Течения, температура воды и ледовый режим
Течения и обмен воды
Течения в озёрах намного слабее, чем в реках. Они вызываются совместными действиями ветра, волн и течениями, возбуждаемыми стоком рек. Течения сохраняются даже подо льдом, хотя их скорость снижается по сравнению с периодом открытой воды.
Основными течениями на Байкале являются вдольбереговое течение вокруг озера, а также те, которые формируются под влиянием крупных притоков – Селенги, Баргузина, Верхней Ангары, Кичеры. Это Селенгинское, Баргузинское и Ангаро-Кичерское течения. Течения, возбуждаемые стоком рек, быстро затухают по мере удаления в озеро. Однако воды притоков увлекаются вдольбереговым течением и обнаруживаются на достаточно большом расстоянии от устьев. Они отличаются от байкальской воды небольшими примесями химических веществ, наличием характерных для речных вод микроорганизмов и выглядят более мутными.
Течения направлены против часовой стрелки. Поэтому воды реки Селенга можно обнаружить в районе посёлка Большие Коты и в районе истока реки Ангара. Воды рек Верхняя Ангара и Кичера обнаруживаются у западного берега Северной котловины Байкала. Воды Баргузинского течения направляются на север вдоль Баргузинского залива, поэтому их можно определить в пробах воды на севере озера.
Схема течений на озере Байкал
Картографическая основа. Карты озера Байкал.
Атлас «Озеро Байкал. Прошлое. Настоящее. Будущее». ФГУП «ВостСиб АГП», 2005.
Учёные подсчитали, что вдольбереговые течения в Средней и Южной котловинах Байкала могут «сделать круг» за один год. Прибрежное течение в Северной котловине более медленное. За год оно проходит только 80 % пути.
Воды Байкала постоянно пополняются водами его притоков. Их более трёхсот. Главный расход байкальской воды происходит в виде стока через реку Ангару. Время полного замещения воды Байкала водами притоков определяют расчётным способом: делят объём воды озера, 23000 км3 на среднегодовой сток воды через Ангару, 60 км3/год, и получают 383 года. Часто эту цифру округляют и говорят, что в среднем, вода Байкала полностью обновляется за 400 лет.
Сезонные изменения температуры воды
Вода обладает высокой способностью поглощать тепловые солнечные лучи. Они поглощаются, главным образом, верхним, достаточно тонким слоем воды. Это всем хорошо известно из опыта купания в холодных водоёмах в середине лета: верхний слой воды тёплый, а если рискнёте нырнуть – вода просто ледяная!
Вы уже знаете, что вода в заливах и бухтах озера может прогреться летом до 24 °С, а в центре озера – до +14. +16 °С. Но такая температура характерна только для самого верхнего слоя, толщиной 1 – 1,5 м. Температура более глубоких слоёв воды повышается за счет их перемешивания с тёплыми поверхностными водами под действием ветра и течений. По мере перемешивания толщина верхнего прогретого слоя к концу лета постепенно увеличивается.
Различие температур в разных слоях воды
Вода мелководных водоёмов перемешивается от поверхности до дна. В Байкале, который относится к глубоководным водоёмам, происходит лишь частичное перемешивание, до глубины 200-300 м. Температура на этой глубине в течение всего года равна +3,5. +3,6 °С. Глубже 300 м она постепенно понижается на десятые доли градуса, достигая в средней, самой глубокой впадине Байкала +3,1. +3,2 °С.
На больших глубинах, в самом узком придонном слое, температура воды непостоянна. Летом и осенью она может увеличиваться на сотые доли градуса за счет внутреннего тепла Земли. А весной и в начале зимы – понижаться на величину до 0,1 °С из-за опускания холодных вод из верхних слоев озера.
Рассмотрим, каким образом происходит перемешивание и перераспределение тепла в толще байкальских вод. В середине марта, под лучами весеннего солнца температура верхнего подлёдного слоя воды начинает повышаться. После таяния льда вода продолжает прогреваться, верхние слои воды нагреваются сильнее, нижние – слабее.
