Торосы

Торо́с, Торо́сы или Торо́сья — нагромождение обломков льда, до 10–20 метров в высоту, которые образуются в результате сжатия ледяного покрова. Торосы могут состоять как из морского льда, так и из пресного.

Определение По определению международной метеорологической организации, гряда торосов — это сравнительно прямолинейное нагромождение битого льда, образовавшегося в результате его сжатия. 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 % 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 ровным льдом.

Лёд на реках и озерах торосьями — Торосня́к. Небольшой то́рос — Ропа́к.

Образование и эволюция торосов 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.

После формирования торосов их структура продолжает изменяться. Когда температура воздуха опускается ниже температуры замерзания воды, верхняя часть киля торосов обычно начинает замерзать, образуя консолидированный слой. Консолидированный слой — это слой льда, образующийся в результате смерзания отдельных обломков внутри тороса. 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. Это подтверждается наблюдениями значительной массовой доли снега (около 10 %) в киле торосов в период таяния, а также наблюдениями значительной потери снега в открытой воде весной. Из-за более высокой шероховатости торосов, они обычно накапливают в среднем примерно в три раза больше снега внутри и на поверхности паруса по сравнению с другими типами льда. 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 и в 4 раза быстрее чем ровный однолетний лёд для торосов с осадкой около 5 м в проливе Фрама.

Классификация 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.

Распространение 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 объёма морского льда. Как и недеформированный (ровный) лёд, торосы могут быть однолетними, двулетними или многолетними в зависимости от того, сколько сезонов таяния им удалось пережить.

Строение и морфология 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, тогда как торосы в Чукотском море и море Бофорта имеют вогнутую близкую к треугольной форму. 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. Однако весной и летом нередко встречаются полностью консолидированные торосы общей толщиной до 8 м.

Значение и применение 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 представляет значительные трудности для судоходства 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.

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 основную нагрузку на морское сооружение. Исследование воздействия торосов на корпус судов и портовые сооружения показало, что основная нагрузка связана с воздействием на препятствие именно консолидированный слой внутри тороса. Изучение морфометрических параметров гряд торосов и особенностей развития в них консолидированного слоя используется для выявления и уточнения природных механизмов, ответственных за эволюцию данного элемента ледяного покрова.

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. Ложное дно — это подлёдный слой морского льда, который образуется на границе пресной талой воды и солёной морской воды.

Методы исследования 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 самолёта.

Примечания

Литература

См. также

Морской лёд Паковый лёд

Категория:Арктика Категория:Антарктика Категория:Гляциология Категория:Лёд Категория:Океанология Категория:Гидрология