От чего зависит толщина льда

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ЛЬДА

Ледовый режим водоема — это циклы покрытия акватории льдом, неизменный каждый год. На водоемах Ленинградской области ледовый режим состоит из трех фаз: замерзание, ледостав и вскрытия водоёмов.

Для возникновения льда в водоёмах необходимо:
— небольшое переохлаждение воды, температура должна быть чуть ниже 0 °С, начиная с сотых долей и ниже;
— наличие ядер кристаллизации, которыми могут являться снежинки, льдинки, минеральные и органические взвеси;
— турбулентное перемешивание для отвода выделяющегося при кристаллизации тепла. Если перемешивания нет, то процесс кристаллизации прекращается.

В водоёмах образуется лед поверхностный и глубинный (внутриводный), кристаллизующийся не только на взвеси, но и на микроорганизмах, частицах песка, гальке и т. д. Температура замерзания снижается с глубиной и с увеличением минерализации.

К факторам, определяющим возможность образования ледовых явлений, относят:
• интенсивность теплоотдачи поверхности водоёма с наступлением холодов;
• величину теплоемкости водоема. Чем больше объём водной массы в водоёме, и чем он глубже, тем длительнее процесс его охлаждения;
• интенсивность перемешивания, связанная с транзитными течениями. Чем более проточен водоем, тем интенсивнее вынос тепла из глубинных слоёв к поверхности, в атмосферу.

Очень важным фактором образования ледяного покрова на водоёмах и наступления ледостава служит ветер. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее теплоотдача в атмосферу вследствие испарения и турбулентного теплообмена с морозным воздухом. Перемешивание слоев воды ветром и волнами усиливает теплообмен и вынос теплых глубинных вод к поверхности, что тормозит процесс льдообразования. Интенсивное перемешивание увеличивает толщину слоя воды, в котором возможно образование ледяных кристаллов, всплывающих к поверхности воды (лёд имеет плотность на 10 % меньшую по сравнению с плотностью воды). Ветровое волнение разрушает образовавшиеся ледяные корки, чем замедляет формирование ледяного покрова.

Замерзание водоёмов.

При интенсивном теплообмене и охлаждении вод водоема, но при отсутствии ветра и перемешивания верхних слоем воды образуются первичные кристаллики льда в виде мелких иголочек. Когда вода покрыта ими, кажется, что на её поверхности разлит растопленный жир. Такое состояние водно- кристаллизованной смеси называют «сало». При продолжающемся морозе и безветрии кристаллики смерзаются. Образуется однородный прозрачный кристаллический лед, толщина которого довольно быстро увеличивается. За ясную и морозную ночь толщина такого льда может достичь 2-3 см. При этом, как правило, весь небольшой водоём замерзает единовременно. На крупных озёрах в такую погоду обычно покрываются льдом только мелководные заливы.

Кристаллический лёд в начале зимы наиболее прочный и при толщине 5 см выдерживает вес человека, а при 10 см — снегохода. В озёрах, покрывшихся льдом в морозную, штилевую погоду, подо льдом сохраняется обратная стратификация с относительно тонким подлёдным слоем воды, охлажденной до 0 °С. Если замерзание водоёма происходило в ветреную погоду с перемешиванием и более интенсивной теплоотдачей с водной поверхности, средняя температуры воды в водоеме зимой меньше.

При даже слабом ветре замерзание водоёма начинается с береговых отмелей, выхолаживающейся быстрее из-за малой глубины. Первичные кристаллики сбиваются к урезу и смерзаются, образуя полосы кристаллического льда — забереги, примёрзшие к береговому склону. С усилением мороза забереги расширяются, а открытая поверхность воды сокращается. На крупных и глубоких озёрах и водохранилищах замерзание длительно и проходит разновременно в разных районах.

В формировании ледяного покрова принимают участие всплывающие комья внутриводного льда (шуга) обычно грязно-белого цвета, снежура, образующаяся из снега во взволнованной, ещё не замерзшей водной поверхности. Неровность такого покрова увеличивается, если сильный ветер и колебания поверхности водоёма взламывают ещё не окрепший лед. Он дробится, и трущиеся друг о друга его кусочки превращаются в блинчатый лёд — дискообразные льдинки с выпуклым белым краем смерзшихся ледяных крошек.

