水晶般的贝加尔湖冰层

水晶般的贝加尔湖冰层

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贝加尔湖是世界上最出众的水体之一。它是最深邃、最广阔、最透明、最清澈、最独特的淡水资源库——总而言之,贝加尔湖有许多非凡之处,冰层就是其中之一。
Anastasiya Yarovaya

贝加尔湖冰层是最有趣的现象。它的透明度是惊人的:仿佛你正在一个巨大的镜面上行走。它的多样性令人印象深刻:湖面上呈现出各种形态的冰——从常见的冰丘到别致的小冰山。

那么贝加尔湖冰层究竟是怎样的?

为什么贝加尔湖很晚才结冰?

贝加尔湖冰层最主要的特点之一——比理应结冰的时间迟。

冬天已经来了,温度降到0度以下(众所周知,0度是冰点),湖岸上有雪,但是贝加尔湖并没有结冰。通常湖面到了1月上旬或是1月中旬,甚至到了冬季的中期才会结冰。

通常情况下,从秋天到初冬水体就会变冷,水面会由于和冷空气接触而失去热量。这个过程经历了三个阶段。第一阶段开始于秋季水面温度降低。一旦下降到4°C,第二阶段就开始了,在此阶段较重的上层水开始下降,它们原来的位置被上升的更加温暖更加轻的深层水占据了。这一过程不断持续,直到所有的水(冷水和温暖的水)已经混合均匀了,温度降到一个统一数值,密度变到最大。此时就进入了第三阶段:表层的水冷却而不下落,此时它们的温度还没有到达0°С以下。正是到这一刻水面开始结冰。

水体结冰的这三个标准阶段表明:湖越深(也就是说参与每年的升温和降温的水量越大),结冰所需要的时间就越长。是否可以说贝加尔湖在这一点上“超越全球”?

著名的研究贝加尔湖的苏联地球物理学家,伊尔库茨克磁体-气象观测站站长、伊尔库茨克国立大学教授弗·巴·沙斯塔可维奇于1908年在研究贝加尔湖冰层的知名著作中写道:

“通过大致推算,每年贝加尔湖需要冷却的水量达到了3000立方俄里。这个巨大的数字解释了湖水冷却过程为何如此缓慢。之前提到的200米以下的很多水维持着4℃的恒温。尽管水有微弱的传导性,热量的储备还是会对表层的水产生影响,延缓它们冷却的进程。

无论如何,到了12月底,湖水表层的温度接近0°,而湖面大面积结冰要到1月上旬(新的阶段),这主要是由于深秋时节贝加尔湖上连续的暴风阻断了贝加尔湖冰层的形成”。

贝加尔湖冰层景观

贝加尔湖结冰的过程是缓慢进行的。一开始水面上形成了一层薄薄的冰层。然而贝加尔湖是一个不平静的湖泊,这薄薄的冰层即使遇到微弱的波浪也会破碎,或者碎成薄冰块,当地居民称之为“冰凌”。但是严寒发挥了作用,沿岸渐渐形成了“岸冰”——在浪花的拍打下形成的狭窄的沿湖冰带。在暴风的时候,冰柱上冻结的飞溅物形成了硬硬的冰壳和下垂的冰瘤,也叫作“泼冰”。

        “泼冰”出现在浅水区:在第一场寒流来的时候这里的水迅速冷却,并在岸边冻结。浪花溅起的水在已经形成的冰层上结冰,使泼冰变得更厚了,且形成了独特的波浪形。在遇到强风和暴雪时,泼冰生长的速度就变得非常快——由于有大量湿润的雪,这就成为了泼冰绝佳的“建筑”材料。因此在岸边经常会形成由不透明的、多孔的冰构成的宽度不等的巨浪。有时候在泼冰上会出现真正的冰窟,它们也会随着春天的到来而消失。

       湖浪拍击的潜水区岸边的“泼冰”总是会与冰层相遇,这是贝加尔湖的特色。它们被称为“小冰山”。最初是20世纪40年代由贝加尔湖湖沼学研究所的学者记述了它们。

“小冰山”是内部空心的规则圆柱形,高度高达6米,由不透明的多孔冰构成。通常它们单独分布或是组成一簇,偶尔也会有分成几排的情况,这就会让人联想到微型山脉。一个有趣的地理特征是,在东岸“小冰山”是非常常见的,而在西岸就极少能见到。

        贝加尔湖除了岸边的泼冰和小冰山,还有大量的浮冰。它们中的一部分是由汇入湖中的336条支流的秋季浮冰构成的,一部分是由在大郭罗乌斯特诺耶和梅萨沃形成的底层冰层形成的。

        浮冰被称为“秋季冰”。它们通常是不透明的,发白的,表面不平整。 通常,贝加尔湖上的“秋季冰”被认为是最坚实的冰层。

        除了秋季冰,还有一种冰被称作“小面包冰”(也叫作“美吉克”冰)。它是由体积不大的圆形秋季冰块组成的,与平滑透明的冰块相连接。由于这些冰不是很厚,它们的表面有波浪飞溅形成的凸起。

