海冰巨大的破坏力来自哪里？

科普中国-科学原理一点通 2017-11-30

　　“白色杀手”——海冰

　　海冰与海啸、风暴潮、灾害海浪和赤潮并称为海洋5种主要灾害，海冰素有“白色杀手”之称。2010年3月，山东省出现了40多年以来最大的持续酷寒天气，各海区出现了不同程度的冰冻现象，特别是渤海地区的超低气温导致了大范围封冻，冰层持续加厚，多数地区冰层平均厚度达25厘米，个别入海河口区域形成冰丘，冰丘高度达1.2米。

　　在辽东湾、渤海湾、莱州湾和黄海北部，海冰面积及海冰密集度都有所增大。辽东湾的海冰面积达20835平方公里，占辽东湾水域的67%；渤海湾的海冰面积9441平方公里，占渤海湾水域的59%；莱州湾海冰面积4052平方公里，占海区面积43%。那次海冰灾害持续时间长、范围广、冰层厚，是山东省40年来最严重的一次。据统计，那次海冰灾害受灾人口达10万人。

　　海冰灾害那段时间，在渤海沿岸可以看到，无数商船和渔船被冰封在海上，一片片如赤壁联营，煞是壮观。

　　冬季海冰

　　海冰的“撞击力”和“胀压力”究竟怎么样？

　　海冰破坏力的主要形式是海冰在风和海流的作用下产生推力。有些海上建筑在冰冻时会倒在海里，就是海冰巨大推力造成的。海冰融化时的风险更大，大量浮冰会破坏作业船舶及海上建筑，对船舶的安全航行也有很大威胁。

　　漂浮在大洋上的巨大冰块和冰山的撞击力大小与冰块的大小和流速有关。比如一块6平方千米大、1.5米厚的大冰块，在流速不太大的情况下，撞击力就可以达到4000吨，足以把石油平台等大型海上工程建筑撞翻。1969年中国渤海特大冰封期间，流冰摧毁了“海二井”石油平台。这个石油平台由15根直径0.85米的锰钢圆筒柱桩支撑，这些柱粧深入海底28米，异常坚固，却被强大的流冰摧毁、撞翻。流冰还撞断了重500吨的“海一井”平台支座的所有钢缆，由此造成了一次特大海上事故。

　　除了撞击力，海冰膨胀时造成的“胀压力”，对港口和海上船舶的破坏也不可小觑。我们都清楚，在4℃以下，水随着温度下降，体积反而会增大。杯子中的水结冰后，往往可以把杯子胀裂就是这个原因。海水也一样，一般以-2℃为分界，气温下降就会引起海冰的体积膨胀。当海水温度降到-1.5℃时，1000米长的海冰就能膨胀0.45米。海冰的这种膨胀力特别惊人，能把被冰冻住的船体挤压变形，使船舱破裂进水，甚至破坏港口、码头和海上的军事设施。

　　此外，温度越低，海冰的抗压强度就越大，而新冰又比老冰的抗压强度大。

　　渤海湾遭遇30年来最严重海冰灾害

　　关于“冰山”的奇思妙想

　　20世纪70年代初，法国工程师乔治·穆然提出了一个改造荒漠的大胆设想，就是用拖船从极地运冰山到沙漠。计算机模拟显示，一艘巨型拖船141天就能把一座重达700万吨的冰山，从加拿大纽芬兰运到非洲西海岸的加那利群岛。在这期间38%的冰山会融化，剩下的434万吨冰，还可以为一座7万人的小镇提供一年所需的淡水。