Тепловой режим озера - Гидрология озер
Термический режим озер обусловлен приходом и расходом тепла во времени и распределением его в водной массе и котловине.
Основным источником прихода тепла в озера является солнечная радиация. Наиболее интенсивно поглощает солнечную радиацию поверхностный слой воды. Опыт показывает, что в озерах с прозрачной водой в слое воды 25 см поглощается 43-59%, а в озерах с повышенной мутностью - 30-80% падающей радиации. Поэтому, если бы вода в озерах была неподвижной, то нагрев ее происходил бы лишь в самом верхнем слое, проникновение тепла в глубины из-за очень малой теплопроводности воды осуществлялось бы в ничтожных размерах. Но благодаря движению водных масс в озерах активно осуществляется обмен теплом между различными слоями воды по вертикали. В связи с этим суточные колебания температур в озерах прослеживаются на глубине нескольких метров, а годовые обычно захватывают всю водную толщу.
Перенос тепла в глубины озера, а, следовательно, и термический режим глубин, связаны с двумя видами перемешивания вод: конвективным - вертикальным обменом частиц воды, связанным с разностью плотностей этих частиц, и фрикционным, возникающим в результате движения водных масс, вызванного, главным образом, ветром.
В результате поступления и отдачи тепла через водную поверхность и перераспределения его в водной массе в озерах наблюдаются различные типы термического режима. Рассмотрим особенности внутригодового распределения температуры в пресных озерах умеренного климата.
Весной, после вскрытия озера, частицы воды в поверхностном слое нагреваются до температур, близких к 4.° С, плотность их возрастает, возникает свободная конвекция, выравнивающая температуры сначала в верхнем слое, а затем во всей водной массе (весенняя гомотермия).
При весенней гомотермии вода озера легко перемешивается ветром и становится однородной не только по температуре, но и по минерализации, мутности, насыщению газами и т. д. Продолжительность и интенсивность весеннего перемешивания чрезвычайно важна для жизни в озере, т. к. в этот период глубинные слои его насыщаются кислородом. Устанавливаясь обычно при температуре 4° С. Гомотермия может продолжаться (при сильных ветрах) и при более высоких температурах. Так, в мелководных озерах ветровое перемешивание может поддерживать ее в течение всего безледного периода. К концу весны верхний слой воды прогревается, разность температуры, а, следовательно, и градиент плотности воды между верхними и глубинными слоями возрастают. В озере устанавливается прямая температурная стратификация, характеризующаяся понижением температуры с глубиной. Наступает летний период годового теплооборота
Озера. В период летнего нагревания энергии ветра оказывается недостаточно для полного перемешивания водоема и в нем образуются три вертикальные термические зоны.
По термическому режиму озера можно разделить на 3 типа:
- - Тропические (теплые) озера имеют температуру выше +4.°С в течение всего года. - Полярные (холодные) характеризуются обратной температурной стратификацией и температурой ниже 4.°С в течение всего года, Циркуляцией летом. К полярным относятся озера севера Канады и Сибири, а также озера высоких гор. - Умеренные (смешанные) озера летом характеризуются прямой температурной стратификацией и температурой выше 4° С, зимой-оратной температурной стратификацией и температурой ниже 4° С. К этой группе относятся многочисленные озера в умеренных широтах Европы, Азии, Северной Америки.
Процесс льдообразования на озерах начинается так же, как и на реках, с возникновения заберегов и сала. На малых озерах, где тепловой запас и перемешивание невелики, а охлаждение по площади происходит почти равномерно, сплошной ледяной покров может образоваться почти одновременно на всей площади за счет смыкания заберегов, продвигающихся от берегов к центру озера. Если похолодание сохраняется, то возникновение первой ледяной корки является и установлением ледостава.
Нарастание льда идет наиболее интенсивно в первый период после замерзания, причем процесс этот происходит одновременно и снизу и сверху. Поэтому для озерного льда в большинстве случаев характерна слоистая структура: поверх прозрачного водного льда лежит мутный и беловатый водно-снеговой и снеговой лед. К весне толщина льда на озерах может достигать 200 см. Лед и особенно покрывающий его снег делают практически невозможным теплообмен между водной массой и атмосферой.
Вскрытие озер происходит под влиянием притока тепла, механического воздействия ветра и колебаний уровня воды. Стаивание льда за счет притока тепла может происходить как с верхней, так и с нижней поверхности. На малых озерах вскрытие и очищение ото льда происходит почти исключительно за счет притока тепла, лед тает на месте. На больших озерах усиливается роль ветра, наблюдается дрейф льда (ледоход), а на сточных озерах часть льда выносится реками. Вскрытие озер происходит на 8-15 дней позднее, чем происходит вскрытие рек.
