Bevezetés az oceanográfiába

Az óceán felszínén úszó jég kétféle forrásból származik. A gleccserjég a hó felhalmozódásából és gleccserekbe tömörüléséből keletkezik, amelyek aztán széttörnek és jeget bocsátanak az óceánba. Mivel a gleccserek akár több kilométer vastagok is lehetnek, a róluk leszakadó jéghegyek igen nagyok lehetnek; így a tengeren látható magas jéghegyek mindig gleccserjégtakaróból származnak. A tengeri jég a tengervíz megfagyásából keletkező jégre utal, és ritkán haladja meg a néhány méteres vastagságot (14.1.1. ábra). A tengeri jég mindenkor az óceánok mintegy 7%-át borítja, és területét tekintve a Föld állandó jégtakarójának mintegy 66%-át teszi ki, de térfogatát tekintve a jégnek csak 0,1%-át. Ennek oka, hogy a tengeri jég hatalmas, de vékony fedőréteg, szemben a gleccserjégsapkákkal, amelyek lokálisabbak, de több kilométer vastagságúak is lehetnek.

Az Antarktisz körüli tengeri jégtakaró télen mintegy 21 millió km2 és nyáron mintegy 1,3 millió km2 között ingadozik, és az antarktiszi tengeri jég legtöbbször csak egy évig tart. Az Északi-sarkvidéken a jégtakaró szezonális változásai kevésbé kifejezettek, a téli 14 millió km2 -ről a nyári 6,5 millió km2 -re. A sarkvidéki tengeri jég mintegy fele egy évnél tovább tart, és többéves jéggé válik. Ez a különbség abból adódik, hogy az Antarktiszt víz veszi körül, így a jég a melegebb vízbe tágul, és végül elolvad. A Jeges-tenger kontinensekkel van körülvéve, így a jégnek csak mintegy 10%-a szökik az Atlanti-óceánba Grönland és a Spitzbergák között. A maradék csapdába esik, és többéves jéggé vagy évelő jéggé válik, amely átlagosan körülbelül 7 éves és 3-5 m vastag, szemben az 1-2 m vastagságú elsőéves jéggel.

Tengeri jég kialakulása

A tengervíz sótartalma miatt körülbelül -1,8o C-on kezd fagyni, ami alacsonyabb hőmérséklet, mint az édesvízé. A jégképződés a felszínen kezdődik a kis tűszerű jégkristályok, az úgynevezett frazilok kialakulásával, amelyek felhalmozódnak, és a vizet latyakosnak és zavarosnak teszik; ezt a szakaszt zsírjégnek nevezik (14.1.2. A ábra). Nyugodtabb vízben ezek az apró kristályok egy vékony, nilasnak nevezett felszíni réteggé fagyhatnak össze, amely akár 10 cm vastagságot is elérhet (14.1.2 B ábra).

A hullámok hatására a nilasok 1-2 m átmérőjű kis szőnyegekre törhetnek szét, amelyek aztán egymásba ütköznek, és kerek, felemelkedett szélű alakzatokat, úgynevezett palacsintajeget alkotnak (14.1.2 C ábra). Ha a hőmérséklet hideg marad, a palacsintajég szilárd jégtáblákká fagy össze, és kemény felszín borítja az óceánt (14.1.2 D ábra). A jégtáblák ezután jégmezőkké fagynak össze.

Amikor a jégtáblák kialakulnak, az alatta lévő víz szigetelővé válik, és csökken a hőveszteség a légkör felé, így a víz már nem hűl tovább, és nem alakul ki több jég. Ennek eredményeként a fiatal tengeri jég általában viszonylag vékony, nem vastagabb 3-4 m-nél. A jég a csapadék révén vastagabbá válhat; a sarkokon nem sok csapadék hullik, de az alacsony hőmérséklet miatt, ami mégis előfordul, az inkább felhalmozódik, mint elolvad. Idővel a felhalmozódott jég és hó növelheti a tengeri jég teljes vastagságát, de az még mindig nem közelíti meg a gleccserjég vastagságát.