Штормовым ветром взламывается и уже достаточно прочный лёд, льдины надвигаются одна на другую и смерзаются в торосы с наступлением менее ветреной, но морозной погоды. На нагонных участках пологого берега из битого льда, шуги и частиц донного грунта в шторм образуются береговые ледяные валы.

Структура и деформации ледяною покрова.

Ледостав — период неподвижного ледяного покрова. В Ладожском озёре в теплую зиму с малой суммой отрицательных температур воздуха площадь ледяного покрова не превышает 50% площади акватории. В такие зимы теплозапас его водной массы наименьший вследствие особенно интенсивной теплоотдачи с большой открытой водной поверхности. В умеренно холодные зимы почти 100 %-ная покрытость льдом продолжается всего 2 месяца, а в суровые зимы она длится почти 3 месяца.

Скорость нарастания кристаллического слоя льда (вследствие кристаллизации воды на его нижней поверхности) зависит от его теплопроводности и того, насколько интенсивны теплопотери с ледяного покрова в атмосферу при морозе. Чем ниже температура воздуха и продолжительнее морозная погода, тем больше намерзает льда снизу, тем всё более толстым становится кристаллический лед на водоёме, увеличивается теплоизоляция воды под ним.

Как правило, ледяной покров неоднороден и имеет двух- или трёхслойную структуру и покрыт слоем снега неравномерной толщины и плотности. Под весом снега лёд прогибается, трескается, из трещин, рыбацких лунок и майн на лёд вытекает вода, смачивает нижний слой снега и в мороз замерзает. Так образуется водно-снеговой лёд, менее плотный и малопрозрачный белёсого цвета из-за включения пузырьков воздуха и пыли.

В оттепели талая вода с подтаивающего снежного покрова в последующие морозы превращается в снеговой лёд. Он по физическим свойствам сходен с водно-снеговым льдом, но отличается по химическому составу, подобному составу атмосферных осадков. Лёд этих двух видов имеет меньшую теплопроводность и отражающую способность, чем кристаллический лёд, что замедляет утолщение ледяного покрова.

Деформации ледового покрова.

Зимой лёд как любое твёрдое тело при охлаждении сжимается. Сжатие больше у верхней поверхности льда, где зарождаются морозные трещины. Нижняя поверхность льда крепко примерзает на мелководьях к грунтам вблизи уреза, поэтому с усилением мороза в трещинах происходит разрыв ледяного покрова, и в расширяющихся до 1-2 м трещинах образуется на воде корка молодого льда. При потеплении лед расширяется, трещины сдвигаются, вызывая торошение молодого льда. Торосы порой достигают высоты 0,5-1,5 м.

Кроме термических деформаций ледяного покрова на озёрах происходят и динамические деформации, вызванные сейшами (стоячими волнами, возникающими в замкнутых или частично замкнутых водоёмах) на открытой воде. На Ладожском озере неоднократно возникало по три трещины вдоль продольной оси и поперёк под действием многоузловой сейши, когда наибольшие изгибы ледяного покрова происходят в прибрежной зоне. При сильном морозе достаточно небольшого изгиба ледяного поля над пучностью сейши, чтобы он треснул.

Таяние льда в водоёмах.

Разрушение ледяного покрова, т. е. вскрытие замерзашего водоема, включает три стадии:

I стадия — таяние снежного покрова. Талая вода пропитывает снег, он темнеет, снижается величина отражающей способности поверхности водоёма, увеличивается поглощение суммарной солнечной радиации, что ускоряет таяние. Вода накапливается на льду, протаивают вдольбереговые трещины, заполняющиеся талой водой. Увеличение расхода воды в притоках приводит к подъему уровня воды в водоёме. Ледяной покров, освободившийся от снега, всплывает. Талая вода с него уходит под лёд. Вдоль берегов образуются закраины у скалистых крутых берегов и более широкие — на мелководьях.

