Hải dương học đại cương - Chương 7 pptx

Băng là sҧn phҭm tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn và vӅ phҫn mình, nó có ҧnh hѭӣng ÿáng kӇ tӟi các quá trình nhiӋt ÿӝng lӵc và muӕi trong ÿҥi dѭѫng, và thông qua cѫ chӃ albeÿô - tӟi

Thông thѭӡng, cӵc ÿҥi mұt ÿӝ quan sát thҩy vào cuӕi mùa ÿông, còn

cӵc tiӇu - cuӕi mùa hҥ hoһc ÿҫu mùa thu Tùy thuӝc các nhân tӕ bình lѭu và

ÿһc thù ÿӏa phѭѫng cӫa nhӳng quá trình trao ÿәi nhiӋt và ҭm, cӵc ÿҥi và cӵc

tiӇu mұt ÿӝ có thӇ xê dӏch vӅ thӡi gian Dao ÿӝng năm mұt ÿӝ trên mһt ÿҥi

dѭѫng thѭӡng bҵng 25 ÿѫn vӏ Dao ÿӝng mұt ÿӝ giӳa các năm thѭӡng

tӓ ra lӟn nhҩt ӣ các vùng cӱa sông và do biӃn ÿӝng cӫa dòng nѭӟc sông quy

ÿӏnh

t

V

Nhӳng dao ÿӝng mұt ÿӝ giӳa các năm cNJng có thӇ nhұn thҩy ӣ các biӇn

nӝi ÿӏa, ӣ ÿó quan sát thҩy biӃn thiên nhiӅu năm cӫa nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi, ӣ

các vùng cұn cӵc và các dҧi front Ӣ các phҫn khѫi ÿҥi dѭѫng, dao ÿӝng mұt

ÿӝ giӳa các năm thѭӡng không lӟn và bҵng 0,40,6 ÿѫn vӏ và giҧm dҫn

theoÿӝ sâu

t

V

Ch ѭѫng 7 Băng trong ÿҥi dѭѫng

7.1 Phân b ӕ băng trên ÿӏa cҫu

Băng là mӝt bӝ phұn cҩu thành quan trӑng nhҩt cӫa băng quyӇn và

chiӃm nhӳng không gian rӝng lӟn trên mһt Trái Ĉҩt Băng ӣ ÿây gӗm băng

biӇn, thҧm băng, băng trên vùng núi và băng trong lӟp ÿҩt ÿóng băng vƭnh

cӱu

Băng biӇn - ÿó là băng trӵc tiӃp tҥo thành trong khi ÿông lҥnh nѭӟc

biӇn Nhӳng vùng phân bӕ chính cӫa băng biӇn là Bҳc Băng Dѭѫng, các biӇn

thuӝc phҫn phía bҳc cӫa Ĉҥi Tây Dѭѫng và Thái Bình Dѭѫng cNJng nhѭ các

biӇn bao quanh lөc ÿӏa Nam Cӵc Nhӡ các hҧi lѭu, băng có thӇ ÿѭӧc mang ÿi

hàng trăm, thұm chí nhiӅu nghìn kilômét khӓi nѫi nó ÿѭӧc tҥo thành Băng là sҧn phҭm tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn và vӅ phҫn mình, nó có ҧnh hѭӣng ÿáng kӇ tӟi các quá trình nhiӋt ÿӝng lӵc và muӕi trong ÿҥi dѭѫng, và thông qua cѫ chӃ albeÿô - tӟi sӵ hình thành cân bҵng nhiӋt cӫa khí quyӇn.Nhӳng con sӕ ѭӟc lѭӧng toàn cҫu vӅ diӋn tích phân bӕ và thӇ tích băng biӇnÿѭӧc dүn trong bҧng 7.1 Phҧi lѭu ý rҵng nhӳng ѭӟc lѭӧng cӵc tiӇu ӭng vӟithӡi kì cuӕi mùa hҥ và nhӳng ѭӟc lѭӧng cӵc ÿҥi - cuӕi mùa ÿông

Bҧng 7.1 Ѭӟc lѭӧng toàn cҫu vӅ lѭӧng băng trong băng quyӇn

2 ˜

10 24 ,

10 ) 5 , 0 2 , 0

1 ˜

10 7 ,

3 ˜

HiӋn nay tӗn tҥi hai thҧm băng lӟn ӣ Nam Cӵc và Grinlan, ÿó là nhӳng khӕi băng (khiên băng) lөc ÿӏa dҫy ÿһc, khәng lӗ sӯng sӳng bên trên ÿҥidѭѫng BӅ dày trung bình cӫa các khiên băng bҵng khoҧng 2000 m, trong ÿó

ÿӝ cao ÿӍnh vòm băng ӣ Grinlan ÿҥt tӟi 3000 m, ӣ Ĉông Nam Cӵc - 4000 m Thҧm băng trên ÿҩt liӅn cӫa Nam Cӵc cùng vӟi thҧm băng liên kӃt cӫa các ÿҧo ven bӡ chiӃm mӝt diӋn tích 13,7 triӋu km2, tӭc bҵng 99 % toàn diӋn tích lөc ÿӏa Nam Cӵc Thҧm băng này chia thành hai phҫn: khiên băng Ĉông Nam Cӵc và khiên băng Tây Nam Cӵc Khiên băng Ĉông Nam Cӵc là mӝttháp hình vòm thӕng nhҩt vӟi diӋn tích 10,5 triӋu km2 Các dòng băng tӯÿѭӡng phân băng di chuyӇn tӟi rìa khiên băng và tҥo thành các ÿӗng băng

thӅm lөc ÿӏa và các núi băng trôi Tӕc ÿӝ di chuyӇn băng trung bình ӣ rìa

khiên băng bҵng 100400 m/năm Khiên băng Tây Nam Cӵc (diӋn tích 3,1

triӋu km2), trѭӟc hӃt gӗm các tháp vòm băng Elswort, Mery Berd và Palmer

ThӇ tích băng Nam Cӵc bҵng 28 triӋu km3, trong ÿó phҫn cӫa Ĉông Nam

Cӵc là 24,7 triӋu km3 Tӕc ÿӝ giáng thӫy khí quyӇn nuôi dѭӥng thҧm băng

cӵc tiӇu ӣ vùng trung tâm (gҫn 30 mm/năm) và tăng lên ÿӃn 400600

mm/năm ӣ vùng ven bӡ

Khiên băng Grinlan chiӃm diӋn tích 1,8 triӋu km2 ThӇ tích băng trong

ÿó bҵng 2,7 triӋu km3, tӕc ÿӝ nuôi dѭӥng cӵc tiӇu ӣ phía bҳc (gҫn 150

mm/năm) và cӵc ÿҥi ӣ phía nam (tӟi 800 mm/năm) Tӕc ÿӝ di chuyӇn băng

trung bình bҵng gҫn 20 m/năm Khiên băng Grinlan ÿã hình thành mӝt ÿӏa

hình nӅn ÿáy ÿһc trѭng Phҫn trung tâm cӫa ÿҧo dѭӟi sӭc nһng cӫa băng ÿã

bӏ lún xuӕng dѭӟi mӵc nѭӟc biӇn (ÿӃn 40 m) Ӣ phía nam nӅn ÿáy có cao

ÿӝ tuyӋt ÿӕi ÿӃn 1000 m, trong ÿó các khӕi núi kéo dài theo các bӡ tây và

ÿông, kӃt quҧ là ÿáy khiên băng có dҥng mӝt chiӃc bát

Nét khác biӋt quan trӑng giӳa hai khiên băng hiӋn ÿҥi là ӣ chӛ ӣ Nam

Cӵc quá trình tích lNJy thêm băng ӣ trên mһt hҫu nhѭ cân bҵng vӟi dòng băng

hà, trong khi trên mһt khiên băng Grinlan có mӝt vùng tan băng mҥnh Xung

quanh Grinlan không có nhӳng ÿӗng băng thӅm lӟn, vì vұy khi băng di

chuyӇn tӟi bӡ, nó ÿә nhào xuӕng thành nhӳng núi băng trôi

NӃu xuҩt phát tӯ nhӳng sӕ liӋu ѭӟc lѭӧng thӇ tích các khiên băng, dӉ

dàng tính ÿѭӧc rҵng sau khi tan khiên băng Grinlan có thӇ làm dâng mӵc

nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi lên 8 m, khiên bang Tây Nam Cӵc - 56 m, còn

