что основная нагрузка связана с воздействием на препятствие именно консолидированный слой внутри тороса . Изучение морфометрических параметров гряд торосов и особенностей развития в них консолидированного слоя имеет большое значение в первую очередь для выявления или уточнения природных механизмов, ответственных за эволюцию данного элемента ледяного покрова.

Примечания

  1. // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона . — 2-е изд., вновь перераб. и значит. доп. — Т. 1—2. — СПб. , 1907—1909.
  2. // Энциклопедический словарь Гранат : В 58 томах. — М. , 1910—1948.
  3. // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль . — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа , 1880—1882.
  4. // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль . — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа , 1880—1882.
  5. (Report). JCOMM Expert Team on Sea Ice. doi : . из оригинала 24 июня 2023 . Дата обращения: 15 июня 2023 .
  6. Timco, G.W.; Burden, R.P. (1997). . Cold Regions Science and Technology . Elsevier BV. 25 (1): 65—77. doi : . ISSN .
  7. Salganik, Evgenii; Lange, Benjamin A.; Itkin, Polona; Divine, Dmitry; Katlein, Christian; Nicolaus, Marcel; Hoppmann, Mario; Neckel, Niklas; Ricker, Robert; Høyland, Knut V.; Granskog, Mats A. (2023). "Different mechanisms of Arctic first-year sea-ice ridge consolidation observed during the MOSAiC expedition". Elem Sci Anth . 11 (1). doi : . ISSN .
  8. Lange, Benjamin A.; Salganik, Evgenii; Macfarlane, Amy; Schneebeli, Martin; Høyland, Knut; Gardner, Jessie; Müller, Oliver; Divine, Dmitry V.; Kohlbach, Doreen; Katlein, Christian; Granskog, Mats A. (2023-05-29). "Snowmelt contribution to Arctic first-year ice ridge mass balance and rapid consolidation during summer melt". Elem Sci Anth . 11 (1). doi : . ISSN .
  9. Clemens‐Sewall, David; Polashenski, Chris; Frey, Markus M.; Cox, Christopher J.; Granskog, Mats A.; Macfarlane, Amy R.; Fons, Steven W.; Schmale, Julia; Hutchings, Jennifer K.; von Albedyll, Luisa; Arndt, Stefanie; Schneebeli, Martin; Perovich, Don (2023-06-23). "Snow Loss Into Leads in Arctic Sea Ice: Minimal in Typical Wintertime Conditions, but High During a Warm and Windy Snowfall Event". Geophysical Research Letters . American Geophysical Union (AGU). 50 (12). doi : . ISSN .
  10. Itkin, P., Hendricks, S., Webster, M., Albedyll, L. von, Arndt, S., Divine, D., Jaggi, M., Oggier, M., Raphael, I., Ricker, R., Rohde, J., Schneebeli, M., Liston, G. E. (2023), , University of California Press
  11. Amundrud, Trisha L.; Melling, Humfrey; Ingram, R. Grant; Allen, Susan E. (2006). "The effect of structural porosity on the ablation of sea ice ridges". Journal of Geophysical Research . American Geophysical Union (AGU). 111 (C6). doi : . ISSN .
  12. Salganik, Evgenii; Lange, Benjamin A.; Katlein, Christian; Matero, Ilkka; Anhaus, Philipp; Muilwijk, Morven; Høyland, Knut V.; Granskog, Mats A. (2023-11-20). "Observations of preferential summer melt of Arctic sea-ice ridge keels from repeated multibeam sonar surveys". The Cryosphere . 17 (11): 4873—4887. doi : . ISSN . {{ cite journal }} : Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) ( ссылка )
  13. Ekeberg, Ole-Christian; Høyland, Knut; Hansen, Edmond (2015). "Ice ridge keel geometry and shape derived from one year of upward looking sonar data in the Fram Strait". Cold Regions Science and Technology . 109 : 78—86. doi : .
  14. Metzger, Andrew T.; Mahoney, Andrew R.; Roberts, Andrew F. (2021-12-28). "The Average Shape of Sea Ice Ridge Keels". Geophysical Research Letters . 48 (24). doi : . ISSN .
  15. Salganik, Evgenii; Høyland, Knut Vilhelm; Maus, Sönke (2020). "Consolidation of fresh ice ridges for different scales". Cold Regions Science and Technology . 171 : 102959. doi : .
  16. Salganik, Evgenii; Katlein, Christian; Lange, Benjamin A.; Matero, Ilkka; Lei, Ruibo; Fong, Allison A.; Fons, Steven W.; Divine, Dmitry; Oggier, Marc; Castellani, Giulia; Bozzato, Deborah; Chamberlain, Emelia J.; Hoppe, Clara J. M.; Müller, Oliver; Gardner, Jessie; Rinke, Annette; Pereira, Patric Simões; Ulfsbo, Adam; Marsay, Chris; Webster, Melinda A.; Maus, Sönke; Høyland, Knut V.; Granskog, Mats A. (2023-03-31). "Temporal evolution of under-ice meltwater layers and false bottoms and their impact on summer Arctic sea ice mass balance". Elementa: Science of the Anthropocene . 11 (1). doi : . ISSN .
  17. В.А. Павлов, К.А. Корнишин, Е.У. Миронов, Р.Б. Гузенко, В.В. Харитонов, Я.О. Ефимов. (рус.) // Нефтяное хозяйство : Журнал. — 2016. — Ноябрь ( № 11 ). — С. 49—57 . — ISSN .
  18. Ervik, Åse; Nord, Torodd S.; Høyland, Knut V.; Samardzija, Ilija; Li, Hongtao (2019). "Ice-ridge interactions with the Norströmsgrund lighthouse: Global forces and interaction modes". Cold Regions Science and Technology . Elsevier BV. 158 : 195—220. doi : . ISSN .

Литература

См. также

Источник —

Same as Торосы