II стадия — активное таяние ледяного покрова. Оно происходит на его верхней поверхности вследствие поглощения льдом солнечной радиации (большая величина радиационного баланса) и турбулентного теплообмена с более тёплым воздухом.

Подтаивает и нижняя поверхность льда вследствие конвективного перемешивания подлёдной воды с нижележащим слоем, нагретым днем проникающей сквозь лед солнечным излучением. Локально оно интенсифицируется динамическим перемешиванием в приустьевых зонах, куда поступают воды притоков. Плотностные течения, несущие теплоту и распространяющиеся из этих зон в подледном слое из-за малой минерализации и плотности вод речного половодья, усиливают подтаивание снизу ледяного покрова. Стаивание льда сверху и снизу уменьшает толщину ледяного покрова примерно на 30 %.

Одновременно таяние происходит внутри пористого водноснегового и прозрачного кристаллического слоев. Оно начинается вокруг содержащихся во льду частиц ионного состава. Образующиеся капли внутрилёдной солоноватой талой воды, поглощающие солнечное излучение, вызывают протаивание вертикальных канальцев диаметром 0,1-1,0 мм между ледяными кристаллами. Это увеличивает рассеяние и поглощение солнечного света в толще льда и ускоряет таяние. Канальца расширяются до 5 мм и более в диаметре, и внутрилёдная вода стекает под лёд, происходит его обессоливание.

Прочность ледяного поля уменьшается настолько, что любая даже небольшая на него нагрузка — ветровое пульсирующее давление сверху или сейшевые колебания воды снизу — разрывает ослабевшие связи между кристаллами льда. Лед рассыпается на отдельные кристаллы диаметром до 5-7 см и длиной 20-30 см и более. В эту стадию выход на лёд крайне опасен.

III стадия — таяние возникающих полей ледяных иглообразных кристаллов и еще не раздробленных льдин. Оно происходит обычно быстро благодаря резкому снижению альбедо смеси воды и ледяных кристаллов, их механическому дроблению волнением и трением друг о друга. Из-за поглощения льдом солнечного излучения весной для его таяния и разрушения в водоёме достаточна в 5 раз меньшая сумма положительных температур воздуха, чем сумма её отрицательных значений зимой для формирования толщи ледяного покрова.

Вскрытие малых озёр, прудов и водохранилищ происходит практически одновременно на всей их акватории. В целом сроки начала ледостава и очищения ото льда озёр и водохранилищ — более поздние, чем на реках. Их запаздывание тем значительнее, чем больше размеры водоёма и меньше его проточность.

Источник

Допустимая толщина льда для безопасного передвижения

Когда заканчивается летний сезон рыбной ловли, приходит пора зимнего сезона. Зимняя рыбалка от летней почти ничем не отличается. Но есть единственная опасность — можно провалиться под лед. Поэтому нужно соблюдать технику безопасности и знать, какой должна быть толщина льда для безопасного передвижения по поверхности. Если придерживаться всех правил, то зимняя рыбалка станет еще увлекательнее, чем летняя.

Процесс образования льда

В начале ноября водоемы и реки начинают покрываться тонкой ледяной коркой. Вода под воздействием холода кристаллизуется и создает поверхностный слой. Лед, который способен выдерживать вес человека формируется к концу ноября — в начале декабря. Но иногда из-за теплой осени ледяная корка начинает образовываться только в декабре.

Раннее появление льда возможно лишь на тех водоемах, которые располагаются в северных широтах. И уже в конце декабря по нему можно спокойно передвигаться не только пешком, но и другими способами.

К этому времени его толщина увеличивается, и он способен выдержать даже автомобиль. Процесс формирования ледяного слоя:

• Поверхность нужной толщины образуется после формирования первичного слоя.
• Вначале происходит кристаллообразование воды, затем образуется ледяное сало.
• Ледяное сало набирает массу, и формирует снежные поля, после которых начинает образовываться ледяной покров.
• На этой стадии появляется рыхлый и непрочный лед блинчатой формы, в виде льдинок, которые плавают по отдельности.
• Затем появляется ледяная корка. Но обычно ее толщина не превышает 5 см, поэтому вес рыбака она выдержать, неспособна.
• Сформировавшийся тонкий слой немного прочнее остальных. После него появляется молодой слой — серого цвета. Когда устанавливаются продолжительные заморозки, он постепенно светлеет и становится белого цвета. Именно такая толщина подходит для ловли рыбы.