Распределение температуры в толще воды
В это время усиливается ветровая деятельность и перемешивание верхних и нижних слоёв воды. В результате уже в июне температура в слое 0 – 300 м выравнивается, достигая +3,6 °С по всей глубине. Это явление называется весенней гомотермией.
В конце июня, когда стихают ветры, верхние слои воды снова начинают прогреваться под воздействием летнего солнца. В самый жаркий и безветренный месяц года, июль, прогревание верхних слоёв максимально – +14. +16 °С. С глубиной температура постепенно понижается, достигая +3,5. +3,6 °С на глубине 300 м: наступает прямое температурное расслоение – от более высокой температуры на поверхности к более низкой на глубине.
Со второй половины августа воздух над Байкалом становится прохладнее. Вслед за воздухом остывает поверхность воды. Увеличивается количество штормов, усиливается перемешивание, охлаждённые воды распространяются всё глубже и глубже. В ноябре в слое 0 – 300 м вновь устанавливается одинаковая температура, равная 3,6 °С – наступает осенняя гомотермия. Морозная погода, сильные ветры и штормы усиливают охлаждение байкальских вод. Температура верхних слоёв продолжает понижаться, и в декабре устанавливается обратное температурное расслоение – от более низкой температуры на поверхности к более высокой на глубине. Температура от 0 °С у поверхности увеличивается до +3,6 °С на глубине 300 м. На поверхности воды образуется лёд.
Весной солнечные лучи сквозь лёд снова начинают прогревать верхние слои воды, однако обратное температурное расслоение сохраняется подо льдом, и даже после вскрытия озера от льда. Постепенно прогревание воды под влиянием солнца и перемешивание её верхних и нижних слоёв вновь приводят к весенней гомотермии.
К сезонным изменениям в толще воды приспосабливаются все живые организмы, обитающие в озере. Как правило, микроскопические водоросли и их потребители – мельчайшие рачки – концентрируются в наиболее тёплых и достаточно освещённых слоях. А к скоплениям рачков подходят бычки, омуль и другие рыбы. На самых больших глубинах, где температура ниже +3,6 °С, Байкал также обитаем. Там живут различные бактерии, ракообразные, губки, черви, бычки.
Сезонное распределение температуры воды от поверхности до 300 м
Ледовый режим
Около пяти месяцев в году Байкал покрыт льдом. Замерзание происходит постепенно, с севера на юг. Во время штормов на скалистых берегах намерзают брызги воды, нарастают слои льда в виде сосулек и наплесков, которые имеют название соку и. Сначала замерзают мелководные заливы. Затем открытый Байкал покрывается «кашей» из кусочков льда, и в один из безветренных и морозных дней поверхность озера быстро «схватывается» тонкой корочкой льда. Полностью озеро замерзает к середине января.
В малоснежные зимы лёд прозрачен, и его толщина достигает 100—110 см. В многоснежные зимы лёд более тонкий. Считается, что байкальский лёд не толстый. На небольших сибирских озёрах мощность ледового покрова может достигать 2,5 метров.
Остров Ольхон. Сокуи-наплёски на мысе Бурхан
Из-за медленного охлаждения больших масс воды лёд на Байкале формируется достаточно поздно, а в конце марта под весенними лучами солнца он уже начинает подтаивать.
