PROFILPELAJAR.COM

Торос на Финском заливе. — Торосы на Финском заливе

Торо́с^[1], Торо́сы^[2] или Торо́сья^[3] — нагромождение обломков льда, до 10–20 метров в высоту, которые образуются в результате сжатия ледяного покрова. Лёд на реках и озерах торосьями — Торосня́к^[3]. Небольшой то́рос — Ропа́к^[4]. 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^[5]. 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%^[6] 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^[7]. Это подтверждается наблюдениями значительной массовой доли снега (около 10%) в киле торосов в период таяния^[8], а также наблюдениями значительной потери снега в открытой воде весной^[9]. 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^[10]. 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^[11] и в 4 раза быстрее чем ровный однолетний лёд для торосов с осадкой около 5 м в проливе Фрама^[12].

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^[13], тогда как торосы в Чукотском море и море Бофорта имеют вогнутую близкую к треугольной форму^[14]. 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^[15]. 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^[16].

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^[17].

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^[18]. 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

↑ Торос // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. — 2-е изд., вновь перераб. и значит. доп. — Т. 1—2. — СПб., 1907—1909.
↑ Торосы // Энциклопедический словарь Гранат: В 58 томах. — М., 1910—1948.
↑ ¹ ² Торос // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль. — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа, 1880—1882.
↑ Ропака // Толковый словарь живого великорусского языка : в 4 т. / авт.-сост. В. И. Даль. — 2-е изд. — СПб. : Типография М. О. Вольфа, 1880—1882.
↑ WMO Sea-ice Nomenclature, WMO/OMM/ВМО - No.259 Suppl.No.5. Linguistic equivalents (Report). JCOMM Expert Team on Sea Ice. doi:10.25607/OBP-1530. Архивировано 24 июня 2023. Дата обращения: 15 июня 2023. {{cite report}}: |archive-date= / |archive-url= несоответствие временной метки; предлагается 24 июня 2023 (справка)
↑ Timco, G.W.; Burden, R.P. (1997). "An analysis of the shapes of sea ice ridges". Cold Regions Science and Technology. 25 (1). Elsevier BV: 65–77. doi:10.1016/s0165-232x(96)00017-1. ISSN 0165-232X.
↑ 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:10.1525/elementa.2023.00008. ISSN 2325-1026.
↑ 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. (29 мая 2023). "Snowmelt contribution to Arctic first-year ice ridge mass balance and rapid consolidation during summer melt". Elem Sci Anth. 11 (1). doi:10.1525/elementa.2022.00037. ISSN 2325-1026.
↑ 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 (23 июня 2023). "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. 50 (12). American Geophysical Union (AGU). doi:10.1029/2023gl102816. ISSN 0094-8276.
↑ 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), Sea ice and snow characteristics from year-long transects at the MOSAiC Central Observatory, University of California Press
↑ 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. 111 (C6). American Geophysical Union (AGU). doi:10.1029/2005jc002895. ISSN 0148-0227.
↑ Salganik, Evgenii; Lange, Benjamin A.; Katlein, Christian; Matero, Ilkka; Anhaus, Philipp; Muilwijk, Morven; Høyland, Knut V.; Granskog, Mats A. (20 ноября 2023). "Observations of preferential summer melt of Arctic sea-ice ridge keels from repeated multibeam sonar surveys". The Cryosphere. 17 (11): 4873–4887. doi:10.5194/tc-17-4873-2023. ISSN 1994-0424.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
↑ 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:10.1016/j.coldregions.2014.10.003.
↑ Metzger, Andrew T.; Mahoney, Andrew R.; Roberts, Andrew F. (28 декабря 2021). "The Average Shape of Sea Ice Ridge Keels". Geophysical Research Letters. 48 (24). doi:10.1029/2021GL095100. ISSN 0094-8276.
↑ Salganik, Evgenii; Høyland, Knut Vilhelm; Maus, Sönke (2020). "Consolidation of fresh ice ridges for different scales". Cold Regions Science and Technology. 171: 102959. doi:10.1016/j.coldregions.2019.102959.
↑ 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. (31 марта 2023). "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:10.1525/elementa.2022.00035. ISSN 2325-1026.
↑ В.А. Павлов, К.А. Корнишин, Е.У. Миронов, Р.Б. Гузенко, В.В. Харитонов, Я.О. Ефимов. Особенности развития консолидированного слоя гряд торосов в морях Карском и Лаптевых (рус.) // Нефтяное хозяйство : Журнал. — 2016. — Ноябрь (№ 11). — С. 49—57. — ISSN 0028-2448.
↑ 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. 158. Elsevier BV: 195–220. doi:10.1016/j.coldregions.2018.08.020. ISSN 0165-232X.