Что покрывается льдом зимой

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ЛЬДА

Ледовый режим водоема — это циклы покрытия акватории льдом, неизменный каждый год. На водоемах Ленинградской области ледовый режим состоит из трех фаз: замерзание, ледостав и вскрытия водоёмов.

Для возникновения льда в водоёмах необходимо:
— небольшое переохлаждение воды, температура должна быть чуть ниже 0 °С, начиная с сотых долей и ниже;
— наличие ядер кристаллизации, которыми могут являться снежинки, льдинки, минеральные и органические взвеси;
— турбулентное перемешивание для отвода выделяющегося при кристаллизации тепла. Если перемешивания нет, то процесс кристаллизации прекращается.

В водоёмах образуется лед поверхностный и глубинный (внутриводный), кристаллизующийся не только на взвеси, но и на микроорганизмах, частицах песка, гальке и т. д. Температура замерзания снижается с глубиной и с увеличением минерализации.

К факторам, определяющим возможность образования ледовых явлений, относят:
• интенсивность теплоотдачи поверхности водоёма с наступлением холодов;
• величину теплоемкости водоема. Чем больше объём водной массы в водоёме, и чем он глубже, тем длительнее процесс его охлаждения;
• интенсивность перемешивания, связанная с транзитными течениями. Чем более проточен водоем, тем интенсивнее вынос тепла из глубинных слоёв к поверхности, в атмосферу.

Очень важным фактором образования ледяного покрова на водоёмах и наступления ледостава служит ветер. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее теплоотдача в атмосферу вследствие испарения и турбулентного теплообмена с морозным воздухом. Перемешивание слоев воды ветром и волнами усиливает теплообмен и вынос теплых глубинных вод к поверхности, что тормозит процесс льдообразования. Интенсивное перемешивание увеличивает толщину слоя воды, в котором возможно образование ледяных кристаллов, всплывающих к поверхности воды (лёд имеет плотность на 10 % меньшую по сравнению с плотностью воды). Ветровое волнение разрушает образовавшиеся ледяные корки, чем замедляет формирование ледяного покрова.

Замерзание водоёмов.

При интенсивном теплообмене и охлаждении вод водоема, но при отсутствии ветра и перемешивания верхних слоем воды образуются первичные кристаллики льда в виде мелких иголочек. Когда вода покрыта ими, кажется, что на её поверхности разлит растопленный жир. Такое состояние водно- кристаллизованной смеси называют «сало». При продолжающемся морозе и безветрии кристаллики смерзаются. Образуется однородный прозрачный кристаллический лед, толщина которого довольно быстро увеличивается. За ясную и морозную ночь толщина такого льда может достичь 2-3 см. При этом, как правило, весь небольшой водоём замерзает единовременно. На крупных озёрах в такую погоду обычно покрываются льдом только мелководные заливы.

Кристаллический лёд в начале зимы наиболее прочный и при толщине 5 см выдерживает вес человека, а при 10 см — снегохода. В озёрах, покрывшихся льдом в морозную, штилевую погоду, подо льдом сохраняется обратная стратификация с относительно тонким подлёдным слоем воды, охлажденной до 0 °С. Если замерзание водоёма происходило в ветреную погоду с перемешиванием и более интенсивной теплоотдачей с водной поверхности, средняя температуры воды в водоеме зимой меньше.

При даже слабом ветре замерзание водоёма начинается с береговых отмелей, выхолаживающейся быстрее из-за малой глубины. Первичные кристаллики сбиваются к урезу и смерзаются, образуя полосы кристаллического льда — забереги, примёрзшие к береговому склону. С усилением мороза забереги расширяются, а открытая поверхность воды сокращается. На крупных и глубоких озёрах и водохранилищах замерзание длительно и проходит разновременно в разных районах.

В формировании ледяного покрова принимают участие всплывающие комья внутриводного льда (шуга) обычно грязно-белого цвета, снежура, образующаяся из снега во взволнованной, ещё не замерзшей водной поверхности. Неровность такого покрова увеличивается, если сильный ветер и колебания поверхности водоёма взламывают ещё не окрепший лед. Он дробится, и трущиеся друг о друга его кусочки превращаются в блинчатый лёд — дискообразные льдинки с выпуклым белым краем смерзшихся ледяных крошек.

Штормовым ветром взламывается и уже достаточно прочный лёд, льдины надвигаются одна на другую и смерзаются в торосы с наступлением менее ветреной, но морозной погоды. На нагонных участках пологого берега из битого льда, шуги и частиц донного грунта в шторм образуются береговые ледяные валы.

Структура и деформации ледяною покрова.