На незамерзающих озерах охлаждение, особенно интенсивное, при ветровом перемешивании и циркуляции продолжается в течение всей зимы. Температура воды в них достигает минимума перед началом весеннего нагрева; на тех из них, глубина которых не очень велика, к концу зимы устанавливается гомотермия. В очень глубоких озерах полного перемешивания не происходит. Например, в Байкале обратная стратификация устанавливается в слое 200 - 250 м., глубже всегда прямая стратификация, и на глубине 1600 м вода имеет температуру наибольшей плотности. С увеличением давления температура наибольшей плотности воды понижается, поэтому на большой глубине в Байкале она равна 3° С.
ТЕРМИЧЕСКИЙ БАР - узкая зона в глубоком озере умеренных широт, в которой происходит погружение имеющей наибольшую плотность воды от поверхности до дна. В периоды весеннего нагревания и осеннего охлаждения термобар разделяет такие озера на теплоактивную и теплоинертную области, различающиеся типом температурной стратификации вод, см. температурный режим водоемов суши. Термобар препятствует обмену водных масс между прибрежными и центральным районами озера, представляя собой в то же время зону конвергенции этих масс, т. е. гидрологический фронт. По мере прогревания воды в озере термобар смещается из прибрежных районов к центру акватории. Средняя скорость его перемещения, например, в Ладожском озере составляет 600 м/сут, или 7 мм/с, меняясь в зависимости от уклона дна и погодных условий.
Вследствие большой продолжительности существования (до нескольких месяцев) экологическая роль термобара исключительно велика в функционировании экосистем крупнейших озер мира, поскольку этим гидротермодинамическим явлением определяются пространственные различия планктонных сообществ и характеристик качества воды. Термобар обнаружен Ф. Форелем в начале XX века в Женевском озере, но детально изучен лишь в 60-е годы А. И. Тихомировым на Ладожском озере, позже это явление исследовалось на Великих американских озерах, Телецком, Онежском озерах и на Байкале. В конце 1980-х годов Н. И. Пальшиным обнаружен зимой на Выгозерском водохранилище антропогенный термобар в месте сброса в него подогретых сточных вод.
Похожие статьи
-
Водообмен - совокупность физических процессов, приводящих к смене воды в водном объекте, замещению одних водных масс, находящихся в нем, другими водными...
-
Водный баланс Озеро живет, пока получает воду. Объем водной массы озера и его изменения зависят от поступления и потерь воды, т. е. от водного баланса...
-
Классификации озер происхождение озерных котловин в значительной степени - определяет их форму и размеры, которые в свою очередь, оказывает влияние на...
-
Классификация озер Южного Урала Южный Урал славится своими разнообразными и красивыми озерами и живописными горными реками. Это поистине "голубой край" -...
-
Мир озер чрезвычайно разнообразен. Встречаются озера - моря и озера - лужи. Глубина озер колеблется буквально от десятков сантиметров до полутора...
-
Введение - Природные и антропогенные факторы формирования водного режима озер Челябинской области
В настоящее время одной из экологических проблем являться изменение уровня вод озер в результате природных процессов и антропогенной деятельности. Это...
-
Распространение озер - Гидрология озер
Огромное количество озер на Земле - пресноводные и большинство лежит в Северном полушарии в более высоких широтах. В экологии окружающая озерная среда...
-
Если до этого момента мы условно делили Челябинскую область на горную и равнинную части, то озерное районирование области будет несколько иным. Озерная...
-
Озеро -- компонент гидросферы, представляющий собой естественно возникший водоем, заполненный в пределах озерной чаши (озерного ложа) водой и не имеющий...
-
Основные понятия и определения В озерах нашей планеты содержится в четыре раза больше воды, чем в реках, но их жизнь гораздо менее продолжительна. И если...
-
Режимы - Гидросфера как среда обитания
Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше. Это связано с физическими свойствами воды, прежде всего высокой удельной теплоемкостью,...
-
Природные условия Великие озера - система пресноводных озер в Северной Америке, на территории США и Канады. Включает ряд крупных и средних водоемов,...
-
Климат, Гидрология и почвы - Республика Науру
Климат на Науру -- экваториальный муссонный, жаркий и влажный. Средняя температура около +27,5°C. В дневное время она обычно колеблется между +26°C и...