Рыболовный сезон открыт.

Скорость нарастания ледяного слоя

Если погода тихая, а температура воздуха -1 градус, то скорость формирования льда на озерах и прудах за сутки составит 2,5 мм. Теоретически, за 24 часа при температуре воздуха -5 градусов толщина ледяного покрова станет 12,5 мм. Нарастание на больших реках и водоемах происходит по-другому. В отличие от мелководья, глубокие водные места замерзают медленнее. Прирост быстрее не становиться даже тогда, когда идет снег. От толстого слоя снега, тонкий ледяной слой слегка притапливается. На поверхности образуются мелкие трещины, через которые просачивается вода, из-за этого ледяное покрытие тает.

Скорость нарастания льда за сутки можно определить по таблице.

Температура воздуха	Прирост толщины льда, см
	До 10 см	10—20 см	20—40 см
-5	4	1,5	0,5
-10	6	3	1,5
-15	8	4	2
-20	9	6	3

Большие озера, места слияния рек, их изгибы, перекаты, подземные источники и канализационные сливы имеют разную толщину. Толщина льда безопасная для человека:

• Считается, что самая допустимая и безопасная толщина — 10 сантиметров. Но человеку со средним ростом можно без опаски выходить на лед, если его толщина составляет 5—7 сантиметров.
• Рыбака с рыболовными снастями может выдержать толщина 8 сантиметров. Для группы рыбаков лучше передвигаться по поверхности толщиной около 12 см.
• Если отделением МЧС официально было установлено место, по которому можно перейти реку, там толщина будет выше 15 см.
• При 30-сантиметровой толщине разрешено передвижение на автомобиле.

Проверка на прочность

Приехав на рыбалку, первое, что следует сделать, это проверить поверхность на прочность. Это очень важно! Если она окажется тонкой, лед треснет и человек провалится в воду. Проверка на прочность:

1. Перед тем как стать на поверхность, делают его оценку. Цвет льда, который способен выдержать человека будет голубого или зеленоватого оттенка, а его поверхность абсолютно ровной, чистой и прозрачной.
2. Первые шаги по поверхности делают аккуратно. Нужно вернуться, если пройдя небольшое расстояние, лед под ногами начал прогибаться и потрескивать. Если расстояние пройдено большое, то первое, что нужно сделать, это правильно распределить вес. Для этого ложатся раскинув ноги в стороны, и осторожно ползут к берегу.
3. Проверить толщину можно с помощью палки или пешни, которую всегда берут с собой. Если постучать по поверхности палкой и появится характерный треск, это означает, что она очень тонкая и хрупкая. Иногда при таких действиях, вода проступает наружу.

Нужно знать, что легко провалиться в воду, если проверять прочность ударом ноги. Поэтому ни в коем случае нельзя этого делать. Определить, что поверхность непрочная и на нее нельзя выходить, можно по следующим признакам:

• Если цвет льда желтого или серого оттенка, то по нему нельзя передвигаться. Он непрочный и может сразу провалиться. Через несколько дней, его толщина станет больше, тогда можно спокойно отправляться на рыбалку.
• Из лунок вытекает вода.
• Поверхность трещит или хлюпает.
• Во время метели снег замерзает, и ледяная поверхность приобретает рыхлую, ноздреватую структуру. Нельзя выходить на этот лед, если он сформировался после первых заморозков.

Узнать прочность и толщину льда для рыбалки на крупном водоеме, сегодня можно из прогноза МЧС, которые регулярно публикуются.

