漂洋過海來看你,那你見過海洋裡的冰山嗎?那高高的冰山露出水面,實際上只是整個冰山的五分之一;那平坦的冰原,橫臥在海洋上,有的竟長達700多公裡。它們從故鄉北極或南極漂出,一路上碰撞斷裂,最終被溫暖的海水溶化在一片汪洋裡。
在冰山「神出鬼沒」的地方,這些從冰雪世界裡來的客人常常會給船隻帶來相當大的危險。在雷達還沒有問世的年代裡,遇上這些漂浮的冰塊,躲避不及就會造成船隻失事。1912年英國的「泰坦尼克」號郵船撞上冰山沉沒,1,514人罹難,就是慘劇之一。
壹
什麼是海冰?什麼是海洋冰山?
冬季,極地和寒帶海洋大部分時間被冰雪所覆蓋的,北冰洋及南極大陸周圍海域表層有三四米厚的海冰,已將這裡的海水「凝固」了300萬年。茫茫的兩極海洋,是一片冷塑的琉璃世界。
海冰:海洋的塑品
通常所說的海冰,往往是指海洋中出現的各種類型的冰的總和。一部分海冰是由海水凍結形成的,是鹹的;此外,江河冬季封凍,春季到來,破裂的淡水冰凌流入海洋後,也成為了海冰;極地大陸冰川或陸架冰滑入海洋,斷裂成巨大的冰塊,隨著海水流動,這也是海冰,這種海冰有個威嚴的名字,叫冰山。
然而,確切地說,只有海水凍結而成的鹹水冰,才是真正的海冰。
海洋冰山:藏尾露頭的幽靈
海洋冰山是高於海面5米以上,漂浮在深海中或擱淺在淺海及岸灘上的巨大冰塊。冰山的高度可達幾十米至上百米,長度通常在幾百米到幾十千米,最長可達數百千米。冰山是極地陸架冰或大陸冰川上的來客,它們滑裂到海洋中後,藏尾露頭地把大部分身軀隱伏在水面以下,僅僅露出總體部分的1/5-1/7,在風和海流的推動下,幽靈似地在海洋中悠悠蕩蕩。
貳
海洋裡的冰山是怎樣形成的?
陸地上的淡水在4℃左右密度最大,水溫降到0℃以下即可結冰。溫度降低了海水就會結成冰嗎?實際上,海水結冰和淡水結冰的條件不一樣。家在海邊的人都有這樣的體會,每當初冬冷空氣來臨時,陸地淺水池塘很快凍結成一層薄冰;深冬時節,江河封凍,而海面卻照樣波濤洶湧,海浪起伏。只有在寒潮頻頻爆發,空氣較長時間處於低溫的情況下,海水才會出現結冰現象。
因海水含有鹽分妨礙著水分子結成冰塊,所以0℃時海水還不會結冰。理論上講它需要更低的溫度,要在-2℃時才會結冰。實際上,當到達這個溫度時,海水卻沒有結冰。
海水結冰需要三個條件:
一是氣溫要比水溫低,水中的熱量大量揮發;
二是相對水剛結冰時的溫度(冰點),已有少量的過冷卻現象;
三是水裡面有懸浮微粒、雪花等雜質凝結核。
海水中含有較多的鹽分,由於鹽度比較高,結冰時所需的溫度比淡水低,密度最大時的水溫也低於4℃。隨著鹽度的增加,海水的冰點和密度最大時的溫度也逐漸降低。
四大洋的海面溫度各不相同。太平洋的較高,年平均表面溫度為19.1℃;印度洋居第二位,為17℃;大西洋為16.9℃,北冰洋比較冷,表面溫度在-17℃左右。
海冰初生時,呈針狀或薄片狀冰晶;繼而形成糊狀或海綿狀;進一步凍結後,成為漂浮於海面的冰皮或冰餅,也叫蓮葉冰;海面布滿這種冰後,便向厚度方向延伸,形成覆蓋海面的灰冰和白冰。
海冰是淡水冰晶、「滷水」和含有鹽分的氣泡混合體。按發展階段,可分為初生冰、尼羅冰、餅冰、初期冰、一年冰和老年冰6大類;按運動狀態可分為固定冰和流冰兩大類。固定冰與海岸、海底或島嶼凍結在一起,能隨海面升降,從海面向外可延伸數米或數百千米。流冰漂浮在海面,隨著海面風向和海流向各處移動。
即使在科學發達的現在,也只能及早發現它們的行蹤,遠遠地避開,讓這些冰涼雪白的大傢伙自己去處理自己。
叄
冰山的壽命有多長?
