Часть 4. Снег и лед в жизни людей
Много возможностей таит в себе использование льдов водоемов
и водотоков. На реках и морях идет постоянная борьба с плавучими
льдами, продлеваются сроки навигации и создаются незамерзающие
участки акватории. Вместе с тем все чаще приходится наращивать
лед для создания ледяных причалов и переправ. Все это требует рас-
чета процесса нарастания льда, для чего используются данные о
температуре воздуха и толщине снежного покрова на льду.
Разрабатываются иные способы ослабления или задержки роста
льда на поверхности водоема. М.М. Крылов еще в 1940-х годах
предложил закачивать воздух под лед водоемов, с тем чтобы остано-
вить ледообразование. В 1970-х годах на одном из шведских озер
была уложена перфорированная труба, по которой подавался воздух,
затем пузырьками поднимавшийся вверх. Это усиливало поток тепла
из глубины воды к поверхности, в результате чего оставалась незамер-
зшая узкая полоса длиной около 100 км, по которой в зимнее время
могли свободно проходить небольшие суда.
Речной и озерный льды резко отличаются от ледникового высокой
прозрачностью и крупными пирамидальными кристаллами с верти-
кальной осью длиной до нескольких дециметров. Зачернение таких
льдов с целью их полного растопления и формирования судоходного
канала успешно проводилось в восточном секторе Арктики в бухте
Тихой и на о. Диксон. Воздействие обычно приходилось на июнь,
когда заморозки уже редки, солнце светит круглосуточно и суммарная
радиация немногим меньше среднеазиатской.
С другой ситуацией столкнулись в 70-х годах гляциологи Институ-
та географии АН СССР в западном секторе Арктики. Облачная
погода, снегопады и возвраты холодов нередко снижали эффектив-
ность зачернения, настолько, что не удавалось добиться даже ослабле-
ния льда. Наблюдались случаи, когда ледокол, свободно шедший во
льду дельты Северной Двины, останавливался, натыкаясь на лед,
специально зачерненный авиацией для облегчения ледокольных
работ. Объяснение этого явления видится в том, что зачерняющий
слой, способствуя таянию сверху; мешал проникновению радиации
в толщу льда. А именно этот процесс способствует обтаиванию на
границах кристаллов, их отделению друг от друга и практически
полной потере механической прочности водного льда.
В Институте географии АН СССР был разработан метод локаль-
ного воздействия на льды водоемов для их ослабления вдоль
ледокольных маршрутов (Цыкин, 1970). Специально сконструиро-
ванным ледовым стругом во льду прокладывается неглубокая, но не
менее 0,1 толщины льда, клиновидная борозда, которая одновременно
зачерняется. Образующаяся в борозде вода, во-первых, интенсивно
поглощает солнечную радиацию, а во-вторых, благодаря обратной
термической конвекции концентрирует тепло в узкой нижней части
борозды, обеспечивая ее самоуглубление. Метод был испытан в Ени-
386
Глава 2. Инженерная гляциология и хозяйство людей
сейской губе и на Камском водохранилище и дал обнадеживающие
результаты. Позднее он был модифицирован — струг на санях прик-
реплен к форштевню корабля — и успешно применен на волжских
водохранилищах.
Влияние крупномасштабного запыления снега можно наблюдать
в Воркутинском промышленном районе. На снимке с искусственных
спутников Земли заметно округлое серое пятно диаметром более 50 км
к западу от Урала; его существование объясняется постоянным пос-
туплением на поверхность снежного покрова каменноугольной пыли
изолы. Весной таяние снега в зоне отмеченного пятна быстро возрас-
тает благодаря растущему его самозапылению вытаивающими части-
цами. В результате полный сход снега здесь проходит от недели до
месяца раньше, чем на окружающей Воркуту тундре.
Важное прикладное значение имеет проблема искусственного
намораживания льда. При непрерывной подаче воды тонкой пленкой
даже в сильные морозы удается наморозить слой льда толщиной лишь
в несколько дециметров за сутки. Скорость такого намораживания
равна в среднем ! мл/сут на 1 °С отрицательной средней суточной
температуры воздуха. Это так называемое потенциальное наморажи-
вание. Оно показывает, сколько можно наморозить льда при
существующих климатических условиях. Возможность наморажива-
ния весьма велика как на территории Евразии, так и в Северной
Америке (рис. 4.3).
Противоположный показатель — потенциальная абляция — пред-
ставляет собой удельную массу льда, которая может стаять и испа-
риться за год при данном климате. Сравнение обоих показателей дает
потенциальный ледовый баланс территории, т.е. массу льда, которую можно.
ежегодно наращивать без теплоизоляции. Линия нулевого баланса льда
проходит через Выгозеро, Пермь, Барнаул, Улан-Батор; к северу от
нее лежит территория, где намораживать лед совсем не трудно.
Однако часто требуется интенсивность намораживания на поря-
док выше, чем при льдообразовании методом тонкослойного налива
воды. Такие скорости льдообразования можно получить с помощью
дождевания, когда основной теплообмен переносится с плоскости
намораживания в объем капельного факела. Исследования, выполнен-
ные в Институте географии АН СССР (Сосновский, Ходаков, 1995),
позволили с помощью дождевателя ДДН-70 при умеренном морозе —
18 °С за 19 часов создать массив плотного фирна объемом 3000 м.
Подобная интенсивность искусственного намораживания в естествен-
ных условиях достигнута впервые.
Получаемый таким образом искусственный фирн при полном
замерзании превращается в сухой гранулированный лед плотностью
450—600 кг/м*, который внешне напоминает снежный покров. В
процессе метаморфизма отдельные гранулы льда спекаются и плот-
ность его со временем увеличивается. Когда частично промерзающие
387