Самые опасные места

Несформированный или талый лед, считается опасным. Поэтому в весенний и осенний период, когда он только начинает формироваться или наоборот, слегка подтаял, нужно быть особенно внимательным. Самые опасные места:

• В середине реки толщина всегда меньше. Чем ближе берег, тем ледовое покрытие становится толще.
• Лед, с сугробами или покрытый толстым снежным покровом очень опасен, так как под ним не видно, в каком состоянии он находится.
• Если на поверхности имеются рыбацкие проруби и лунки, можно легко в них провалиться.
• Нельзя выходить на рыбалку во время оттепелей. В этот период лед оттаивает и становится мягким и рыхлым.
• Болотистые местности нужно обходить стороной. Так как из-за выделяемых газов, поверхность снизу подогревается и становится очень тонкой.

Способы передвижения

Чтобы не ехать по ледовому покрытию на автомобиле, некоторые рыбаки оставляют его на берегу и далее передвигаются своим ходом. Способы передвижения:

• На лыжах. При передвижении на лыжах достаточно, чтобы толщина была не менее 8 сантиметров. Хорошо, если поверхность будет покрыта небольшим слоем снега, так как лыжи слишком скользят на чистой поверхности. Таким способом передвижения часто пользуются рыбаки, которые приезжают ловить рыбу на общественном транспорте.
• На снегоходах. Снегоход — тяжелый транспорт и передвигаться на нем, можно в том случае, если толщина составляет более 15 сантиметров. Желательно, чтобы на поверхности лежал небольшой слой снега.
• Ледовые переправы. Если нужно сократить расстояние между двумя точками, то можно воспользоваться узаконенными ледовыми переправами. Толщина в этих местах составляет более 30 сантиметров и по ним можно спокойно передвигаться на автомобиле.

Меры безопасности

Чтобы избежать проблем и разных неприятностей во время зимней рыбалки, нужно соблюдать ряд правил. Меры безопасности:

• Вначале определяют прочный лед или нет, и только потом становятся на него.
• Если есть протоптанные дорожки, то лучше идти по ним.
• Если поверхность начала трещать, нужно сразу же вернуться.
• Места с множеством рыбаков лучше обойти. Иначе лед может растрескаться из-за лишнего веса.
• Нельзя выходить на зимнюю рыбалку во время сильного снегопада или дождя, а также в ночное время и при сильном тумане.
• Чтобы обезопасить себя в случае растрескивания льда, крепление на лыжах расстегивают. Руки нельзя засовывать в петли лыжных палок. Рюкзак вешают на одно плечо.
• Места с сильным течением обходят.
• Если рыбаков несколько, то во время передвижения расстояние между ними должно быть не менее 5 метров.
• Нельзя прыгать на льду и кататься на льдинах.

Рыболовные принадлежности, многослойная теплая одежда, придают рыболову лишний вес. Поэтому отправляясь на рыбалку, учитывают этот вес.

Правила поведения в ледяной воде

Иногда случается, что рыболов проваливается в воду. Рекомендации по поведению:

• Нельзя паниковать.
• Тяжелые вещи, которые тянут вниз, сбрасывают и зовут на помощь.
• Если в обувь набралась вода, их снимают.
• Чтобы не уйти на дно, нужно руками упереться в кромку льда. Но осторожно, чтобы не обломать его края.
• Из мелкого водоема выбраться легче, достаточно оттолкнуться от дна и забраться на лед. Если водоем глубокий — то всей грудью наваливаются на лед, и по очереди вытаскивают ноги на поверхность. Затем осторожно перекатываются подальше от лунки и ползут в сторону берега.
• Если берег близко, водоем неглубокий, а лед тонкий, то его края легко сломать. Проламывая льдину грудью, нужно медленно и осторожно продвигаться в сторону берега.
• Вытащить рыбака из воды можно с помощью веревки или палки. Спасатель ползком продвигается к пострадавшему, бросает ему палку и вытаскивает его на поверхность.
• Если в воду провалилось несколько рыбаков, то они выбираются на поверхность, помогая друг другу. Чтобы лед не потрескался от их веса, нельзя вставать, нужно оставаться в лежачем положении.

Чтобы не получить переохлаждение, все действия по спасению должны быть быстрыми и слаженными. На берегу с пострадавшего снимают мокрую одежду, растирают тело спиртом или водкой, дают попить горячей жидкости и вызывают скорую.

Источник