После становления льда усиливается мороз, температура, особенно ночью, резко понижается. При резком понижении температуры внутри льда возникает мощное механическое напряжение, и ледяной покров со страшным грохотом разрывается на огромные поля, размер которых может достигать 10-30 км в поперечнике. Между полями возникают щели, которые называют становыми. Ближе к весне температура воздуха начинает резко изменяться в течение суток от отрицательной ночью до положительной днём. Вслед за изменениями температуры воздуха, сужение и расширение льда приводят к тому, что вдоль становых щелей края ледяных полей дробятся и нагромождаются друг на друга, формируя становые торосы. При дальнейшем потеплении могут возникнуть надвиги – огромные глыбы льда под влиянием усиливающихся в это время ветров выдавливаются на берег, сметают со своего пути причальные постройки, и даже могут повредить суда, стоящие на приколе. Так, весной 1960 года в результате надвига льда пирс в посёлке Листвянка был значительно повреждён, а ледокол «Ангара» водоизмещением 3000 тонн сдвинут на берег.
Стновая щель и становые торосы
Зимой на Байкале образуются пропарины – полыньи или участки с очень тонким льдом, от полутора до сотен метров в поперечнике. Они возникают ежегодно в одних и тех же местах в результате подтаивания нижней поверхности льда под влиянием поднимающегося со дна природного газа, вод горячих источников и притоков озера. Пропарины можно наблюдать вблизи реки Селенга, в районе мыса Лиственничный и мыса Большой Кадильный, в проливе Ольхонские ворота, над Академическим хребтом, около Ушканьих островов, в Чивыркуйском и Баргузинском заливах, в Малом Море и в других местах.
Пропарины очень опасны для транспорта, который ходит по ледовым байкальским дорогам до самого вскрытия льда. Взлом льда начинается, обычно, в конце апреля в районе мыса Большой Кадильный. Это происходит под действием тёплых глубинных вод. Полное очищение Байкала от льда наступает в середине июня. Колебания сроков взлома льда достигает целого месяца. Например, у посёлка Листвянка крайние даты взлома льда в разные годы наблюдались в период с 17 апреля по 10 мая.
При выезде на Байкал в зимнее время, и особенно ближе к весне, когда лёд начинает подтаивать, необходимо соблюдать чрезвычайные меры осторожности: ехать на малой скорости, с приоткрытыми дверьми, перед переездом через места повышенного риска выходить из машины и осторожно обходить опасные места.
Схема расположения пропарин и становых щелей на озере Байкал
Влияние глобального потепления климата
В конце XX столетия на Земле стали проявляться признаки глобального потепления климата. Слово «глобальный» означает, что эти признаки обнаруживаются в любом уголке земного шара – от Северного до Южного полюсов. Наиболее значительные проявления, связанные с глобальным потеплением – таяние ледников на Северном и Южном полюсах и высоко в горах, увеличение количества и силы ураганных ветров, штормов и наводнений.
Отмечаются признаки потепления и на Байкале. Учёные обнаружили, что среднегодовая температура воздуха на Байкале за 100 последних лет, увеличилась на 1,2 °С. Это в два раза быстрее, чем среднегодовая температура на всём земном шаре! Повышение температуры воздуха привело к тому, что прогреваемость поверхностных вод открытого Байкала в летнее время тоже увеличилась. Так, летом 2003 и 2005 годов поверхность воды в открытом Байкале прогревалась до +18. +20 °С. До 2003 года максимальный прогрев поверхностных вод достигал всего +14 °С.
В связи с глобальным потеплением климата, на Байкале уменьшается продолжительность ледостава, толщины льда. Если потепление будет происходить такими же темпами, то в последующие 100 лет на Байкале могут появиться зимы с коротким и даже с неустойчивым ледоставом. Учёные также обнаружили, что за последние 60 лет увеличилась доля мельчайших теплолюбивых рачков, живущих в толще байкальских вод.
Глоссарий:
Период открытой воды – период времени, в который водоёмы освобождены от ледового покрова.
Микроорганизмы – мельчайшие живые организмы, различимые только под микроскопом (например, бактерии, микроскопические водоросли).
Гомотермия – однородное распределение температуры в толще воды.
Прямое температурное расслоение – распределение температуры в слое воды от более высокой на поверхности к более низкой на глубине.
Обратное температурное расслоение – распределение температуры в слое воды от более низкой на поверхности к более высокой на глубине.