khiên băng Ĉông Nam Cӵc - 55 m Do ÿó, vҩn ÿӅ vӅ cân bҵng khӕi lѭӧng

các thҧm băng này trong ÿiӅu kiӋn hiӋn ÿҥi là mӝt vҩn ÿӅ cӵc kì quan trӑng

Ĉáng tiӃc, vӅ vҩn ÿӅ này chѭa có mӝt quan ÿiӇm thӕng nhҩt, mà tӗn tҥi

nhӳng quan niӋm ÿӕi chӑi nhau vӅ biӃn thiên khӕi lѭӧng các thҧm băng: tӯ

quan niӋm giҧm ÿáng kӇ, dүn ÿӃn dâng mӵc nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi trong

thӃ kӍ 20, cho ÿӃn quan niӋm tăng ÿáng kӇ Ĉó là do chúng ta không có ÿӫ

nhӳng dӳ liӋu thӵc nghiӋm cNJng nhѭ các mô hình toán hӑc chѭa hoàn thiӋn

ÿӇ cho phép thӵc hiӋn tính toán nhӳng biӃn thiên khӕi lѭӧng các thҧm băng

Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu là lӟp ÿҩt ÿá bӅ mһt lөc ÿӏa có chӭa nѭӟc ÿóng băng Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu bao phӫ khoҧng 20 % bӅ mһt ÿҩt liӅn Ĉӝ sâu lӟn nhҩt cӫa nó ghi nhұn ÿѭӧc ӣ Xibiri (trên sông Markhô ÿӃn 1500 m) và ӣBҳc Mӻ (tӟi 600 m) Ĉai ÿóng băng vƭnh cӱu ÿѭӧc hình thành trong vòng mҩy nghìn năm gҫn ÿây và ҧnh hѭӣng nhiӅu tӟi nhӳng biӃn ÿәi khí hұu Tuy nhiên, phҧn ӭng cӫa nó rҩt phӭc tҥp và không ÿѫn trӏ, khó có thӇ dӵ báo Hӧp phҫn cuӕi cùng cӫa băng quyӇn là thҧm tuyӃt mùa, hàng năm bao phӫ gҫn 100 triӋu km2, trong sӕ ÿó 64 triӋu km2 (khoҧng 25 % diӋn tích bán cҫu) ӣ bҳc bán cҫu và 36 triӋu km2 (14 %)ӣ nam bán cҫu Theo dӳ liӋu vӋtinh, diӋn tích thҧm tuyӃt trung bình năm ӣ bҳc bán cҫu bҵng gҫn 35 triӋu

km2 và thӡi gian tӗn tҥi cӫa nó bҵng khoҧng 6 tháng Ӣ nam bán cҫu, nѫi hҫunhѭ 1/3 thҧm tuyӃt duy trì quanh năm, diӋn tích cӫa nó bҵng gҫn 25 triӋu

km2, thӡi gian tӗn tҥi lӟn hѫn 8 tháng

Thҧm tuyӃt không nhӳng là chӍ thӏ cӫa khí hұu, mà bҧn thân nó có thӇ

có tác ÿӝng mҥnh tӟi dao ÿӝng khí hұu bҵng cách, thí dө, làm thay ÿәialbeÿô mһt ÿҩt Ngoài ra, khi tuyӃt rѫi trên mһt băng, nó làm thay ÿәi mӝt sӕtính chҩt cӫa băng, thұm chí khӕi lѭӧng cӫa băng, cho nên nhҩt thiӃt phҧi kӇtӟi ÿiӅu này trong các tính toán Thí dө, ӣ các vùng bӡ Spitsbecgen và Aliaska lѭӧng tích ÿӑng tuyӃt trên thҧm băng ÿҥt tӟi 150 mm nѭӟc tѭѫngÿѭѫng

7.2 Phân loҥi băng

Băng trên ÿҥi dѭѫng và biӇn ÿѭӧc phân biӋt theo mӝt loҥt dҩu hiӋu,

trong ÿó nhӳng dҩu hiӋu chính là: nguӗn gӕc xuҩt sinh, ÿӝng lӵc, tuәi và

hình thái

VӅ phѭѫng diӋn xuҩt sinh băng ÿѭӧc chia thành băng biӇn, băng lөc ÿӏa

và băng sông

hѫn ÿiӇm ÿông băng Nó có thӇ là băng mһt biӇn nӃu ÿѭӧc tҥo thành trong

chính lӟp nѭӟc mһt và băng bên trong nѭӟc biӇn Tính chҩt ÿһc trѭng cӫa các

loҥi băng này là có lѭӧng muӕi trong băng

sӁ ÿi vào biӇn dѭӟi dҥng băng hà và tҧng băng Băng lөc ÿӏa là băng nѭӟc

ngӑt, chӭa ít tҥp chҩt và thѭӡng hay có màu xanh lam Khӕi lѭӧng chính cӫa

băng lөc ÿӏa ÿѭӧc gһp thҩy ӣ các bӡ Nam Cӵc Ӣ Bҳc Ĉҥi Tây Dѭѫng thì

gһp ít hѫn, chúng tách ra tӯ các núi băng cӫaGrinlan

biӇn Thông thѭӡng loҥi băng này chӭa nhiӅu tҥp chҩt, mӓng hѫn băng lөc

ÿӏa và hoàn toàn ngӑt Khӕi lѭӧng băng sông chӫ yӃu gһp thҩy ӣ các biӇn

thuӝc Bҳc Băng Dѭѫng do nhiӅu sông mang vào Trong mùa hè băng sông

tan hӃt

VӅ phѭѫng diӋn ÿӝng lӵc, ngѭӡi ta phân biӋt hai loҥi băng: băng di

ÿӝng và băng bҩt ÿӝng Băng di ÿӝng thѭӡng gӑi là băng trôi, vì dѭӟi tác

ÿӝng cӫa gió và dòng chҧy, chúng di chuyӇn trong thӫy vӵc, ÿôi khi ÿi rҩt

xa Băng gҳn bӡ và ÿөn băng biӇn thuӝc loҥi băng bҩt ÿӝng Băng g̷n bͥ là

băng biӇn gҳn chһt vào bӡ hay thӅm biӇn và chӍ chuyӇn ÿӝng dao ÿӝng thҷng

ÿӭng khi mӵc nѭӟc biӇn biӃn ÿәi Băng này có thӇ ÿѭӧc tҥo thành tҥi chӛ khi

ÿông lҥnh nѭӟc biӇn hay do ÿông kӃt băng trôi ChiӅu rӝng và chiӅu dài cӫa

mҧng băng gҳn bӡ có thӇ tӟi hàng trăm kilômét Trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp,

mҧng băng gҳn bӡ có thӇ bӏ vӥ và chuyӇn thành băng trôi Ĉͭn băng là là

ÿӗng băng bám lên ÿáy thӅm biӇn, nó thѭӡng tҥo thành tӯ băng trôi Các ÿөn

băng sӁ tҥo thuұn lӧi cho băng gҳn bӡ hình thành

Xét vӅ tuәi, băng biӇn ÿѭӧc chia thành mӝt sӕ giai ÿoҥn

nѭӟc mһt mӓng Kim băng là giai ÿoҥn tҥo băng thӭ nhҩt Khi nӗng ÿӝ các kim băng trong nѭӟc nhiӅu hѫn thì chúng tҥo thành cháo băng - mӝt lӟp hay vӋt ÿұm ÿһc màu xám chì gӗm nhӳng tinh thӇ băng liên kӃt yӃu Khi tuyӃtrѫi vào nѭӟc ÿang ÿông lҥnh, nó dính vӟi nѭӟc và biӃn thành mӝt khӕi dҥng cháo - b͡t tuy͇t Mӝt vùng tө tұp cháo băng, bӝt tuyӃt tҥo thành dѭӟi gió lҥnh

