浮冰

浮冰是指不與海或江河岸、島嶼、海或江河底部等凍結在一起，在海或江河中漂泊不定，能隨風、水流、海浪的影響而漂浮的冰。

浮冰又稱漂流冰或流冰，是表面海水溫度降至一1.8℃(海水的冰點)以下時，形成可浮於海面的稠密油脂狀冰。浮冰在全球熱平衡和熱鹽循環方面起到關鍵的作用，繼而影響全球氣候。

浮冰是海水凍成的海冰。在秋季，當表面海水溫度降至一1.8℃(海水的冰點)以下時，先出現針狀或薄片狀冰晶，冰晶浮上表面，形成稠密的油脂狀冰。經進一步凍結，積聚成薄片狀的尼羅冰。隨著降溫，海水在尼羅冰的底部繼續凍結，形成向下生長的柱狀冰晶，逐漸增長成為直徑幾米的冰盤。在風和波浪的作用下，冰盤相互粘結、疊加，最終形成厚度達幾十厘米、連續的海冰層。極地浮冰所覆蓋的面積最大可達地球表面積的13%。即使是在極圈之外的波羅的海(Baltic Sea)、裏海(Caspian Sea)和鄂霍次克海(Okhotsk Sea)，冬季也有浮冰出現。

與淡水凍結成的冰體不同，海冰是一種含大量孔隙和通道的、固一液兩相共生的混合體。在海冰形成過程中，生長的冰晶會排出鹽分，形成高濃度鹽水(滷水)。不含鹽分的多邊形冰晶體，按晶架結構緊密的排列在一起，滷水和空氣被封閉於兩個或多個冰晶體晶壁之間，形成了球形或長筒形的鹽囊或滷水胞。滷水沿著冰晶體之間的縫隙下移，使得多個滷水胞單元彼此相連，既形成所謂的鹽水通道或鹵道(brine channel)。滷水的鹽度可達普通海水的3～5倍，海冰的溫度越低，滷水的鹽度越高。此外，海冰形成的時間越長，由於滷水的外逸，海冰的整體鹽度也會逐漸降低。