Ледостав – полное замерзание поверхности водоёма.
Сокуи – замёрзшие на береговых скалах наплёски воды.
Становая щель – сквозная трещина во льду, возникающая при расширении и сжатии ледового покрова под влиянием значительных изменений температуры воздуха.
Надвиг – нагромождение льда на береговой линии.
Пропарина – полынья или ледовый покров с очень тонким льдом, образовавшиеся под влиянием источников тёплых вод, а также газов, поднимающихся со дна озера.
Источник: Е.Н. Кузеванова, В.Н. Сергеева, Байкаловедение. Байкал с древних времен до наших дней. – Иркутск, 2014
Источник
Течения в озерах
Течение — определенный маршрут, по которому в озерах перемещается вода. Течения возникают под действием ветра и взаимодействующих водных потоков. Как правило, во всех крупных водоемах, в водной толще, под действием стока и притока, и внешних процессов, проявляются стабильные или кратковременные течения.
Все водные течения делятся на группы: ветровые; волновые (волноприбойные, разрывные и внутриволновые); стоковые (сточные); плотностные; дрейфовые и остаточные. Могут возникать и сейшевые волны, которыми называют стоячие волны в замкнутых водоемах с периодами от десятков часов. В озерах, под действием ветра, могут возникать также системы циркуляционных течений. Если ветер достигает скорости 5—7м/с, то образовывается замкнутая циркуляция водных масс, например, течение, которое в Ладожском и Онежском озерах. В дальнейшем, будем называть Струйным«течением такое устойчивое течение, которое захватывает не всю толщу воды в озерах, а находится на определенной глубине, как бы «в определенном слое» озера.
Озера Медведковской земли
Где бы ни был человек, какие бы красоты ни открывались перед его взором, родной край он не забудет никогда.
Наша медведковская сторона богата озёрами. В лесной чаще затерялось спрятанное от людского глаза Медвежье озеро. Это название неразрывно связано не только с близостью расположения с деревней Медведки, но и со словом медведь. В этом озере был найден обломок кремневой стрелы, попадаются обломки керамики. Как видим, речь идёт о стоянке и о древнем пребывании на озере человека.
Ещё одной жемчужиной медведковской земли является Кишинское озеро. Сусанинцам и жителям близлежащих деревень дорога эта огромная чаша воды, в глубинах которой ходят крупные щуки и окуни. Дорог светлый бор, раскинувшийся вокруг озера. Сколько люди набирают здесь ягод! Брусника, черника, клюква! В любое время года здесь можно хорошо отдохнуть, полюбоваться лесными далями.
Кишинское озеро
Описание Щелочного озера
Медведковского сельского поселения
Но есть в нашем краю озеро особенное. Это уникальное озеро не только сусанинской земли, но и области, а, может быть, и страны. Речь идёт о Щелочном озере, расположенном на юго-востоке в двух километрах от центральной усадьбы Медведки. В чём же его уникальность?
Щелочное озеро
Медведковского сельского поселения
По воспоминаниям Тоскина Алексея Николаевича (местного старожила 80 лет) озеро занимало обширную территорию, в диаметре около километра, но из года в год его берега зарастали влаголюбивой растительностью, сокращая площадь водяного зеркала. На берегу озера стояла деревня Озеряйки, которая получила своё название в честь озера.
«Глубину озера мы ещё мальчишками пытались измерять, к верёвке привязывали груз и опускали на дно, у берега глубина была 12 метров, а на середине и говорить нечего, глубоко, более 20 метров, многие пытались донырнуть до дна, но никому не удалось.
На дне озера бьют ключи, поэтому вода не прогревается. Мальчишками каждый день всё лето и до осени бегали купаться. Вода там особенная, много солей-щелочей, поэтому плотность воды высокая, нырнёшь поглубже, а вода выталкивает обратно, никто в этом озере никогда не тонул»
Уникальность озера в воде, обладающей щелочными свойствами. Люди приезжают сюда стирать бельё, половики, паласы. Грязь отстирывается даже без мыла. Если вымыть голову озёрной водой, волосы становятся мягкими, шелковистыми.