và sóng hoһc băng tӯ trong lòng nѭӟc nәi lên ÿѭӧc gӑi là cánh ÿӗng băngvөn

dày tӯ 10 cm có thӇ uӕn cong trong nѭӟc Dѭӟi tác ÿӝng gió và sóng, màng băng vӥ ra, tҥo thành các lát băng mӓng kích thѭӟc và hình dҥng khác nhau

trҳng xám ÿӝ dày 1530 cm Băng này ít mӅm hѫn màng băng Nó bӏ gió và dòng chҧy làm vӥ, tҥo thành nhӳng gò băng

mùa ÿông Mһt băng thѭӡng bӏ tuyӃt phӫ Mùa hè ÿӏa hình mһt băng mӝt tuәirҩt phӭc tҥp Chӛ trNJng thì chӭa nѭӟc lҥnh và vNJng tuyӃt

thành băng tàn dѭ mӝt tuәi, hai tuәi và nhiӅu tuәi Băng tàn dѭ mӝt tuәi có

ÿӝ dày rҩt khác nhau ĈӃn mùa tăng trѭӣng mӟi, tùy thuӝc ÿiӅu kiӋn khí hұu,

ÿӝ dày băng dao ÿӝng tӯ 0,5 ÿӃn 1,5 m và hѫn Ĉӝ dày băng hai tuәi và ba tuәi thѭӡng lӟn hѫn 2 m, ӣ các vùng trung tâm Bҳc Băng Dѭѫng tӟi 3,54

m

Trong bҧng 7.2 dүn ÿӝ dày ÿһc trѭng cӫa băng ӣ biӇn Baren Nét khác biӋt chính so vӟi hӋ thӕng phân loҥi băng ÿã dүn theo thành phҫn tuәi là ӣÿây băng mӝt tuәi có ÿӫ loҥi, ÿӝ dày cӫa chúng rҩt khác nhau

B ҧng 7.2 Ĉӝ dày băng ÿһc trѭng ӣ biӇn Baren

Cҩp Thành phҫn tuәi băng Ĉӝ dày trung bình (cm)

Nét ÿһc trѭng nhҩt trong phân bӕ ÿӏa lý băng biӇn theo tuәi ӣ thӫy vӵc

Bҳc Băng Dѭѫng là tuәi băng trҿ dҫn tӯ tâm khӕi băng ra phía rìa Ӣ tâm tұp

trung chӫ yӃu các loҥi băng hai và nhiӅu tuәi Mҧng băng ÿһc biӋt lӟn nҵm ӣ

vùng gҫn cӵc và làm thành hҥt nhân cӫa vòm băng cӵc Xung quanh rìa và

ngoҥi vi là nhӳng dҧi băng trҿ và mҧnh

VӅ phѭѫng diӋn hình thái, băng trôi chia thành các ÿ͛ng băng, ÿó là

nhӳng mҧng băng kích thѭӟc lӟn hѫn 20 m bӅ ngang, và băng vͩ, gӗm tұp

hӧp nhӳng mҧng băng kích thѭӟc dѭӟi 20 m

Vì mһt băng thѭӡng không bao giӡ bҵng phҷng, nên khi các tҧng băng

ÿөng ÿӝ vӟi nhau, chúng bӏ nén và rҥn nӭt, tҥo thành nhӳng gò băng ÿѫn ÿӝc

hoһc dѭӟi dҥng các luӕng băng Gò băng nhô cao trên mһt băng và mӝt phҫn

nҵm dѭӟi nѭӟc Kích thѭӟc các gò băng theo chiӅu thҷng ÿӭng phө thuӝc

vàoÿӝ dày các mҧng băng tҥo thành chúng Phҫn bên trên nѭӟc cӫa băng già

có thӇ cao mӝt sӕ mét, phҫn dѭӟi nѭӟc có thӇ hѫn chөc mét Mӭc ÿӝ nhiӅu ít

các gò băng ÿѭӧc ÿánh giá theo thang 5 cҩp: tӯ cҩp 0 ÿӕi vӟi băng bҵng

phҷng ÿӃn cҩp 5 vӟi băng bӏ dӗn thành ÿӕng ÿөn hoàn toàn

Mӝt ÿһc trѭng quan trӑng nӳa cӫa phân bӕ băng trên mӝt thӫy vӵc nào

ÿó là ÿӝ phӫ băng Nó ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng tӍ sӕ giӳa diӋn tích vùng băng, nѫi

băng phân bӕ ít nhiӅu ÿӗng ÿӅu, và diӋn tích toàn vùng ÿang xét Thѭӡng ÿӝ

phӫ băng ÿѭӧc ÿánh giá bҵng cҩp, trong ÿó không băng hoàn toàn chҩp nhұn

là cҩp 0, thҧm băng liên tөc - cҩp 10 Ĉӝ phӫ băng là ÿһc trѭng cӵc kì quan trӑng, vì sӵ trao ÿәi năng lѭӧng giӳa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn chӫ yӃu thӵchiӋn ӣ các “cӱa sә” nѭӟc giӳa nhӳng mҧng băng Trong bҧng 7.3 dүn ѭӟclѭӧng ÿӝ phӫ băng tháng cӫa thҧm băng Bҳc Băng Dѭѫng và các vùng riêng biӋt cӫa nó DӉ thҩy rҵng ÿӝ phӫ cӵc tiӇu nhұn thҩy vào tháng 8, và biên ÿӝnăm cӫa ÿӝ phӫ không lӟn, ngoҥi trӯ phҫn Ĉҥi Tây Dѭѫng cӫa Bҳc Băng Dѭѫng

Bҧng 7.3 Ĉӝ phӫ băng (cҩp) trung bình tháng ӣ Bҳc Băng Dѭѫng

(theo V.Ph Zakharov)

Tháng Vùng

nó tăng lên ÿӃn 4 %

Ngoài ra, trong mӝt sӕ trѭӡng hӧp còn sӱ dөng khái niӋm ÿ͡ phͯ tuy͇t,tӭc lѭӧng tuyӃt trên mһt băng Ĉӝ phӫ tuyӃt ÿѭӧc ÿo hoһc bҵng thang 3 cҩp(0 - không tuyӃt, 3 - phӫ tuyӃt hoàn toàn), hoһc bҵng ÿѫn vӏ thӇ tích băngtѭѫng ӭng vӟi lѭӧng tuyӃt trong mӝt chu kì thӡi gian ÿang xét