Ледостав — период неподвижного ледяного покрова. В Ладожском озёре в теплую зиму с малой суммой отрицательных температур воздуха площадь ледяного покрова не превышает 50% площади акватории. В такие зимы теплозапас его водной массы наименьший вследствие особенно интенсивной теплоотдачи с большой открытой водной поверхности. В умеренно холодные зимы почти 100 %-ная покрытость льдом продолжается всего 2 месяца, а в суровые зимы она длится почти 3 месяца.

Скорость нарастания кристаллического слоя льда (вследствие кристаллизации воды на его нижней поверхности) зависит от его теплопроводности и того, насколько интенсивны теплопотери с ледяного покрова в атмосферу при морозе. Чем ниже температура воздуха и продолжительнее морозная погода, тем больше намерзает льда снизу, тем всё более толстым становится кристаллический лед на водоёме, увеличивается теплоизоляция воды под ним.

Как правило, ледяной покров неоднороден и имеет двух- или трёхслойную структуру и покрыт слоем снега неравномерной толщины и плотности. Под весом снега лёд прогибается, трескается, из трещин, рыбацких лунок и майн на лёд вытекает вода, смачивает нижний слой снега и в мороз замерзает. Так образуется водно-снеговой лёд, менее плотный и малопрозрачный белёсого цвета из-за включения пузырьков воздуха и пыли.

В оттепели талая вода с подтаивающего снежного покрова в последующие морозы превращается в снеговой лёд. Он по физическим свойствам сходен с водно-снеговым льдом, но отличается по химическому составу, подобному составу атмосферных осадков. Лёд этих двух видов имеет меньшую теплопроводность и отражающую способность, чем кристаллический лёд, что замедляет утолщение ледяного покрова.

Деформации ледового покрова.

Зимой лёд как любое твёрдое тело при охлаждении сжимается. Сжатие больше у верхней поверхности льда, где зарождаются морозные трещины. Нижняя поверхность льда крепко примерзает на мелководьях к грунтам вблизи уреза, поэтому с усилением мороза в трещинах происходит разрыв ледяного покрова, и в расширяющихся до 1-2 м трещинах образуется на воде корка молодого льда. При потеплении лед расширяется, трещины сдвигаются, вызывая торошение молодого льда. Торосы порой достигают высоты 0,5-1,5 м.

Кроме термических деформаций ледяного покрова на озёрах происходят и динамические деформации, вызванные сейшами (стоячими волнами, возникающими в замкнутых или частично замкнутых водоёмах) на открытой воде. На Ладожском озере неоднократно возникало по три трещины вдоль продольной оси и поперёк под действием многоузловой сейши, когда наибольшие изгибы ледяного покрова происходят в прибрежной зоне. При сильном морозе достаточно небольшого изгиба ледяного поля над пучностью сейши, чтобы он треснул.

Таяние льда в водоёмах.

Разрушение ледяного покрова, т. е. вскрытие замерзашего водоема, включает три стадии:

I стадия — таяние снежного покрова. Талая вода пропитывает снег, он темнеет, снижается величина отражающей способности поверхности водоёма, увеличивается поглощение суммарной солнечной радиации, что ускоряет таяние. Вода накапливается на льду, протаивают вдольбереговые трещины, заполняющиеся талой водой. Увеличение расхода воды в притоках приводит к подъему уровня воды в водоёме. Ледяной покров, освободившийся от снега, всплывает. Талая вода с него уходит под лёд. Вдоль берегов образуются закраины у скалистых крутых берегов и более широкие — на мелководьях.

II стадия — активное таяние ледяного покрова. Оно происходит на его верхней поверхности вследствие поглощения льдом солнечной радиации (большая величина радиационного баланса) и турбулентного теплообмена с более тёплым воздухом.

Подтаивает и нижняя поверхность льда вследствие конвективного перемешивания подлёдной воды с нижележащим слоем, нагретым днем проникающей сквозь лед солнечным излучением. Локально оно интенсифицируется динамическим перемешиванием в приустьевых зонах, куда поступают воды притоков. Плотностные течения, несущие теплоту и распространяющиеся из этих зон в подледном слое из-за малой минерализации и плотности вод речного половодья, усиливают подтаивание снизу ледяного покрова. Стаивание льда сверху и снизу уменьшает толщину ледяного покрова примерно на 30 %.