По воспоминаниям Громовой Екатерины Осиповны (81 год) на берегу озера стояли бани, воду в которые носили из озера, но со временем бани нарушили, так как жители ближайшей деревни Озеряйки переехали на центральную усадьбу.
Тоскин А.Н. рассказал, что «на озере всё время были плавающие острова с травой, кустами и даже деревьями. Отрывается от берега земля, а детки катаются на них, зацепятся за торчащий корень или траву, сделают вёсла из веток и плывут, как на лодке. Из озера вытекает речка Чёрная с голубыми омутами, течёт она в реку Воложница, а она в свою очередь впадает в Волгу. В озеро впадает маленькая безымянная речка, которая летом пересыхает, за исключением омутов и бочагов».
Со временем берега озера начали зарастать влаголюбивой растительностью и постепенно вокруг озера образовалось болото. Местные жители назвали его Антоновым.
Тоскин А.Н вспоминает: «Озеро хотели расчистить ещё до войны своими силами, но не успели, началась война, средств и сил уже не хватило»
По воспоминаниям Громовой Екатерины Осиповны: «Озеро всегда было первой рукой для жителей, особенно в годы войны, когда не хватало мыла. Вода отстирывает и без него. После войны, когда я работала на ферме, рабочую одежду приходила отстирывать на озеро. Что не могла отстирать руками дома, то само отстирывалось в щелочной воде. Да и сами ходили мыться на озеро. А когда берега стали заболачиваться, местами появилась клюква. Народ стал собирать тут клюкву, держимся все вместе, далеко не отходим друг от друга, потому что болото это топкое, со своими секретами. Если не знаешь их, можно провалиться, потому что существуют продухи, оконца такие, которые не заросли мхом. Однажды сама провалилась, еле выбралась, пришлось ложиться и выкатываться от этого места.
Заготовка клюквы на болоте
А молодёжь нынче ничего не боится: нырнут в один продух, а вынырнут в другой, ведь под болотом озёрная вода. На озеро часто приезжают отдыхающие и из Костромы, и из Москвы. Уж больно им нравится наше озеро».
Купание на озере
На краю озера была расположена вышка, с которой молодёжь ныряла в воду.
Вышка на озере
Сейчас нет острее проблемы, чем проблема состояния живой природы. Чтобы быть ближе к природе, у нас в школе создана экологическая тропа, на которой проходят экскурсии с целью изучения флоры и фауны родного края. Одной из остановок экологической тропы является Щелочное озеро. Местную достопримечательность посещают туристы. Костромская ГТРК делала репортажи об озере и его уникальных свойствах. Местные жители гордятся своим озером и хотят сохранить его для потомков. В план работы администрации Медведковского сельского поселения на 2009 г. включены мероприятия по строительству мостков к Щелочному озеру. Приложение 1.
Чтобы озеро не погибло, мы решили выработать рекомендации для населения. Был проведён опрос населения с целью выяснить, нужно ли улучшить экологию озера и какие пути сохранения озера они предложат.
Населению было предложено ответить на вопросы:
1. Где находится Щелочное озеро в нашей местности?
2. Известно ли вам его происхождение?
3. Почему озеро называют Щелочным?
4. Что вам известно о величине озера? (раньше и сейчас)
5. Были ли раньше на озере плавающие острова?
6. Каково значение озера для населения?
7. Каково его значение для окружающей среды?
8. Возможно ли восстановить и сохранить озеро?
9. Что можно сделать для сохранения озера?
Было опрошено 35 человек.