Ĉһc ÿiӇm phân biӋt quan trӑng giӳa băng các vùng cӵc bҳc và cӵc nam

là thành phҫn tuәi cӫa chúng khác nhau Trong Bҳc Băng Dѭѫng tҥi thӡi

ÿiӇm phát triӇn cӵc ÿҥi thҧm băng thì băng nhiӅu năm bҵng 28 % tәng diӋn

tích, băng hai năm - 25 %, băng mӝt tuәi và băng non - 47 % Xung quanh

Nam Cӵc, nhѭ ÿã biӃt, băng nhiӅu năm thӵc tӃ không gһp thҩy Ngoài ra,

diӋn tích mà băng hai năm chiӃm cNJng nhӓ hѫn sѫ vӟi ӣ Bҳc Băng Dѭѫng

ĈiӅu này chӭng tӓ vӅ tính әn ÿӏnh cao hѫn cӫa thҧm băng Bҳc Băng Dѭѫng

Băng nhiӅu năm tұp trung trѭӟc hӃt vào vùng xoáy nѭӟc nghӏch, tâm cӫa nó

nҵm ӣ khoҧng 77oN và 150oW Băng bӏ cuӕn hút vào xoáy nѭӟc này thì có

thӇ trong nhiӅu năm không ra khӓi thӫy vӵc Bҳc Băng Dѭѫng

biӇn

7.3.1 Ĉӝ muӕi cӫa băng

Khi nѭӟc biӇn ÿóng băng, do tӕc ÿӝ lӟn lên cӫa các tinh thӇ băng khác

nhau, nên giӳa các tinh thӇ hình thành nhӳng khoang hәng chӭa nѭӟc biӇn,

gӑi là n˱ͣc mu͙i Khi nhiӋt ÿӝ giҧm thì càng nhiӅu nѭӟc tӯ nѭӟc muӕi sӁ

ÿóng băng và muӕi ÿѭӧc tách ra làm tăng nӗng ÿӝ nѭӟc muӕi còn lҥi, kӃt

quҧ là nhiӋt ÿӝ ÿóng băng cӫa nѭӟc muӕi trӣ thành bҵng nhiӋt ÿӝ băng tinh

khiӃt xung quanh

NӃu kí hiӋu khӕi lѭӧng muӕi chӭa trong nѭӟc muӕi bҵng , thì ÿӝ

muӕi cӫa băng ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng , trong ÿó

s

M M

M

băng Dӳ liӋu quan trҳc cho thҩy rҵng nhiӋt ÿӝ không khí thҩp cùng vӟi tӕc

ÿӝ gió lӟn tҥo thuұn lӧi hình thành băng vӟi ÿӝ muӕi cao Ĉӝ muӕi cӫa băng

ÿһc biӋt cao trong trѭӡng hӧp băng tҥo thành tӯ tuyӃt rѫi trên mһt biӇn Do

tính chҩt xӕp cӫa các bông tuyӃt mӝt lѭӧng lӟn nѭӟc biӇn sӁ bӏ giӳ lҥi trong

S

S M M

trong ÿó và tuҫn tӵ là khӕi lѭӧng và ÿӝ muӕi cӫa nѭӟc muӕi Ĉӝmuӕi cӫa nѭӟc muӕi tăng khi nhiӋt ÿӝ băng giҧm Vì vұy, ÿӗng thӡi vӟi quá trìnhÿó là khӕi lѭӧng các tinh thӇ nѭӟc ngӑt tăng và khӕi lѭӧng nѭӟc muӕitrong băng biӇn giҧm Nhұn thҩy rҵng tӯ khi ÿӝ muӕi cӫa băng ÿҥttӟi 10 %o, khi ÿӝ muӕi bҵng 20 %o

7.3.2 Mұt ÿӝ băng

Nhѭ ÿã nói, băng biӇn là vұt thӇ vұt lý phӭc tҥp, cҩu tҥo tӯ các tinh thӇbăng, nѭӟc muӕi, bӑt khí và nhӳng tҥp chҩt ngoҥi lai khác Tѭѫng quan giӳacác hӧp phҫn ÿó bҩt biӃn và tùy thuӝc vào nhӳng ÿiӅu kiӋn tҥo băng Tҩt cҧÿӅu ҧnh hѭӣng tӟi mұt ÿӝ trung bình cӫa băng Tuy nhiên, ҧnh hѭӣng lӟnnhҩt tӟi mұt ÿӝ băng là các bӑt khí, hay nói cách khác, ÿӝ xӕp cӫa băng, ÿѭӧc biӇu thӏ bҵng phҫn trăm cӫa tәng thӇ tích mүu băng không có bӑt khí Bӣi vì mұt ÿӝ cӫa bӑt khí gҫn 1 000 lҫn bé hѫn mұt ÿӝ băng Hàm lѭӧng không khí trong băng biӇn có thӇ biӃn ÿәi tӯ 4 ÿӃn 813 % Ĉӝ muӕi và nhiӋt

ÿӝ băng có ҧnh hѭӣng ít nhҩt tӟi mұt ÿӝ cӫa nó Tăng ÿӝ muӕi làm tăng mұt

ÿӝ băng, giҧm nhiӋt ÿӝ làm tăng mұt ÿӝ băng (bҧng 7.4)

B ҧng 7.4 Mұt ÿӝ băng biӇn khi không có bӑt khí (kg/m )

7.3.3 Nhӳng ÿһc trѭng nhiӋt vұt lý cӫa băng

Ĉӝ dүn nhiӋt Trong thӵc tӃ thѭӡng sӱ dөng ÿӝ dүn nhiӋt riêng cӫa

băng biӇn, ÿó là lѭӧng nhiӋt ÿi qua mһt phҷng ÿѫn vӏ trong mӝt ÿѫn vӏ thӡi

gian khi graÿien nhiӋt ÿӝ bҵng mӝt ÿѫn vӏ Ĉӝ dүn nhiӋt cӫa mӝt vұt phӭc

tҥp bҩt kì phө thuӝc vào ÿӝ dүn nhiӋt cӫa các hӧp phҫn và sӵ phân bӕ cӫa

chúng Ĉӕi vӟi băng nѭӟc ngӑt ÿӝ dүn nhiӋt phө thuӝc trѭӟc hӃt vào nhiӋt ÿӝ

vàÿӝ xӕp cӫa băng Khi không có bӑt khí trong băng hӋ sӕ dүn nhiӋt sӁ tăng

khi giҧm nhiӋt ÿӝ Ĉӝ xӕp tăng thì ÿӝ dүn nhiӋt giҧm Nѭӟc muӕi chӭa trong

băng biӇn làm giҧm ÿӝ dүn nhiӋt mӝt chút

NhiӋt dung NhiӋt dung riêng cӫa băng là lѭӧng nhiӋt cҫn truyӅn cho

mӝt ÿѫn vӏ khӕi lѭӧng băng ÿӇ nhiӋt ÿӝ cӫa nó biӃn ÿәi 1oC Ĉӕi vӟi băng

nѭӟc ngӑt nhiӋt dung và giҧm tѭѫng ÿӕi yӃu khi giҧm

nhiӋt ÿӝ Còn nhiӋt dung cӫa băng biӇn phө thuӝc rҩt mҥnh vào nhӳng biӃn

thiên nhiӋt ÿӝ mà trong ÿó tѭѫng quan các pha rҳn và lӓng trong băng biӃn

ÿәi Nhӳng biӃn ÿәi pha ÿi kèm vӟi giҧi phóng hay hҩp thө nhiӋt, làm cho

nhiӋt dung xác ÿӏnh theo lí thuyӃt bӏ sai

C)J/(g 12,

C

Vì nhiӋt dung riêng cӫa băng biӇn bao gӗm cҧ nhiӋt lѭӧng biӃn ÿәi pha,

khác vӟi nhiӋt dung chҩp nhұn trong vұt lý, ngѭӡi ta thѭӡng gӑi nhiӋt dung

băng biӇn là nhi͏t dung hi͏u dͭng NӃu nhiӋt ÿӝ giҧm, nhiӋt dung sӁ giҧm,

nӃu ÿӝ muӕi tăng nhiӋt dung tăng, trong ÿó ÿӝ muӕi ÿóng vai trò chính trong

sӵ biӃn ÿәi nhiӋt dung cӫa băng biӇn (bҧng 7.5)

Bҧng 7.5 NhiӋt dung hiӋu dөng cӫa băng biӇn, J/(g.oC)

o

S % C

7.3.4 Nhӳng tính chҩt cѫ hӑc cӫa băng

Nhӳng tính chҩt cѫ hӑc cӫa băng biӇn ÿѭӧc hiӇu là khҧ năng cӫa nó chӕng lҥi tác ÿӝng cӫa các lӵc cѫ hӑc tӯ bên ngoài lên nó Nhӳng lӵc ÿó gây nên biӃn ÿәi trҥng thái ban ÿҫu cӫa băng, tӭc làm biӃn dҥng băng và thѭӡngÿѭӧc biӇu diӉn bҵng ӭng lӵc V, tӭc lӵc tѭѫng ӭng vӟi mӝt ÿѫn vӏ diӋn tích Ngѭӡi ta phân biӋt mӝt sӕ dҥng biӃn dҥng ÿһc trѭng:

ra, còn biӃn dҥng ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng ÿӝ kéo dài tѭѫng ÿӕi cӫa mүu băngnày;

dҥng nén ÿѭӧc xác ÿӏnh thông qua ÿӝ nén tѭѫng ÿӕi;

- Bi ͇n d̩ng tr˱ͫt, khi dѭӟi tác ÿӝng cӫa ngoҥi lӵc các lӟp băng dӏch

chuyӇn mӝt góc nào ÿó tѭѫng ÿӕi so vӟi nhau;

các lӟp cӫa mүu băng dãn và mӝt phҫn khác bӏ nén lҥi

BiӃn dҥng cong ÿѭӧc biӇu diӉn hoһc thông qua góc uӕn cong, hoһc

thông qua ÿҥi lѭӧng uӕn cong tѭѫng ÿӕi

Ngѭӡi ta phân biӋt ba giai ÿo̩n bi͇n d̩ng cӫa băng biӇn: I - biӃn dҥng

ÿàn hӗi, II - biӃn dҥng dҿo, III - biӃn dҥng phá hӫy (hình 7.1)