Одновременно таяние происходит внутри пористого водноснегового и прозрачного кристаллического слоев. Оно начинается вокруг содержащихся во льду частиц ионного состава. Образующиеся капли внутрилёдной солоноватой талой воды, поглощающие солнечное излучение, вызывают протаивание вертикальных канальцев диаметром 0,1-1,0 мм между ледяными кристаллами. Это увеличивает рассеяние и поглощение солнечного света в толще льда и ускоряет таяние. Канальца расширяются до 5 мм и более в диаметре, и внутрилёдная вода стекает под лёд, происходит его обессоливание.

Прочность ледяного поля уменьшается настолько, что любая даже небольшая на него нагрузка — ветровое пульсирующее давление сверху или сейшевые колебания воды снизу — разрывает ослабевшие связи между кристаллами льда. Лед рассыпается на отдельные кристаллы диаметром до 5-7 см и длиной 20-30 см и более. В эту стадию выход на лёд крайне опасен.

III стадия — таяние возникающих полей ледяных иглообразных кристаллов и еще не раздробленных льдин. Оно происходит обычно быстро благодаря резкому снижению альбедо смеси воды и ледяных кристаллов, их механическому дроблению волнением и трением друг о друга. Из-за поглощения льдом солнечного излучения весной для его таяния и разрушения в водоёме достаточна в 5 раз меньшая сумма положительных температур воздуха, чем сумма её отрицательных значений зимой для формирования толщи ледяного покрова.

Вскрытие малых озёр, прудов и водохранилищ происходит практически одновременно на всей их акватории. В целом сроки начала ледостава и очищения ото льда озёр и водохранилищ — более поздние, чем на реках. Их запаздывание тем значительнее, чем больше размеры водоёма и меньше его проточность.

Источник

Явления природы по временам года

Времена года: Freepick

Природа и погода вокруг нас постоянно меняются. Связано это с самыми разнообразными процессами — от вращения Земли до работы заводов и фабрик. Всего на нашей планете бывает четыре времени года. В эти периоды наблюдаем характерные для поры природные явления.

Весенние явления природы

Весенний сезон приходит на смену зимнему. Все сильнее греет солнышко, на реках начинается ледоход, снег тает, радует зеленый цвет молодой травы и первых листьев на деревьях.

Постепенно удлиняется день, а ночи становятся короче. Перелетные птицы возвращаются в родные края и готовятся выводить потомство. По этим и другим изменениям в природе узнаем о приходе весны.

Снеготаяние: проталины и капель

Интенсивный солнечный свет весной нагревает воздух, и снег постепенно тает. Проталины появляются в местах самого тонкого снежного покрова и более доступных для солнца. Здесь пробивается первая зелень, вскоре можно будет любоваться первыми весенними цветами — подснежниками.

Когда сажать крокусы и как за ними ухаживать

Снег еще лежит в расщелинах и впадинах, но на возвышенностях и полях исчезает быстро, а теплое солнышко начинает прогревать землю. Оттаявший на крышах и деревьях снег падает вниз крупными каплями воды. Это явление называется капелью.

Ледоход

Из-за повышения температуры ледяная кора на водоемах начинает трескаться, слой льда постепенно уменьшается. Вскоре по течению плывут отдельные льдины.

Заходить на тонкий лед весной опасно именно по этой причине. Кроме весеннего, в разных регионах может наблюдаться осенний или зимний ледоход.

Половодье

Весной можно часто услышать журчание ручьев. Они становятся причиной весеннего половодья. Ручьи на равнинах и в горах образуются из растаявшего снега и текут к водоемам.

Народные приметы о погоде: дожде, тепле, похолодании

Когда это происходит слишком быстро, то реки или озера, куда впадают ручьи, выходят из берегов, и вода затапливает прибрежные зоны — луга, жилье людей.

Термальный ветер

Днем земля прогревается на солнце, а ночью отдает тепло, поэтому весной часто дуют ветры. Вначале они слабые и неустойчивые, но чем теплее становится, тем быстрее и больше перемещаются воздушные массы. Весенние ветра, которые при этом образуются, называются термальными.

Дожди и грозы

Дожди случаются во все времена года, но они всегда разные. В весенний период дожди обычно не отличаются силой и продолжительностью. В мае гремят грозы с молниями и громом.

Цветение

Живая природа весной радует нас живописным цветением. В апреле на деревьях появляются первые почки, пробивается первая зеленая трава, зацветают плодовые деревья (яблони, абрикосы, груши, вишни).

Уход за розами весной и летом: особенности и правила

В мае природа становится особенно яркой. Это месяц самых насыщенных красок, когда цветут цветы, а деревья уже стоят в изумрудном убранстве.

Летние явления природы

Летом все вокруг зеленеет и цветет. Реки и другие водоемы прогреваются так, что в них можно купаться. Солнце пригревает вовсю, бывают очень жаркие дни. В летний период дни самые длинные, а ночи очень короткие. В это время созревают многие фрукты и овощи, в конце августа собирают урожай. Лето распознаем по ряду признаков.