Все опрошенные дали положительные ответы на поставленные вопросы: знают, где находится озеро, почему его называют Щелочным… На вопрос что можно сделать для сохранения озера, 27 человек предложили очистить озеро от зарослей и отремонтировать лавы и мостки к водной глади. 6 человек предложили найти спонсора для очистки озера. 2 человека предложили включить Щелочное озеро в туристический маршрут.
Наши Медведковские озёра являются достопримечательностями Сусанинского района и включены в историческую экскурсионную программу «За веру, царя и Отечество». Приложение 2.
На основе воспоминаний старожил и предложений населения мы выработали следующие рекомендации:
1. Расчистить подъездные пути к Щелочному озеру;
2. Отремонтировать мостки к озеру;
3. Расчистить от зарослей берега озера;
2. Включить Щелочное озеро Медведковского сельского поселения в туристический маршрут как один из экскурсионных объектов турфирмы «Мир приключений»;
3. Взять костромским геологам озеро под постоянное наблюдение.
Закончить хочется словами К.Г.Паустовского:
«Кто дал право человеку калечить и безобразить землю… Есть вещи, которые не оценить ни рублями, ни миллиардами рублей. Неужели так трудно понять… что могущество страны – не в одном материальном богатстве, но и в душе народа! Чем шире, свободнее эта душа, тем большего величия и силы достигает государство. А что воспитывает широту духа, как не эта удивительная природа! Её нужно беречь, как мы бережём самую жизнь человека. Потомки никогда не простят нам опустошения земли, надругательства над тем, что по праву принадлежит не только нам, но и им».
1. Баринова И.И. География России. Природа. 8 кл.: Учеб. Для общеобразоват. Учеб. Заведений. – М.: Дрофа, 1996.
2. Лесненко В. К. «Мир озер», М.: Просвещение, 1989.
3. Я познаю мир: Детская энциклопедия: География. – М.: ООО «Издательство АСТ», 2001.
5. Чеботарев А.И. Гидрологический словарь Л., Гидрометеоиздат, 1978
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.005 с) .
Источник
Водный режим озёр
Во́дный режи́м озёр — закономерное повторяющееся изменение объёма вод в озере, уровня воды, течений, волнения. Главное в водном режиме озёра – это колебания его уровня, характеризующие не только «жизнь» озера, но и оказывающие основное влияние на хозяйственное использование природных ресурсов самого озера и его берегов. Уровень воды измеряют на озёрных гидрологических постах (речных, свайных или оборудованных самописцем). Уровень измеряют в см над нулём поста – некоторой заранее назначенной отсчётной поверхностью, привязанной к геодезической сети и имеющей соответствующую абсолютную отметку (в России, как правило, в Балтийской системе высот). В практических целях уровень воды выражают в абсолютных отметках. Для этого величину измеренного уровня в см прибавляют к отметке нуля поста; результат выражают в м с точностью 0,01 м.
Колебания уровня воды в озёрах по причинам, их вызывающим, могут быть подразделены на две группы:
- колебания уровня, связанные с изменением объёма воды в озере и определяемые, таким образом, в основном изменениями составляющих водного баланса водоёма; такие колебания уровня называют объёмными или водно-балансовыми;
- колебания уровня, не связанные с изменениями объёма воды в озере, а определяющиеся перераспределением неизменного объёма воды по пространству озера; такие колебания уровня часто называют деформационными.
Колебания уровня первой группы объясняются прежде всего климатическими причинами, в частности обусловленными климатом изменениями приходных и расходных составляющих водного баланса (притока речных вод, осадков на поверхность озера, испарения с его поверхности). Поскольку речной водный сток и увлажнение территории в целом подвержены климатически обусловленным вековым, многолетним и сезонным изменениям, аналогичные колебания имеет и уровень воды в озёрах. За последние 40–60 лет (в связи с антропогенными изменениями стока рек) в объёмных колебаниях уровня озёр заметное влияние приобрел и антропогенный фактор.