BiӃn dҥng ÿѭӧc gӑi là ÿàn h͛i nӃu sau khi kӃt thúc tác ÿӝng cӫa lӵc,

băng trӣ vӅ trҥng thái trѭӟc ÿây Giӳa ӭng lӵc V và biӃn dҥng H phҧi thӓa

mãn mӕi liên hӋ tuyӃn tính dҥng

H

V E ,

ӣ ÿây E hӋ sӕ tӍ lӋ, gӑi là mô ÿun ÿàn h͛i hay mô ÿun Young

Giai ÿoҥn ÿàn hӗi là giai ÿoҥn biӃn dҥng ÿҫu tiên và diӉn ra vӟi nhӳng

tҧi trӑng bé, thѭӡng không quá V 0,5 N/m2.Ĉӝ ÿàn hӗi cӫa băng biӇn chӫ

yӃu ÿѭӧc quyӃt ÿӏnh bӣi ÿӝ ÿàn hӗi cӫa pha rҳn, nó phө thuӝc không nhiӅu

vào nhӳng nguyên nhân bên ngoài Sӵ hiӋn diӋn cӫa pha lӓng (nѭӟc muӕi)

trong băng làm thay ÿәi cҩu trúc hình hӑc cӫa băng và dүn tӟi làm biӃn ÿәi

các tính chҩt ÿàn hӗi cӫa nó, nhӳng thay ÿәi cҩu trúc càng lӟn thì tính ÿàn

hӗi càng biӃn ÿәi ÿáng kӇ Trong ÿiӅu kiӋn nhiӋt ÿӝ thҩp, ҧnh hѭӣng cӫa

nhӳng nhân tӕ này không ÿáng kӇ

Hình 7.1 Các giai ÿoҥn biӃn

dҥng cӫa băng biӇn: ÿàn hӗi (I),

dҿo (II), phá hӫy (III)

Trӏ sӕ cӫa mô ÿun Young phө thuӝc vào dҥng biӃn dҥng cNJng nhѭ vào nhiӋt ÿӝ và ÿӝ muӕi ҧnh hѭӣng tӟi các tính chҩt ÿàn hӗi cӫa băng Mô ÿun Young có biӃn trình năm khá rõ (hình 7.2) Ӣ giai ÿoҥn tăng trѭӣng ÿӝ dày băng ÿҫu tiên, mô ÿun Young không biӃn ÿәi, mùa hè nó giҧm ÿӝt ngӝt, gҫnhai lҫn

Giai ÿoҥn biӃn dҥng tiӃp theo là bi͇n d̩ng d̓o, xҧy ra khi tăng ӭng lӵcvѭӧt quá giӟi hҥn ÿàn hӗi cho phép Giai ÿoҥn này có ÿһc trѭng là mӕi liên

hӋ giӳa ӭng lӵc và biӃn dҥng trӣ nên phi tuyӃn, do ÿó, sau khi loҥi bӓ tҧitrӑng băng không trӣ vӅ trҥng thái ban ÿҫu ChӍ có thӇ làm cho nó trӣ vӅtrҥng thái ban ÿҫu nӃu ÿһt vào nó mӝt lӵc hѭӟng ngѭӧc chiӅu Ӣ giai ÿoҥnnày, tӕc ÿӝ biӃn dҥng băng phө thuӝc vào tҧi trӑng ÿһt lên nó - tҧi trӑng càng lӟn thì băng biӃn dҥng càng nhanh

Hình 7.2 BiӃn trình năm cӫa mô ÿun ÿàn hӗi Young

Giai ÿoҥn biӃn dҥng cuӕi cùng cӫa băng - giai ÿo̩n phá hͯy, có ÿһc

trѭng là trong băng diӉn ra nhӳng biӃn ÿәi không thӇ ÿҧo ngѭӧc dѭӟi dҥngnhӳng vӃt nӭt vi mô, kӃt quҧ là không thӇ loҥi trӯ ÿѭӧc biӃn dҥng dѭ Nhӳng biӃn dҥng dҿo tăng lên và chuyӇn sang dòng chҧy, kӃt thúc bҵng sӵ phá hӫy

Ӣ ÿây nhӳng tham sӕ rҩt quan trӑng là các sӭc bӅn tӟi hҥn cӫa băng, chúng ÿѭӧc xác ÿӏnh bҵng nhӳng ӭng lӵc dүn tӟi phá hӫy băng Vӟi tӯng dҥng biӃn

dҥng, nhӳng tham sӕ này có các trӏ sӕ cӫa mình, phө thuӝc rҩt mҥnh vào

nhiӋt ÿӝ, ÿӝ muӕi, ÿӝ xӕp, cҩu tҥo và dҥng tinh thӇ Sӭc bӅn tӟi hҥn cӫa biӃn

dҥng nén có trӏ sӕ lӟn nhҩt, ӭng lӵc nén ÿҥt trӏ sӕ khoҧng 30 N/cm2 Sӭc bӅn

tӟi hҥn cӫa biӃn dҥng cong và biӃn dҥng dãn có trӏ sӕ nhӓ hѫn gҫn hai lҫn và

sӭc bӅn biӃn dҥng trѭӧt còn nhӓ hѫn nӳa

7.4.1 Sӵ tăng trѭӣng ÿӝ dày băng

Do sӵ nguӝi lҥnh cӫa lӟp mһt biӇn tӟi nhiӋt ÿӝ ÿông băng, lѭӧng mҩt

nhiӋt vào khí quyӇn tiӃp theo xҧy ra nhӡ nhiӋt lѭӧng giҧi phóng ra trong khi

ÿông lҥnh nѭӟc Sau khi ÿã tҥo thành màng băng mӓng, thì sӵ gia tăng ÿӝ

dày tiӃp tөc cӫa nó diӉn ra do hiӋu giӳa các dòng nhiӋt tӯ băng mҩt vào khí

quyӇn và tӯ nѭӟc ÿi vào băng Vì dòng nhiӋt ÿi lên trên qua băng tӍ lӋ vӟi ÿӝ

dүn nhiӋt cӫa băng và graÿien nhiӋt ÿӝ wT /wz, phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt

tҥi biên dѭӟi cӫa băng có thӇ ÿѭӧc biӇu diӉn dѭӟi dҥng sau:

ĭ z

T t

M

w

ww

w

* O , (7.1) trong ÿó L*  nhiӋt lѭӧng tinh thӇ hóa, M  khӕi lѭӧng băng ÿã ÿѭӧc tҥo

thành, O hӋ sӕ dүn nhiӋt cӫa băng, ĭ dòng nhi Ӌt tӯ nѭӟc ÿi vào băng

Khó khăn cӫa viӋc giҧi phѭѫng trình (7.1) là ӣ chӛ các dòng nhiӋt ӣ vӃ

phҧi phө thuӝc không chӍ vào nhӳng ÿiӅu kiӋn bên ngoài, mà còn vào biӃn

ÿәi ÿӝ dày băng Do nhiӋt dung cӫa băng mà dòng nhiӋt trong băng biӃn ÿәi

vӅ biên ÿӝ và dӏch pha, do ÿó trҳc diӋn nhiӋt ÿӝ theo phѭѫng thҷng ÿӭng

không phҧi là tuyӃn tính ĈӇ tính ÿѭӧc trҳc diӋn ÿó, ngѭӡi ta xuҩt phát tӯ

phѭѫng trình dүn nhiӋt, trong trѭӡng hӧp thҧm băng ÿӗng nhҩt phѭѫng

ngang phѭѫng trình này có dҥng

z

I z T t

T c

)(

w

w

www

Các thành viên cӫa ViӋn hàn lâm Nga Liame và Clayperon lҫn ÿҫu tiên năm 1831 ÿã nhұn ÿѭӧc nghiӋm giҧi tích cӫa phѭѫng trình (7.1) ÿӇ tính ÿӝdày băng h vӟi 0ĭ Năm 1891, Stephan công bӕ mӝt cách giҧi tѭѫng tӵvӟi 0ĭ và giҧ thiӃt vӅ các tham sӕ nhiӋt vұt lý cӫa băng biӇn không ÿәi, khi ÿó nghiӋm có dҥng



t

t d t L

h t h

0

* 2

)( O U T , (7.3)