        还有一些在整个湖结冰之前形成的形状像杯子和盘子的冰,这种冰和小面包冰看上去很像,唯一的区别在于它们组成部分的大小差别很大。

       各种形状的冰都栩栩如生,异常美丽:在深蓝色如镜面一般的冰层上处处散落着由秋季的冰形成的白色圆形不透明斑点。

与此同时,在袒露的湖水中有一个看不见的结冰过程。水不会立即冻结,因为它要不断地与波浪“混合”。然而由于温度下降到足够低,水也冷却到了最大限度,水中就会形成微小的晶状体和几毫米大小的冰针。

        一旦开始结冰,它就会每天增加大约4-5厘米。最浅的湖湾先开始结冰,最后是深水区。泊尔瓦勒湖湾通常是在11月上旬结冰,之后到了12月小海也开始结冰,快到1月的时候湖的北部和后贝加尔湖的南部开始被冰层覆盖,湖南部的东岸是结冰较晚的,最后(接近1月中旬)结冰的是奥尔洪岛裸露的湖水。贝加尔湖的冰封期——从1月9日到5月4日。在此期间湖水整体都结冰了。有时候只有安加拉河的发源地(15-20公里左右的一块地方)没有冻结。

当然,在贝加尔湖还有一种很经典的“新类型冰”——“冰群”。它们是混乱无序的冰:有的垂直地站立着,还有的朝着不同的角度倾斜……它们的底部和冰“焊接”在一起,而上部又被雪覆盖着。“冰群”的高度从几厘米到几米不等。

通常,湖泊南部的冰层要持续4-4.5个月,而北部则维持半年。

冰的厚度

 

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刚刚形成的新的薄冰开始变厚。这个过程一开始很快,随后逐渐慢下来。冰层的厚度通常是由冬季的严寒程度决定的,同时也受冰层上的降雪量的影响,由于雪的低导热率,可以在很大程度上缓解寒冷的影响。

        在整个湖区,冰的厚度从70厘米到2米不等。长期观察表明:湖东岸的冰比较厚。

        湖岸的西北部和小海地区形成了没有雪的透明的冰,在浅水区透过冰层可以看到湖底。

        50厘米的冰层通常可以承受15吨的重量,因此冬天可以在贝加尔湖的冰层上开车。1904年在贝加尔湖港口和东岸的坦侯伊村之间甚至建造了冰上铁路。

 冬季在贝加尔湖的很多地方都可以看到局部性的冰层迅速解冻的现象,还会形成所谓的“冰窟窿”,它的直径能够达到几百米。据说冰窟窿是由于水下温暖水流的流动形成的。它们通常在离岸较远的地方形成,并且非常脆弱,因为水下被“吃掉”的冰会造成整个冰层非常不结实,无法承受哪怕很微小的重量。通常在冰上形成一个或者很多个小孔,这些小孔很快变大并汇合城一个冰窟窿。在以下这些地方每年都会形成冰窟窿:卡季利内湖角、郭罗乌斯特诺耶湖角和郭罗卡湖角,还有整个色楞格河三角洲,马头湖湾附近和位于马头湖湾与萨尔马湖湾中间的小海,还有乌什卡尼岛和圣鼻岛前段下游地区。

顺便说一句,有一种说法是说冰窟窿的出现与水下的暖流无关,而是由于冰下有聚集的气体,这些气体燃烧出明亮的火焰。古老贝加尔湖的小把戏是众所周知的:如果你快速击打冰块,立马就会出现一个带火的小孔,也就是说从小孔里会窜出火焰,这火焰会燃烧很久,直到冰下的这个地方形成大气泡。

此外,2009年春天在贝加尔湖不同地区的卫星图像上出现了深色的环状物。专家认为,这些环状物质的存在是由于湖深处的水上升,环形结构的中间部分的表层水温度升高。这一过程的结果就是形成了反气旋(顺时针)流。在这一区域,水流达到了非常快的速度,水流的垂直交换也更加强烈,这就加快了对冰层的破坏。

贝加尔湖冰的另一个独特之处是裂纹,被称为“大裂缝”。在剧烈的严寒中它们一个个破碎成小冰块。这些裂缝的长度达到10-30千米,宽度达到2-3米。冰层断裂的现象每年都会在一些相同的地方发生。伴随着巨大的响声,让人联想到雷声或者枪声。但是多亏了冰上的裂缝,湖里的鱼不会由于缺氧而死亡。由于阳光能够穿过冰层,在透明的冰层下产生了大量的氧气和浮游生物。

通常贝加尔湖的冰面从四月底开始解冻,首先从大卡季利内湖角开始——受到了这里地下泉水上升暖流的影响。4月份冰层变得非常脆弱,颜色也变暗了,快到5月的时候贝加尔湖基本上整体解冻了,尽管直到夏初还有一些单独的冰块在贝加尔湖上漂流。到了最后(6月9日至14日)即使是湖北部的冰块也消失了……半年之后,一切将再次重复。

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