Но как бы там ни было, всё вышеизложенное можно уверенно обобщить одним заключением, что ледяной покров Северного Ледовитого океана в наше время является пока надежным тепловым щитом, исключающим необратимые потери тепла от воды с собственной акватории. Но только ли с собственной? Это рассмотрим далее.
7.2. Термомеханическое льдообразование
Уже знаем, что всякие движения в природе обязаны работе силы тяготения. Поскольку движимые массы часто, если не всегда, имеют какие-то термические различия от масс, относительно которых они движутся, а тем более, если побудительной причиной для приложения силы тяготения является изменение их нагрева, то почти всякое движение одновременно сопровождается теплообменом. В этом отношении интересно проследить влияние динамики плавучего льда на его собственную термику при малоизученном, назовем его «термомеханическим» льдообразовании.
Ледяной покров морей, крупных озер и рек может увеличиваться в своей мощности не только намерзая, но и при всякого рода механических соприкосновениях, разрозненных плавучих ледяных образований. В литературе часто можно встретить термины, характеризующие динамику плавучих ледяных масс: «торошение», «натасовка», «механическая набивка» и так далее, но невозможно встретить указаний о том, что механические процессы почти неизбежно сопровождаются процессами смерзания, то есть являются по своей сути термомеханическими.
Сам термин «смерзание» всюду долгое время в нашей литературе был подменен английским словом «режеляция», характеризующим лишь частный, до сих пор не строго объясненный, случай смерзания льда на воздухе, и в этом толковании никак не способен был подменить все многочисленные реальные случаи смерзания льда и оледенелых тел в природе.
Как велики масштабы термомеханического увеличения масс льда может свидетельствовать такой факт. В области кругового дрейфа в Арктическом бассейне ежегодное намерзание толщины льда достигает 350 см, тогда как однолетние льды не намерзают более 160 см. Отсюда следует, что основная масса льда здесь формируется под воздействием не только термических, а ещё и механических процессов. Из этого же следует, что ежегодная ледопроизводительность этого бассейна зависит не только от температуры воздуха зимой, но и от причин, обусловливающих активность массообмена, а именно: от ветров, волнений и течений, определяющих развитие термомеханических процессов. Очень часто самые мощные нагромождения льда образуются не тогда, когда зима отличается самой низкой температурой, а в то время, когда наблюдаются сильные течения или ветра, обычно сопровождающиеся потеплениями. Мощные ледяные массивы образуются и на полностью вскрывающихся акваториях арктических морей. В любой период года они являются грозным препятствием для судоходства. Так в навигацию 1955 года во льдах аляскинского ледяного массива, блокировавшего берега моря Бофорта, потерпело аварию 53 судна из 57 работавших там, одно судно утонуло. Сложнейшие ситуации возникали и у берегов наших арктических владений, о чем узнавать мешала надуманная секретность таких событий.
Самыми грозными термомеханическими явлениями на реках являются ледяные заторы, когда огромные скопления разрушающегося льда вторично смерзаются в монолитные ледяные пробки, закупоривающие русло реки (Файко, 1975). Они опасны не только катастрофическими наводнениями, но и механическими разрушениями прибрежных строений льдом, выталкиваемым из затора (рис. 13).
Рис. 13. Разрушительное воздействие льда, выдвигаемого на берег из затора (фото автора).
Как видно, изучение причин образования динамических скоплений льда имеет не только познавательное, но и большое практическое значение. Можно выделить две основные формы термомеханического увеличения массы льда на водоёмах: торошение и усиленное продуцирование льда на полыньях, сопровождаемое далее его скоплением либо у наветренного края полыньи, либо у нижней (по течению) ледяной перемычки в реке или узком проливе. В открытом море торосы образуются в виде гряд хаотически взгроможденного льда. Над поверхностью ровного льда торосы могут подниматься до 5… 6 метров и погружаться в воду до 40 метров и более.
На реке Лене торосы образуются почти беспрерывно по всему фарватеру, но их не бывает на непроточных участках. Вероятно, наибольшую дополнительную массу льда в любом случае дают полыньи. Согласно расчетам В. Г. Ходакова (1989), при сухом морском воздухе (минус 40 °C) и слабом ветре (1 м/с) на речной полынье площадью в 0,2 км2 ежесуточно образуется около 24 000 тонн не сплоченного льда, что эквивалентно намерзанию слоя толщиной 12 см. За один месяц существования подобная полынья накапливает льда в 15…20 раз больше, чем его успевает намерзать на такой же площади своевременно сформировавшегося ледяного покрова. Зародившись, но не задержавшись в полынье, этот лёд, в виде внутриводных ледяных кристаллов, друз, иногда пластин сплывает по течению или под действием ветра и рано или поздно примерзает к ледяному покрову, ускоряя его приращение сверх той возможности, которая предопределяется термическим воздействием атмосферы.