ӣ ÿây h0  ÿӝ dày băng tҥi thӡi ÿiӇm ban ÿҫu, T  nhiӋt ÿӝ ÿông băng cӫanѭӟc NhiӋt ÿӝ mһt băng có mһt trong công thӭc này gҫn bҵng nhiӋt ÿӝkhông khí và vì vұy thѭӡng ÿѭӧc thay thӃ bҵng nhiӋt ÿӝ không khí Nhѭng khi có tuyӃt trên băng thì ÿiӅu kiӋn này sӁ không thӓa mãn, vì ӣ phía dѭӟituyӃt nhiӋt ÿӝ băng tăng lên, tuyӃt càng dày và càng xӕp thì tăng càng nhiӅu.Khi không có dòng nhiӋt tӯ nѭӟc, công thӭc (7.3) cho phép dӉ dàng xác ÿӏnh sӵ gia tăng ÿӝ dày băng phө thuӝc vào nhiӋt ÿӝ cӫa nó Ӣ ÿây quá trình ÿѭӧc xem là tӵa dӯng, tӭc biӃn thiên trӳ lѭӧng nhiӋt cӫa băng là mӝt ÿҥilѭӧng rҩt bé tӯ dòng nhiӋt qua băng Nhӳng ÿiӅu kiӋn nhѭ vұy xҧy ra vӟi

băng ÿӝ dày nhӓ hoһc là nhiӋt ÿӝ mһt băng ÿѭӧc giӳ không ÿәi

NӃu kӇ thêm tính không dӯng cӫa quá trình, có dòng nhiӋt tӯ nѭӟc ÿivào băng, ҧnh hѭӣng cӫa tuyӃt tӟi nhiӋt ÿӝ băng và các nhân tӕ khác, thì bài toán thӵc sӵ không thӇ giҧi giҧi tích Vì vұy, trong thӵc tӃ ngѭӡi ta thѭӡng sӱdөng nhӳng nghiӋm gҫn ÿúng hoһc nhӳng công thӭc thӵc nghiӋm

Thí dө, Iu.P Ĉoronhin ÿã ÿӅ xuҩt mӝt giҧn ÿӗ chuyên dөng (hình 7.3)

ÿӇ ÿѫn giҧn hóa viӋc tính gia tăng ÿӝ dày băng khi ĭ 0 và S 5%o Khi

xây dӵng giҧn ÿӗ ÿã chҩp nhұn rҵng ÿӝ dүn nhiӋt cӫa lӟp tuyӃt ÿӝ dày dѭӟi

10 cm và tӯ 10 ÿӃn 25 cm tuҫn tӵ bҵng 0,251 và 0,293 W/(m.oC) Trên trөc

ngang cӫa giҧn ÿӗ ÿһt các giá trӏ tәng nhiӋt ÿӝ - ngày ÿông lҥnh và ÿӝ dày

băng Tuҫn tӵ sӱ dөng giҧn ÿӗ ÿѭӧc nêu trong khóa chӍ dүn

Hình 7.3 Giҧn ÿӗ ÿӇ tính gia tăng ÿӝ dày băng (theo Iu.P Ĉoronhin)

Theo giá trӏ sӕ nhiӋt ÿӝ - ngày ÿông lҥnh ¦(T T )( S T S  nhiӋt ÿӝ mһttuyӃt bҵng nhiӋt ÿӝ không khí), ngѭӡi ta dõi thҷng ÿӭng lên tӟi ÿѭӡng 6M ,trên trөc tung sӁ tìm ÿѭӧc giá trӏ Theo ÿӝ dày băng ÿã biӃt, tҥi ÿҫu thӡiÿiӇm ÿông băng trên trөc tung, ngѭӡi ta tìm giá trӏ Sau ÿó, theo ÿҥilѭӧng và ÿѭӡng cong ÿӕi vӟi cùng ÿӝ dày tuyӃt trên trөc hoành ngѭӡi ta tìm ÿѭӧc ÿӝ dày mӟi cӫa băng Thí dө, nӃu cm,

cm và , thì ÿӝ dày mӟi cӫa băng xác ÿӏnh theo giҧn ÿӗ

7.4.2 Sӵ tan băng

Vào thӡi kì xuân hè, do dòng bӭc xҥ mһt trӡi tӟi tăng lên nên quá trình tan băng bҳt ÿҫu Trѭӟc hӃt nhiӋt ÿӝ mһt cӫa thҧm băng tuyӃt tăng lên tӟinhiӋt ÿӝ nóng chҧy Sau ÿó dòng nhiӋt mҩt tӯ mһt băng chҩm dӭt và tҩt cҧnhiӋt ÿi tӟi tӯ phía trên thӵc tӃ hoàn toàn chi phí cho tan băng Ӣ ÿây thѭӡng cho rҵng năng lѭӧng tia ÿѭӧc hҩp thө bӣi mӝt lӟp băng rҩt mӓng trên mһt.Nhѭ vұy, ÿӇ tính thӇ tích băng tan có thӇ sӱ dөng phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt, trong khi lұp phѭѫng trình này chӍ cҫn cho tәng cân bҵng bӭc xҥ, dòng nhiӋt rӕi và mҩt nhiӋt do bӕc hѫi bҵng gia sӕ khӕi lѭӧng băng

LE H R t

dөng nhӳng tѭѫng quan gҫn ÿúng ÿӕi vӟi nhӳng hӧp phҫn vӃ phҧi (7.5),

Iu.P.Ĉoronhin ÿã nhұn ÿѭӧc công thӭc sau ÿây, trong ÿó mӝt loҥt các tham

sӕ ÿѭӧc thay thӃ bҵng nhӳng giá trӏ sӕ cӫa chúng:

n

j

R h

1 1

)()81,01(12,00139

1 , (7.6) trong ÿó 'h ÿӝ dày băng (cm) bӏ tan sau ngày; n M(U) 40, 

tӕc ÿӝ gió tҥi ÿӝ cao cӝt ÿo gió (m/s); tuҫn tӵ là nhiӋt ÿӝ và

ÿӝ ҭm không khí tҥi mӵc lӅu khí tѭӧng trong thӡi gian

j

U

48,

Thành phҫn cuӕi cùng trong công thӭc (7.6) ÿһc trѭng cho tăng ÿӝ dày

băng do tuyӃt ӣ trên băng NӃu tính toán tan băng thӵc hiӋn tӯ thӡi ÿiӇm khi

tuyӃt còn ӣ trên băng, thì mӝt phҫn nhiӋt bӏ chi phí làm tan, do ÿó ÿҥi lѭӧng

(7.6)

'