Вековые и многолетние колебания уровня озёр – наиболее яркое проявление гидрологического режима водоёмов; они же оказывают и наиболее сильное (нередко неблагоприятное) воздействие на хозяйственное использование озёр и сопредельных территорий. Основная причина таких колебаний – климатическая. Поэтому изучение вековых и многолетних колебаний уровня озёр может служить и косвенным доказательством существования климатических изменений увлажненности территорий.
Общеизвестны вековые и многолетние колебания уровня Каспийского и Аральского морей, обусловленные как климатическими, так и антропогенными факторами (сооружение водохранилищ, отбор воды на хозяйственные нужды). С 1900 по 1977 г. уровень Каспия снизился на 2,44 м, с 1977 по 1995 г. резко поднялся на 2,35 м, а затем к 2015 г. вновь упал на 1,34 м. Главная причина этих изменений – изменение типа атмосферной циркуляции на водосборе озера и соответствующие колебания водности рек (в первую очередь Волги). В 2015 г. уровень водоёма имел абсолютную отметку около -28,00 м. С 1910 по 2015 г. уровень Арала понизился на 24 м (с отметки 53 м до отметки 29 м в Балтийской системе высот). Главная причина – значительный забор воды на орошение из впадающих в озеро рек Амударья и Сырдарья.
Отмечены факты снижения уровня многих бессточных озёр за последние 100–200 лет, что, по-видимому, связано с общим уменьшением увлажненности засушливых районов ряда материков.
Сезонные колебания уровня озёр также в основном связаны с изменениями составляющих их водного баланса. Повышение уровня озёр происходит в периоды повышенного притока речных вод, определяемые типом внутригодового режима речного водного стока. В средней полосе России подъём уровня воды в озёрах отмечается весной в период снегового половодья на реках. Озёра, питающиеся водами с ледников и высокогорных снегов, имеют максимум уровня во вторую половину лета.
Колебания уровня воды в озёрах второй группы связаны прежде всего со сгонно-нагонными явлениями, обусловленными ветром. Такие колебания имеют кратковременный характер. Их часто называют сгонно-нагонными денивиляциями уровня. Особую опасность для населённых пунктов и хозяйственных объектов на берегах озёр представляют штормовые нагоны. К деформационным колебаниям уровня также относятся сейши.
Неравномерное распределение атмосферного давления над крупным озером также может привести к деформационным колебаниям уровня воды. При этом уровень воды ведёт себя как «обратный барометр»: повышается при понижении атмосферного давления и понижается при его повышении. Так, изменение атмосферного давления на 1 гПа (или на 1 мбар) должно привести к обратному по знаку изменению уровня воды в этом месте приблизительно на 1 см.
Приливные колебания уровня также относятся к деформационным. Такие колебания отмечаются только на крупных озёрах. На Каспийском море они не превышают нескольких сантиметров.
Особый тип водного режима озёр – течения. Наиболее частый вид течений в озёрах – ветровые, обусловленные трением ветра о водную поверхность. Другой вид течений – плотностные, связанные с градиентами плотности воды, обусловленными пространственными изменениями температуры воды. Важное проявление водного режима озёр – волнение.
Источник
Движение воды в озерах
Течения в озерах. Основными причинами течений в озерах являются ве- тер, сток рек, впадающих в озеро, неравномерное распределение температуры и минерализации воды, а также атмосферного давления.
Ветер вызывает ветровые течения (рис. 42). Установившееся ветровое течение называют дрейфовым течением.
Рис. 42. Схема возникновения ветрового (1) и компенсационного (2) течений в озере и вертикальное распределение скорости течения (3)
В отличие от морей в озерах, особенно небольших, заметного поворота поверхностных течений под действием силы Кориолиса обычно не происходит, и в большинстве случаев направление поверхностного течения совпадает с на- правлением ветра. Между скоростью ветра W (м/с) и скоростью ветрового те- чения в поверхностном слое v (м/с) может быть найдена зависимость вида v=KW, где ветровой коэффициент К для озер обычно составляет 0,01-0,02. Вет- ровые течения в озерах достигают 0,5 м/с.