浮冰冰型可分為初生冰、冰皮、尼羅冰、蓮葉冰、灰冰、灰白冰、白冰、一年冰和多年冰九種。以下分別加以介紹。

①初生冰是由海水直接凍結或在海面上降雪而成的，多為晶狀、針狀、薄片狀、糊狀和海綿狀。海面呈灰暗色且無光澤，遇微風不起波紋。

②冰皮是由初生冰或在平靜的海面上直接凍結而成的，其表面平滑而濕潤，色灰暗，面積較餅冰為大，厚度小於5cm，能隨波起伏，遇風浪易破碎。

③尼羅冰是指厚度小於10cm的有彈性的薄殼層，表面無光澤，在波浪和外力作用下易彎曲和破碎，並能產生“指狀”重疊現象。

④蓮葉冰是指直徑為30~300cm、厚度為10cm以內的圓形冰塊。由於彼此相互碰撞而具有隆起的邊緣。可由初生冰凍結而成，也可由冰皮或尼羅冰破碎而成。

⑤灰冰是指厚度為10~15cm的冰蓋層、由尼羅冰發展而成，比尼羅冰的彈性小，表面平坦濕潤，多呈灰色。易被涌浪折斷，受擠壓時多發生重疊。

⑥灰白冰是指厚度為15～30cm的冰層，由灰冰發展而成，表面較粗糙，呈灰白色，受擠壓過大時多形成冰脊。

⑦白冰是指厚度為30~70cm的冰層、由灰白冰發展而成，表面粗糙，大多呈白色。

⑧一年冰是指厚度為70~200cm，時間不超過一個冬天的冰，由白冰發展而成。

⑨多年冰(用My表示)至少經過一個夏天而未融盡的冰，厚度多在2m以上。由於它比一年冰厚且松，露出水面部分較高。

浮冰外貌特徵隨天氣變化的冷暖及所在海區的水文、地形等因素不同而不同。浮冰表面特徵分平整冰、重疊冰、冰脊、冰丘、覆雪冰、覆水冰及蜂窩冰等七種，簡單介紹如下：

平整冰是指冰面較平整，未受變形作用影響的海冰，或只有冰瘤或冰塊擠壓凍結的痕迹；重疊冰是指冰層相互重疊，但重疊面的傾斜度不大；冰脊是指碎冰在擠壓力的作用下，冰塊雜亂無章地堆積在一起形成的山丘狀的堆積冰；冰丘是指在風、浪、流的作用下，冰塊雜亂地重疊在冰面上，呈直立或傾斜狀態；覆雪冰是指表面有積雪的冰；覆水冰是指冰面上覆有融水的海冰；蜂窩冰是指處於融化階段後期的冰，其中有許多因融化而成的水孔。

根據海區中浮冰的密集度（海冰覆蓋面積與海區總面積之比）分為：開闊海面（海冰密集度<1/10，可自由航行的海區），稀疏浮冰（密集度為4/10～6/10，浮冰塊一般彼此不連接，有水道和冰間湖），密集浮冰（密集度為7/10～8/10，大部分浮冰互相聯接）和密接浮冰（密集度為1）。如浮冰彼此凍結在一起，稱密結浮冰。從大陸冰川或陸架冰分離出來的、高出海面5米以上的各類巨大冰塊稱冰山，高度可達數十米（其中露出水面高度約為總高度的1/5～1/7），長度一般數百米至數十公里，分桌狀（平頂）與尖頭冰山，以及面積巨大的冰島。

浮冰的主要觀測可分為密集度、冰狀和速度觀測這三類。

浮冰的密集度觀測，是將整個能見海面分成十等份，估計十等份中的浮冰所覆蓋的成數，用0~10和10，共12個數字和符號來表示，習慣上叫做“級”。如浮冰量6級表示浮冰占能見海面的60%。記錄時，只記整數。海面無冰，記錄空白；海面有少量冰，但其量不到海面的1/20時記“0”；冰占整個能見海面的1/10記“1”；佔2/10記“2”；海面全部被浮冰覆蓋記“10”，若有少量空隙可見海水，則記10，其餘類推。

在進行浮冰的密集度觀測時，若浮冰分佈海面內有超過此海面1/10以上的完整水域，則該水域就不應算做浮冰分佈海面。若海面上只有微量(不足能見海面的1/20)初生冰或只有零散分佈的幾塊浮冰，則密集度記“0”。

由此可見，浮冰密集度的大小不僅與冰的多少有關，還與能見海面的大小有關。當海面能見度差，能見海面的視程就小；若能見海面很好，浮冰密集度就顯得大，這時浮冰密集度也就失真了。所以，當海面能見度小於4km時，不應進行冰量觀測。

需說明的是，這裡所說的冰占的面積是把所有的冰(包括根據浮冰密集度計算出的冰)集中起來計算的，而不是“散布”的面積。故浮冰密集度還受冰的遠近、外形、光照、反射等因素的影響。觀測時應注意排除這些因素所產生的誤差。

浮冰冰狀觀測是指浮冰的大小尺度。分巨冰盤、大冰盤、中冰盤、小冰盤、冰塊和碎冰六種。巨冰盤是指水平尺度大於2kin的海冰，大冰盤是指水平尺度在0.5~2km的海冰，中冰盤是指水平尺度在100～500m的海冰，小冰盤是指水平尺度在20～100m的海冰，冰塊是指水平尺度在2～20m的海冰，碎冰是指水平尺度小於2m的冰塊。

沿岸冰狀觀測時，應根據冰塊特徵，以量的多少用符號記錄，當量相同時依碎冰到平整冰順序記錄。

海上浮冰和冰山的漂流，主要取決於風和流的共同作用。一般在弱潮流海區，由風引起的冰塊漂流速度約為風速的1/50。浮冰的運動過程，包括離散、集聚和剪切。浮冰塊大小是指單個冰塊的最大水平尺度。初生冰不觀測冰塊大小。浮冰塊按大小分級，先確定最多浮冰塊水平尺度，按等級用符號記錄。量相同時取其最大者並測定單個最大冰塊的水平尺度。以米(m)為單位，取整數。觀測時，不分其形狀，只按其水平尺度大小確定，冰塊出現時往往是多種，甚至五種冰塊全部出現。遇到這種情況，應選主要的、比較突出的一二種記錄。