在南、北極的海面上,飄浮著許多大大小小的冰山。它們的形狀各式各樣,有的像課桌或辦公桌,稱為桌狀冰山;有的像金字塔,稱為尖頂冰山;有的就是長方形的龐然大物,稱為冰島。據考察,目前已發現的最大的一座冰山,面積超過3萬多平方千米。比我國的臺灣島小不了多少。北冰洋長年存在的冰山約有4萬座。南半球的冰山比北半球還要多,體積也更大;南極大陸周圍海面經常遊動著的冰山多達22萬座。南大洋的冰山主要源於羅斯海、威德爾海和南極大陸沿岸的陸緣冰架。冰山外形較為平坦,以桌面冰山最多,冰色潔白,體積巨大,冰山長度通常在8千米左右,高約30多米。冰山壽命還挺長,大的能存在10年左右時間。
正因為南、北極終年冰天雪地,所以製造冰山的原料是不缺乏的。在南、北極陸地上,有許多冰層很厚的大冰川。這些冰川也會像江水一樣,往海裡流去。慢的,一晝夜跑1米 左右;快的,能流動20多米。因而海裡總是能經常補充新的冰山的,在南、北極海面上,冰山是不會絕跡的。 海洋冰山給海上航運造成極大的威脅。20世紀60年代以來,科學家開始利用衛星遙感技術,及時、同步地監視全球海洋和冰山的形成、漂移、解體及融化狀況,為海洋冰山的觀測和預報開闢了新的途徑。
肆
「到南極拉回一座冰山來!」——用冰山解救缺水
冰山,在海洋上扮演著一個相當重要的角色。冰山數量的變化,直接影響著地球的氣候。若高緯度地區海洋裡冰山減少,低緯度的暖流便會北上,使得原來的雨區變得乾旱起來;它可以成為「海洋的皮襖」,使海水蒸發大大減少,起保溫作用,它還可以促使海水上下對流,對生物繁殖十分有利,它把潮汐阻擋,使潮高降低,潮流減慢;它把波浪壓低,又拖住海流……
目前,陸地上的淡水越來越難以滿足人類的生產和生活的需要了。人們自然把目光轉向了地球兩極,那裡有著極為豐富的淡水資源。據估算,一塊表面積為2平方公裡的冰山,可供一個100萬人口的城市一年的生活用水。如果把冰山拖出來化成水,甚至比建造巨大的水庫還要合算。為此人們提出了種種設想和方案。
在電影《西虹市首富》中,有人提議要從北極搬運冰山到沙漠。電影裡的荒誕情節發生在現實,觀眾自然一笑。面對水資源的缺乏,中東有「土豪」想出一個令人嘆為觀止的解決辦法。
你應該聽過中東有很多土豪的傳說吧?據英國《每日郵報》報導,阿聯發明家和企業家阿卜杜拉·阿爾謝希制訂了一個雄心勃勃的拖冰山化水計劃——斥巨資從南極拖個冰山給阿聯「解渴」,在社交媒體引起一片熱議。
想法很美,真正實施要過四大難關。
從南極拖運冰山到阿聯,使人不可思議,最直觀的感受是:南極到波斯灣,這兩地相隔甚遠,八千多公裡的漫長距離,要跨過炎熱的赤道和阿拉伯海。拉冰山?聽起來就不靠譜!
第一個問題,冰山從哪裡來?聽起來外行,其實這個問題不簡單。南極大陸和北冰洋周圍有數以萬計冰山,據科學家估計,總量有22萬之多。這些冰山規模差異很大,有直徑一兩百米的小冰山,也有直徑數公裡、數十公裡的大冰山。當然不能選大型冰山。長度一兩公裡、寬度500多米,深度兩三百米的微型冰山,才是理想目標。
選定冰山之後,如何拖運呢?通常做法是,冰川被系在相隔一兩公裡外的兩艘巨型油輪,以每小時一兩公裡的速度航行。只要冰山漂遊起來,阻力不會特別大,10萬馬力以上的大型油輪,就可以拉得動。
冰山要經受海浪考驗,面臨解體風險,還要考慮到損耗,因此,當然是走得越快越好。據英國媒體報導稱,這座計劃拖運的冰山含有超過200億加侖(約合757億升)的水,雖然冰山從赫德島到富查伊拉海岸的10個月旅程中,預計將損失約30%的質量,但仍可在5年內為100萬人提供足夠的水源。
成本有多高呢?拖冰山項目最終耗資將達1億—1.5億美元(約6.9億—10億元人民幣),另外還有6000萬至8000萬美元(約4億—5.5億元人民幣)用於項目測試。據《2016年全國海水利用報告》顯示,2016年我國海水淡化產水成本在5—8元/噸。專家表示,阿聯當地能源豐富,海水淡化成本應該在每噸人民幣5元左右。
簡而言之,我們看到了一個國家正在為解決飲水問題而做的努力,但可能想得比較美,要實施還有很大的技術難題。
南極是全人類的共同財富,將冰山拉到南極以外地區,是否破壞生態平衡?比如說,冰山一路往北運輸,造成局部海水的降溫,尤其到達目的地後,必將附近海洋環境。這些有沒有考慮呢?
正如有種聲音說的:「把南極冰川拖回自己的國家,國際社會答應嗎?南極的企鵝、海豹等動物答應嗎?因為,它們的生存繁衍離不開冰川和寒冷的氣候。」