В летнее время днем солнечные лучи падают на Землю отвесно и интенсивно нагревают ее поверхность. По ночам это тепло передается обратно в атмосферу. Вот почему летом так жарко в любое время суток.

Как зимуют лягушки в воде и на суше

Ливни с грозами

Летом дожди обычно теплые, внезапные и непродолжительные. Часто летние дожди сопровождаются грозами. Случается и такое, что во время дождя продолжает светить солнце. Такие осадки называют грибными дождями.

Дело в том, что дождь летом может пойти из совсем маленькой тучки, чего не случается в другое время. Мелкий дождь называют морось.

Радуга

После проливных дождей и ливней с грозами летом в атмосфере наблюдается повышенная влажность и такое явление, как радуга. Это оптическое чудо наблюдатель видит как разноцветную дугу.

Когда солнечные лучи преломляют капельки воды, то происходит оптическое искажение. Из белого цвета образуются и становятся видимыми все остальные цвета и складываются в яркую красочную дугу на небосклоне.

Весенние цветы в саду: фото, названия, описание

Осенние явления природы

С приходом осени на улице становится прохладнее, постепенно желтеют и опадают листья, отправляются в теплые края перелетные птицы, прячутся из виду насекомые и земноводные.

Листопад

У всех растений и деревьев есть собственный круглогодичный цикл жизни. Перед зимой деревья всегда сбрасывают листву, а вначале она желтеет.

Зачем дереву избавляться от листьев? Чтобы снег, который выпадет, не ломал ветви. До начала листопада листва на деревьях сохнет, желтеет или краснеет, а затем ветер начинает сбрасывать ее вниз. Это явление называется листопад.

Туманы

Осенью днем земля и вода еще нагреваются, но вечером происходит похолодание, и появляются туманы. Если влажность воздуха высокая, например, после дождей, которые часто идут осенью, воздух во время охлаждения формирует крохотные капельки воды. Они парят над землей, а люди воспринимают их как туман.

Как ухаживать за сухой кожей лица?

Такое название дали люди капелькам воды, которые по утрам выпадают на траве и листьях. Ночью воздух остывает, а водяной пар, который в нем находился, оседает в виде капелек на поверхности земли, травы и листьев деревьев. Так образуется роса. Если ночью будет очень холодно, вплоть до заморозков, то осенью можно наблюдать иней — мелкие кристаллы воды на ветвях деревьев и траве.

Ливни и ветра

Осенью часто идут сильные проливные дожди с порывами ветра. В это время года в воздухе много водяного пара. Он переохлаждается и образует облака, в которых содержатся небольшие кристаллики льда.

При низкой температуре воздуха (ниже нуля градусов) они растут и утяжеляются. В нижней части облака кристаллики оттаивают и выпадают на поверхность земли как капли дождя.

Когда сажать помидоры на рассаду и как это правильно сделать

Зимние явления природы

Зимой на улице становится по-настоящему холодно, начинаются морозы, все ждут, когда выпадет снег. Реки и озера стоят, скованные льдом. Зимой ночи очень длинные, а день совсем короткий. Темнеет рано, а солнечный свет не дарит тепла. В это время года в природе происходит ряд явлений.

Морозы

Температура зимой опускается ниже ноля, а потому вода в окружающей среде замерзает. После резкого похолодания на крышах домов появляются сосульки, а дороги покрываются слоем льда, который называют гололедом.

В случае температурного перепада окна снаружи оказываются украшены морозными узорами. Так красиво застывают капельки воды из воздуха.

Ледостав

Зимой на поверхности водоемов происходит установление слоя льда, то есть ледостав. Лед обычно сохраняется до весны, пока не начнется потепление, ледоход и следующий природный цикл.

Почему дует ветер: пояснение, интересные факты

Снегопады

Охлажденная вода в облаках превращается в снег и в таком виде выпадает на землю, укрывая ее белым одеялом. Из-за низкой температуры снег не тает и образовывает высокие сугробы.

Метели

Так называют снегопады с сильными ветрами. Ветер при этом такой, что сбивает с ног. Становится очень холодно и темно. Человек, оказавшийся на улице в метель, рискует получить переохлаждение организма.

Природа очень разнообразна и всегда прекрасна. Сменяют друг друга сезоны — весна, лето, осень и зима. Каждый из них приносит собственные чудеса природных явлений, которыми можно и нужно наслаждаться, ведь, как известно, у природы нет плохой погоды.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Источник