Amint a tengeri jégkristályok kialakulnak, a só nagy része kikerül, így a tengeri jég sokkal kevesebb sót tartalmaz, mint a tengervíz, és szükség esetén ivásra felolvasztható. A só mintegy 20%-a azonban a jégkristályok közötti vízzsebekbe zárva marad. Ahogy a jég kialakul, és a sók kizáródnak ezekbe a zsebekbe, a maradék víz sótartalma megnő, és túl sós lesz ahhoz, hogy megfagyjon. Ezek a sós vízből álló, meg nem fagyott zsebek teszik a tengeri jeget kicsit lágyabbá és latyakosabbá, mint az édesvízi jeget, amely keményebb és merevebb. Végül ennek a sós víznek a nagy része kiszivárog, és a tengeri jég szilárdabbá válik, de amikor ez a “fiatal jég”, veszélyesebb lehet rajta járni, mint az ugyanolyan vastagságú édesvízi jégen. Például 7-8 cm édesvízi jég elegendő egy ember súlyának megtartásához, de ugyanehhez legalább 15 cm tengeri jégre lenne szükség.

A nagyon hideg, sűrű sós víz kiszivárog a jégből és elsüllyed. A sóoldat “szuperhűtött”; a tengervíz normál fagyáspontja alá hűl, de a magas sótartalom miatt folyékony marad. Amikor ez a túlhűtött sóoldat érintkezik a környező vízzel, a körülötte lévő vizet megfagyasztja, és üreges jégtalaktitokat vagy “brinicleket” hoz létre, amelyek akár több méter hosszúak is lehetnek. A sóoldat tovább áramlik az üreges briniculuson keresztül, és a briniculus lefelé növekszik (lásd alább egy lenyűgöző time-lapse videót a briniculus kialakulásáról).

A nagy tengeri jégtáblák kialakulásakor kétféle formációban léteznek. A gyors jég, vagy szárazföldi gyors jég a szárazföldhöz tapadó nagy, szilárd jégtáblákra utal. A csomagjég a kisebb, szabadon úszó tengeri jégdarabokból áll. Ezek egymástól függetlenül is kialakulhattak, vagy letörhettek a gyorsjégről (14.1.3. ábra).

A lebegő csomagjég tompítja a hullámokat és az áramlatokat, pufferelve a tengerfelszínt a mozgástól. Így a csomagjég eloszlásában bekövetkező változások az áramlási minták megváltozásához vezethetnek, és akár az ökoszisztéma szerkezetét is megváltoztathatják. A jégtakaró azonban az alatta áramló áramlatoknak is ki van téve, és a jégtakarók állandóan mozgásban vannak, felbomlanak vagy összenyomódnak. Amikor a jégdarabok összeérnek, gyakran meghajlanak és megrepednek, vagy egymás fölé torlódnak, mint a konvergens litoszférikus lemezhatárok esetében (4.6. szakasz). Ezek az ütközések magas, csipkézett nyomásgerinceket hozhatnak létre, amelyek akár több kilométeres kiterjedésűek is lehetnek, és veszélyt jelentenek a jégen navigáló sarkkutatók számára (14.1.4. ábra).

A sarki óceánokban a jégtakaró nem egyenletes. Számos olyan terület van, ahol folyamatosan nyílt víz van, annak ellenére, hogy a környező területeket jég borítja. Ezeket a tartósan nyílt vízzel borított területeket polynyáknak nevezzük (14.1.5. ábra). A poliniák kialakulhatnak a jeget mozgató áramlatok vagy szelek, illetve a jégképződést megakadályozó melegebb vízzel borított területek miatt. A 14.1.5. ábrán az Antarktisz belseje felől fújó nagyon erős szelek hoztak létre egy polinyát a jégtakaró peremének közelében.