浮冰運動方向是指浮冰的去向，以度或16方位表示；浮冰速度為單位時間內浮冰移動的距離，以m/s為單位。浮冰運動方向和速度的觀測，分海濱觀測和海上觀測。海濱觀測用測波儀進行，若無測波儀用指南針測定。流速按“目測浮冰速度參照表”估計，乘船在海上觀測時還需觀測冰區邊緣線。

用測波儀測浮冰方向和速度時，先將物鏡對準選定的冰塊特徵點，在距離標尺上對準冰塊與海面交界線讀取開始距離標度，同時啟動S表，並在分度盤上讀取方位，記錄距離標度和方位。當冰塊移動距離達到開始距離的1/3，或者冰塊移動方位超過20°時，即停止觀測。止住S表，記錄冰塊終了距離標度和方位，如果冰塊移動很慢，10m后仍未達到上述要求，即停止觀測。根據冰塊開始和終了距離標度，乘以測冰儀的高度訂正係數，求出實際距離，然後由實際距離、方位和時間間隔，用矢量方法計算或用計算圓盤求浮冰方向和速度。

目測浮冰方向和速度時，方向以十六方位記錄，速度按“目測浮冰速度參照表”估計，以m/s為單位，取一位小數。

乘船在海上觀測時，應首先環視冰區邊緣，確定幾個特徵點(一般不少於3個，遠離冰區的少量冰塊不能選作特徵點)，然後用測距儀和羅經或雷達測出各點相對於測站的方向和距離，並記入表中，冰區邊緣線觀測不到時，應在備註欄內說明。

觀測浮冰的方向和速度應在船隻錨定後進行。首先選一具有代表性的冰塊，用羅經和測距儀或雷達測定其方向和至測站的距離(起點位置)，然後用秒錶計時。當所測冰塊移動越過原離船距離的1/3或其方向改變20°時，讀取時間間隔，同時測定其方向和距離(終點位置)。最後，根據起點位置和終點位置的方向和距離，用矢量法計算或用計算圓盤求得浮冰的方向和移動距離。再由距離和所需時間求得浮冰速度。

浮冰及冰山的漂移主要取決於風和海流的共同作用。浮冰的漂流方向，在北半球偏於風向右方30～40°，在南半球偏於風向左方；在強潮流海域，冰塊漂流方向和速度較複雜。在北冰洋，浮冰多為厚3～4米的多年冰，其次是厚2.5～3米的一年冰，它們主要繞洋盆邊緣流動；在南半球，浮冰大多為厚2～3米的一冬冰，浮冰冰界分佈較規則：在南太平洋和南印度洋分別在南緯50～55°和南緯45～55°間；南大西洋為南緯43～55°間。

1、浮冰對海洋表面的物理性質具有鮮明的影響，因為其高的反照率和對海氣之間動力、熱量及物質交換的影響而改變了海洋表面的輻射平衡。在冬天，浮冰還可以導致海冰覆蓋區表面比無冰區表面具有更低的溫度。浮冰凍結過程釋放的鹽分可加深海水表面混合層，並通過對流影響南北半球的海水底部和頂部的組成。相反，融化時釋放的淡水可使海水表面成層(例如，混合層退卻至較淺的深度)。和低緯度相反，在極地海區混合層的發展受控於海水表面的鹽和淡水的通量。通過這些影響，浮冰在全球熱平衡和熱鹽循環方面起到關鍵的作用，繼而影響全球氣候。

2、在波浪-浮冰共同作用下，浮冰與船模的相互作用加劇，從船首沒入水中並沿船底向尾部滑行的浮冰數量明顯增多，可能會對螺旋槳的推進效率產生不利影響。同時，由於波浪-浮冰-船模三者的耦合作用，船模在該工況的總阻力並等於靜水阻力、波浪增阻和碎冰阻力的簡單加和，還需要考慮三者耦合作用的阻力增量。波高以及浮冰的密集度等參數都會對耦合增阻的大小產生影響。