Nhұn thҩy rҵng biӃn ÿәi ÿӝ dày băng trong thӡi kì xuân hè diӉn ra

không chӍ do tan băng tӯ phía trên, mà còn tan và tăng trѭӣng băng tӯ phía

dѭӟi ĈӃn ÿҫu thӡi ÿiӇm tan, trong băng vүn còn lҥi mӝt lѭӧng “dӵ trӳ lҥnh”,

ÿӇ loҥi trӯ nó cҫn lѭӧng nhiӋt tӟi tӯ mһt băng, nӃu nhiӋt ÿӝ bên trong băng

thҩp hѫn trên các biên cӫa nó Trong trѭӡng hӧp khi dòng nhiӋt mҩt tӯ mһt

dѭӟi cӫa băng vѭӧt trӝi dòng nhiӋt ÿӃn tӯ nѭӟc, có thӇ diӉn ra sӵ tăng trѭӣng

băng, nӃu thұm chí ӣ bên trên băng ÿang tan Lҫn ÿҫu tiên N.N Zubov chú ý

tӟi tình huӕng này, theo ÿánh giá cӫa ông, lѭӧng tăng ÿӝ dày băng do “dӵ trӳ

lҥnh” không thӇ lӟn hѫn 510 %

Ӣ các vƭ ÿӝ trung bình, trong thӡi kì nóng cӫa năm có ÿӫ nhiӋt lѭӧng ÿӇ

làm tan tҩt cҧ băng tҥo thành trong mùa ÿông Vì vұy, ӣ nhӳng vùng ÿó băng

thѭӡng không già hѫn mӝt tuәi Nhѭng ӣ nhӳng vƭ ÿӝ cao gҫn Bҳc Cӵc và Nam Cӵc, do mùa ÿông khҳc nghiӋt kéo dài ÿã tҥo thành băng dày ÿӃn mӭcdòng nhiӋt tӟi tѭѫng ÿӕi ít ӓi cӫa mùa hҥ không kӏp làm tan hӃt và băng chuyӇn thành băng nhiӅu tuәi Ĉӝ dày băng biӇn trong ÿó lѭӧng tăng mùa ÿông bҵng lѭӧng tan mùa hè ÿѭӧc gӑi là ÿӝ dày cân bҵng Dƭ nhiên, trong nhӳng ÿiӅu kiӋn dӯng cӫa khí hұu thì nó không thӇ biӃn ÿәi tӯ năm này tӟinăm khác, nhѭng ÿӗng thӡi nó có thӇ biӃn ÿәi ÿáng kӇ tӯ vùng này ÿӃn vùng kia Rõ ràng, trong nhӳng ÿiӅu kiӋn khí hұu khҳc nghiӋt thì ÿӝ dày băng cân bҵng cao hѫn so vӟi trong ÿiӅu kiӋn khí hұu ôn hòa hѫn Vì vұy, nó có thӇdùng làm mӝt chӍ thӏ không tӗi vӅ nhӳng biӃn ÿәi khí hұu cӫa các vùng cӵc

Bҳc Cӵc và Nam Cӵc

Nhѭ ÿã biӃt, trên ÿa sӕ các biӇn và ÿҥi dѭѫng, băng biӇn là băng trôi, dѭӟi tác ÿӝng cӫa nhӳng ngoҥi lӵc, vӏ trí băng thay ÿәi trong không gian Sӵ

di chuyӇn cӫa băng dѭӟi tác ÿӝng tәng hӧp cӫa nhӳng ngoҥi lӵc gӑi là trôi

Rõ ràng, theo ÿӏnh luұt thӭ hai cӫa Niutѫn, thì chuyӇn ÿӝng cӫa băng có thӇÿѭӧc biӇu diӉn bҵng công thӭc sau:

¦k

i i

F dt

ma sát giӳa mһt băng và dòng không khí, còn ӭng lӵc thӭ hai - lӵc áp suҩtgió lên mһt bên nhô lên trên mһt nѭӟc cӫa mҧng băng và các cӗn băng

k

Khi chuyӇn ÿӝng cӫa mҧng băng có tӕc ÿӝ khác vӟi tӕc ÿӝ dòng chҧy,

sӁ xuҩt hiӋn lӵc cҧn, lӵc này giӕng nhѭ ÿӕi vӟi không khí có thӇ ÿѭӧc biӇu

thӏ dѭӟi dҥng ӭng lӵc ma sát tiӃp tuyӃn F và l k ӵc cҧn mһt bên F Khi có b

dòng chҧy không phҧi do chuyӇn ÿӝng cӫa mҧng băng gây nên, mà do nhӳng

nhân tӕ khác, thì sӁ xuҩt hiӋn nhӳng gia tӕc bә sung cӫa mҧng băng, có thӇ

xem nhӳng gia tӕc ÿó là kӃt quҧ tác ÿӝng cӫa mӝt sӕ ngoҥi lӵc Thí dө, ÿó là

lӵc gây nên bӣi graÿien áp suҩt trong phѭѫng ngang và lӵc tҥo triӅu

Ngoài ra, vì sӵ di chuyӇn cӫa mҧng băng thѭӡng ÿѭӧc xét trong tӑa ÿӝ gҳn

liӅn vӟi Trái Ĉҩt chuyӇn ÿӝng, nên phѭѫng trình (7.7) ÿѭӧc bә sung thêm gia

tӕc Koriolis nhѭ là lӵc Cuӕi cùng, trong nhiӅu trѭӡng hӧp còn phҧi kӇ

tӟi các lӵc ma sát vӟi các mҧng băng xung quanh hoһc vӟi bӡ

Nhѭ vұy, ta có 6 lӵc, tác ÿӝng ÿӗng thӡi cӫa chúng dүn tӟi sӵ di chuyӇn

phӭc tҥp cӫa mҧng băng trong không gian Dƭ nhiên, các lӵc ÿã nêu không có

giá trӏ nhѭ nhau và tѭѫng quan giӳa chúng trong tӯng trѭӡng hӧp trôi băng

cө thӇ có thӇ khác nhau Ngoài ra, nӃu nhѭ mӝt sӕ lӵc có thӇ biӇu diӉn giҧi

tích chính xác (thí dө, ), thì nhӳng lӵc khác chѭa biӃt trѭӟc mӝt

cáchÿҫy ÿӫ, còn lӵc cho ÿӃn nay chѭa có căn cӭ lí thuyӃt chһt chӁ Tҩt

cҧ nhӳng ÿiӅu ÿó chӭng tӓ rҩt khó nhұn thӭc nhӳng qui luұt trôi băng và dӵ

báo nó

5 4

3 F ,F F

6

F

Cӕ gҳng quan trӑng ÿҫu tiên xác ÿӏnh nhӳng nguyên nhân dүn tӟi trôi

băng phө thuӝc vào tӕc ÿӝ gió là cӫa F Nansen Trong khi khҧo sát sӵ trôi

cӫa tҫu “Fram” (năm 1893-1896) ӣ Bҳc Băng Dѭѫng, ông ÿã xác lұp bҵng

thӵc nghiӋm rҵng ӣ xa bӡ hѭӟng chuyӇn ÿӝng cӫa băng lӋch vӟi hѭӟng gió

vӅ bên phҧi mӝt góc 28o, còn tӕc ÿӝ trôi bҵng 1/50 tӕc ÿӝ gió Thӵc chҩt ÿiӅu

này có nghƭa ông ÿã chҩp nhұn ÿiӅu kiӋn cân bҵng cӫa ba lӵc:

0

5 2

1 F F

F (7.8)

Vì khi ÿó chѭa có nhӳng dӳ liӋu vӅ sӵ tӗn tҥi cӫa lӟp ma sát, nên khi

tính toán ӭng lӵc ma sát vӟi nѭӟc ÿѭӡng xoҳn Ekman ÿã ÿѭӧc bҳt ÿҫu ngay

tӯ mһt băng Trong ÿó góc giӳa ӭng lӵc ma sát và hѭӟng trôi băng bҵng

45o, tӭc gҫn hai lҫn lӟn hѫn giá trӏ quan trҳc ĈӇ giҧi thích sӵ sai khác nhѭ

vұy, Nansen ÿã giҧ thiӃt tӗn tҥi mӝt dòng chҧy cӕ ÿӏnh làm lӋch chuyӇn ÿӝngcӫa băng khӓi chuyӇn ÿӝng ÿѫn thuҫn do gió TӍ sӕ giӳa tӕc ÿӝ trôi cӫa mҧng băng trên tӕc ÿӝ gió vӅ sau ÿѭӧc gӑi là h͏ s͙ gió

1

F

Nhӳng qui luұt trôi băng trong gió do Nasen xác ÿӏnh ÿã ÿѭӧc N.N Zubov khҷng ÿӏnh khi phân tích sӵ trôi cӫa tҫu “Georgi Seÿov” năm 1938 Ông cNJng nhұn ra rҵng hѭӟng trôi cӫa tҫu trong băng diӉn ra gҫn dӑc theo cácÿѭӡng ÿҷng trӏ áp suҩt khí quyӇn sát mһt ÿҩt vӟi vùng áp cao ӣ bên phҧi, vùng áp thҩp ӣ bên trái Tӕc ÿӝ trôi ÿҷng áp nhѭ vұy ÿã ÿѭӧc Zubov xác ÿӏnh

tӯ ÿiӅu kiӋn cân bҵng cӫa các lӵc và , kӃt quҧ ông nhұn ÿѭӧc công thӭc sau ÿây:

