每年秋末初冬季节,渤海和黄海北部受来自西伯利亚的寒潮侵袭,海上气温急剧下降.当气温下降到-7℃以下时,近岸海面的海水温度首先达到冰点而结冰,随着隆冬季节的到来,海上的结冰覆盖面积也逐渐扩大.
那么,海水是怎样结冰的呢?
人们知道淡水在0℃时结冰,可是海水就不同了.海水含有很多盐分,海水结冰时必须把所含的盐分大部分排出,这时的海水才能结冰.所以,海水必须在低于0℃以下时才能结冰.结冰时的温度,随海水中盐度的大小而变化：盐度高的海水,结冰时温度就要低；盐度低的海水,结冰时的温度就需要高一些.淡水在4℃时的密度最大.海水呢?也是因为含有许多盐分,它的最大密度的温度不是一个确定值,而是随盐度的增高而降低.当海水盐度大于24.695时,最大密度的温度低于冰点温度；盐度小于24.695时,最大密度的温度高于冰点温度,只有盐度等于24.695时,最大密度值的温度和冰点的温度一样,都是-1.332℃.在海水的盐度低于24.695时,海水结冰的过程和淡水相似,但海水的盐度一般都高于24.695,因此海水结冰的过程比淡水要慢得多,需要的温度要比淡水低.
海水结冰的物理过程比较复杂.寒潮天气使海面气温下降,大风搅拌,海面散失热量,海水冷却,海水温度降低.当降低到接近海水密度最大时的温度,上层海水比重变大了,产生下沉,下层海水比重相对变小,要上升到表层.因为海洋中的海水盐度一般高于25,海水温度达到冰点,也正是接近密度最大时的温度,表层与下层海水又发生下沉上升的对流混合.其结果,把海表面的冷却水带到下层,又把下层形成冰晶时所放出的结晶热带到海面,海水再一次冷却,直到整个下沉上升水层密度均匀稳定才停止.当海水温度降至冰点并继续散热时,海水就开始结冰.海冰的形成可以开始于海水任何一层,如果混合强烈直达海底,也可以在海底部结冰.
海水结冰最基本的条件有两个：一是要气温、水温急剧下降到冰点或冰点以下.二是要有凝结核.这个条件在一般情况下是可以满足的,在海洋中普遍存在有机物和无机物组成的悬浮微粒和冬季降落到海面的雪花,这些都是结冰所需要的凝结核.