Ветер вызывает также сгонно-нагонные денивеляции уровня: возникающие перекосы уровня создают так называемые компенсационные течения, разви-
вающиеся ниже слоя воды, охваченного ветровым течением, и противоположно ему направленные.
После прекращения ветра на многих озерах возникают сейши, сопровож-
дающиеся сейшевыми течениями. Скорости таких течений обычно невелики,
но в узких заливах и проливах могут достигать 1 м/с и более.
Ветер создает также волновые течения, совпадающие с направлением распространения волн.
Втекающие в озера реки создают местные перекосы уровня воды, приво-
дящие к возникновению гравитационных (стоковых) течений, иногда распро-
страняющихся на все озеро, особенно если оно невелико по размеру и проточ- ное. Скорости стоковых течений зависят от скоростей течения во впадающей в озеро реке и могут достигать в непосредственной близости от устья реки
1-2 м/с. Своеобразные стоковые течения возникают и вблизи истока вытекаю-
щей из озера реки.
Неравномерное распределение по пространству озера температуры, а иногда и минерализации воды создает горизонтальные градиенты плотности и
перекосы уровня, вызывающие плотностные течения. В период нагревания озера температура воды вблизи берегов выше, чем в середине озера. Такое рас- пределение температуры воды приводит к тепловому расширению воды и
подъему уровня в прибрежной зоне и создает плотностную горизонтальную циркуляцию, направленную в больших глубоких озерах в Северном полушарии под влиянием силы Кориолиса против часовой стрелки. В период охлаждения,
когда у берегов температура воды ниже, чем в середине озера, возникает пере-
кос уровня в сторону берега, что создает плотностную горизонтальную цирку-
ляцию, направленную по часовой стрелке. Изменения уровня, обусловленные изменениями атмосферного давления, вызывают бароградиентные течения, сходные с компенсационными течениями, связанными с ветровыми измене- ниями уровня.
Волнение на озерах. Волнение на озерах, особенно небольших, имеет осо-
бенности, связанные с ограниченностью размеров водоема и, как правило, не-
Волнение на озерах в связи с их небольшими размерами развивается бы-
стрее, чем на больших морских акваториях. Также быстро волнение на озерах и затухает после ослабления и прекращения действия ветра. Волны зыби, пере-
мещающиеся в водоемах после прекращения действия ветра, на небольших озерах наблюдаются редко.
Волнение на озерах обычно менее упорядоченное, чем на морях. Волны, как правило, трехмерные (хорошо выраженный фронт волны отсутствует), бо- лее крутые, чем на морях. Крутизна волны – это отношение высоты волны hв к ее длине λ.
На крупных озерах максимальная высота волн может достигать 3−4, ино- гда 5-6 м (оз. Мичиган, оз. Ладожское). На малых озерах высота волн обычно не превышает 0,5 м. Крутизна волн (отношение высоты волны hв к длине волны λ) на озерах в среднем около 0,1.
Параметры волн на озерах (высота hв и длина λ) зависят от скорости ветра
W и длины разгона волн D.
Для определения параметров волн на озерах разработаны специальные номограммы, позволяющие рассчитывать hв, λ, τ по данным о скорости ветра W и времени его действия t, длине разгона D и глубине h.
Перемешивание воды в озерах. Физическими причинами вертикального перемешивания вод в озерах являются различия в плотности воды, вызываю- щие конвективное перемешивание, и действие ветра (волнение, ветровые тече-
ния), приводящие к динамическому перемешиванию.
Конвективное перемешивание наблюдается в озерах с пресной или соло-
новатой водой при нарушении плотностной устойчивости вод, вызванной, на-
пример, весенним нагреванием или осенним охлаждением поверхностного слоя воды до температуры наибольшей плотности. Вертикальная плотностная стра- тификация в озерах препятствует динамическому перемешиванию.
Источник