1

MU

Z sin2

01,0

a

n

p V

wp/ n graÿien phѭѫng ngang cӫa áp suҩt khí quyӇn trên hѭӟng pháp tuyӃn vӟi các ÿѭӡng ÿҷng áp

V.V Suleikin xây dӵng lí thuyӃt trôi băng ÿҫu tiên năm 1938 Khi nghiên cӭu nhӳng qui luұt trôi cӫa trҥm “Bҳc Cӵc 1”, ông ÿã giҧ thiӃt rҵnglӵc cҧn chính ÿӕi vӟi chuyӇn ÿӝng trôi cӫa băng trong gió là nѭӟc và sӵchuyӇn ÿӝng dӯng cӫa băng có thӇ mô tҧ xuҩt phát tӯ cân bҵng cӫa ba lӵc(7.8) Ông chҩp nhұn ӭng lӵc ma sát giӳa nѭӟc và băng tӍ lӋ vӟi bình phѭѫng tӕc ÿӝ tѭѫng ÿӕi cӫa mҧng băng Cho rҵng có mӝt lӟp nѭӟc biên mӓngnàoÿó gҳn dính vӟi mҧng băng, trong lӟp ÿó diӉn ra sӵ giҧm dӏch và quay cӫa vұn tӕc Vì vұy, dòng chҧy trôi dѭӟi băng ÿã ÿѭӧc xem là lӋch vӟi hѭӟng gió vӅ bên phҧi 45o

0

V

Thӵc chҩt lí thuyӃt cӫa V.V Suleikin nhѭ sau NӃu băng trôi vӟi tӕc ÿӝ, thì bên dѭӟi băng phát triӇn dòng chҧy trôi vӟi tӕc ÿӝ mһt hѭӟngtheo mӝt góc so vӟi tӕc ÿӝ tuyӋt ÿӕi (so vӟi Trái Ĉҩt) (hình 7.4) ChuyӇnÿӝng cӫa băng so vӟi cҫn phҧi lӋch vӅ bên phҧi mӝt góc

i biӇn Grinlan, hoһc là ҭn dұt trong phҥm vi các biӇn Lapchev, Karѫ và Bare

Sauÿó thì dӉ d ng thӵc hiӋn tҩt cҧ nhӳng ұp luұn khác: tìm lӵc ma sát

cӫa băng vӟi nѭӟc F , h b ѭӟng song song vӟi V v0 Ӆ phía ngѭӧc lҥi, gia tӕc

Koriolis F h K ѭӟng theo mӝt góc S/2 vӅ bên phҧi hѭӟng tӕc ÿӝ V Cân

bҵng lӵc cӫa các lӵc F và a F cân b K ҵng vӟi ӭng lӵc tiӃp tuyӃn cӫa gió F a

trong chuyӇn ÿӝng dӯng Do ÿó, lӵc cuӕi cùng hѭӟng ngѭӧc vӟi hѭӟng cӫa

cân bҵng lӵc vӯa nêu và bҵng nó vӅ ÿӝ lӟn

Tӯ lұp luұn hình hӑc này, có thӇ lұp các hình chiӃu lӵc lên các trөc tӑa

ÿӝ, biӇu diӉn chúng qua các tӕc ÿӝ và khӕi lѭӧng mҧng băng, ӭng vӟi ÿѫn vӏ

diӋn tích KӃt quҧ có thӇ xác ÿӏnh hӋ sӕ gió và góc lӋch cӫa chuyӇn ÿӝng trôi

băng so vӟi hѭӟng gió Mһc dù mӝt loҥt nhӳng nhѭӧc ÿiӇm và giҧn ѭӟc, các

ÿһc trѭng tính toán ÿѭӧc theo lý thuyӃt cӫa V.V Suleikin phù hӧp vӅ ÿӏnh

tính vӟi dӳ liӋu quan trҳc VӅ sau, sӵ phát triӇn lí thuyӃt trôi băng ÿã ÿi theo

hѭӟng vӯa hoàn thiӋn lí thuyӃt này, vӯa tính tӟi ÿҫy ÿӫ hѫn tҩt cҧ các ngoҥi

lӵc tác ÿӝng lên mҧng băng có ÿӝ dày, hình dҥng, ÿӝ mҩp mô, ÿӝ phӫ băng

khác nhau và dүn tӟi sӵ tѭѫng tác cӫa các mҧng băng bҵng con ÿѭӡng va

, ma sát, trao ÿәi thӫy ÿӝng lӵc vӅ xung lѭӧng và áp suҩt pháp tuyӃn.Bên cҥnh hѭӟng lí thuyӃt, nhӳng khҧo sát thӵc nghiӋm vӅ trôi băng tӯcác trҥm tӵ trôi, các trҥm phao ÿӝc lұp, máy bay thám sát băng, vӋ tinh v.v cNJng phát triӇn rӝng rãi Sѫ ÿӗ trôi băng gҫn ÿúng ÿҫu tiên ӣ thӫy vӵc BҳcCӵc ÿã ÿѭӧc N.N Zubov và M.M Somov xây dӵng năm 1940 chӫ yӃu dӵatrên nhӳng dӳ liӋu vӅ chuyӇn ÿӝng trôi cӫa tҫu nghiên cӭu cӵc Na Uy

“Fram”, trҥm tӵ trôi cӫa Liên Xô “Bҳc Cӵc 1” và tҫu phá băng “Georgi Seÿov” Giӳa nhӳng năm 60 ÿã xây dӵng sѫ ÿӗ trôi băng tәng thӇ (hình 7.5) phҧn ánh tӕt nhӳng nét cѫ bҧn cӫa hoàn lѭu nѭӟc mһt thӫy vӵc Bҳc Băng Dѭѫng Mӝt dòng chҧy lӟn xuyên Bҳc Băng Dѭѫng hѭӟng tӯ eo Bering qua trung tâm Bҳc Băng Dѭѫng ÿӃn eo Fram Ӣ phía bên phҧi nó là mӝt xoáy nѭӟc thuұn lӟn trong cung thuӝc phҫn châu Mӻ, còn ӣ phía bên trái là nѭӟc nghӏch ÿӏa phѭѫng trong các biӇn Bҳc Cӵc cӫa nѭӟc Nga

Nhӳng xoáy tѭѫng tӵ cNJng nhұn thҩy trong chuyӇn ÿӝng trôi băng Trong

ÿó diӋn tích thҧm băng tham gia vào chuyӇn ÿӝng trôi xoáy nghӏch có thӇ biӃnÿәi tӯ 40 ÿӃn 60 % diӋn tích phҫn trung tâm thӫy vӵc Bҳc Cӵc Nhӳng mҧng băng bӏ cuӕn hút vào chuyӇn ÿӝng xoáy này có thӇ trong nhiӅu năm không ÿѭӧc mang ra khӓi Bҳc Cӵc: chúng không thӇ cҳt ngang qua dòng chҧy xuyên Bҳc Băng Dѭѫng - là mӝt rào cҧn tӵ nhiên ÿӕi vӟi chúng, và vì vұy, không thӇÿѭӧc mang qua eo Fram ÿӇ vào biӇn Grinlan Tѭѫng tӵ, các mҧng băng tӯcung thuӝc châu Âu - Á không rѫi vào xoáy nѭӟc nghӏch: chúng hoһc là ÿѭӧcmang tӟ

n

Mӝt ÿһc ÿiӇm trôi băng lí thú là ÿӝ trҧi dài cӫa băng trong năm gҫn nhѭkhông biӃn ÿәi trong không gian và bҵng gҫn 2500 km Ngoài ra, tӕc ÿӝ trôi kӃt quҧ trung bình rҩt ít biӃn thiên theo thӡi gian và chӍ khi tӟi g Fram tӕc ÿӝ ÿó mӟi tăng lên mӝt chút Trung bình trong mӝt năm 1,3˜103km3băng ÿѭӧc mang qua eo Fram, diӋn tích lѭӧng băng ÿó 3 2

20 % sӕ băng ӣ phҫn trung tâm Bҳc Băng Dѭѫng

Tình hình trôi băng tәng thӇ ӣ Nam Cӵc cNJng phө thuӝc vào hoàn lѭu