-
Температурный режим пласта, скважин, промысловых и магистральных газопроводов является одной из важнейших характеристик, существенно влияющих на...
-
Внутригодовой режим мутности рек - Мутность рек
Внутригодовой режим мутности и расходов взвешенных наносов зависит от поступающих в речную сеть материалов эрозии, характера размывающей деятельности...
-
Воздушные массы - Тепловые пояса Земли
Большие массы воздуха в тропосфере, соизмеримые по размерам с материком или океаном и обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температурой,...
-
Основа для Великих озер была "заложена" приблизительно 3 миллиарда лет назад, в период докембрийской эры. Докембрийская эра характеризуется бурной...
-
Расчет испарения с поверхности Чудско-Псковского озера за интервалы времени безледоставного периода 1968 года производится по данным опорных метеостанций...
-
Термический режим Термический режим рассматривается по сезонам, при этом при определении сезонов года приняты следующие характеристики: лето - период...
-
Время выдерживания соляной кислоты в пласте и режимы закачки - Тобойское месторождение
Известны две технологические схемы проведения солянокислотных обработок добывающих скважин. В соответствии с первой соляная кислота продавливается в...
-
В большинстве своем газовые месторождения в начальный период разрабатываются по газовому режиму. Проявление водонапорного режима обычно замечается не...
-
С целью изучения уровенного режима подземных вод целевого водоносного остерско-московского водно-ледникового комплекса, в условиях сложившейся...
-
Проверка по падению напряжения по условию пуска производиться для самого мощного сетевого двигателя экскаватора. Уровень напряжения на зажимах...
-
Озеро Т?С PH O2 Мг/дм3 Ж Мг-экв/дм3 M Г/дм3 Нухэ-Нур -1.3 9.84 7.05 6.5 24.206 Алгинское -0.1 7.47 3.76 32.5 12.883 Белое (Оронгойское) 0.4 9.08 7.45...
-
Объекты исследований. Изучение физико-химических параметров и катионно-анионного состава были проведены в озерах: Нухэ-Нур ? Курумканского района,...
-
Тепловая съемка представляет собой измерение двумерного поля излучения путем поэлементного сканирования объекта земной поверхности. Принцип получения...
-
Тепловые методы - Основы добычи нефти и газа
Сущность тепловых методов состоит в том, что наряду с гидродинамическим вытеснением повышается температура в залежи, что способствует существенному...
-
Направление воздушных течений в связи с расположением областей высокого и низкого давления большую часть года на территории округа близко к зональному....
-
К международным каналам принадлежат искусственные водные пути, соединяющие моря и океаны и используемые для международного судоходства. Они находятся под...
-
К началу 2013 года общее состояние рек, по сравнению с 2001-2007 гг., улучшилось. Нагрузка на реки, впадающие в Чудское озеро, за последние годы...
-
Ветровое волнение на озере - Расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год
Расчет элементов ветровых волн фильтрационным способом производится по данным опорной метеостанции за безледоставный период 1968 года по заданному...
-
Аккумуляция воды в озере определена по данным трех озерных постов по разности средних уровней на 1 января и 31 декабря. Средний уровень рассчитывается...
-
Озеро Верхнее - самое крупное и глубокое в системе Великих озер. Является самым большим по площади пресным озером мира (82,7 тыс. кмІ). Озеро...
-
Жаркий, Умеренный - Тепловые пояса Земли
Экваториальный пояс - зона низкого давления, восходящих токов воздуха, слабых ветров. Температуры весь год высокие (около +28 °c), влажность воздуха...
-
Международный район морского дна -- часть морского дна за пределами юрисдикции государств, т. е. за пределами национальных шельфов, имеющая особый...
-
Геоглифы на южном берегу озера Балхаш
Аннотация Автором дано краткое описание с фотографиями, выявленных им новых геоглифов, расположенных на южном берегу озера Балхаш, которые имеют большое...
-
Так как систематический учет стока ведется не на всех реках, впадающих в озеро, и остальная часть бассейна остается неизученной, расчет разделен на две...
-
Зона абляции ледника - Изучение формирования и изменения режима ледников
Аблямция (лат. Ablatio -- отнятие, убыль, устранение) в гляциологии -- уменьшение массы ледника или снежного покрова в результате таяния, испарения и...
-
Введение Жесткий водонапорный нефть Жестко водонапорные режимы отмечаются сравнительно-редко, хотя и не настолько, чтобы их считать исключением. В...
-
Типы ледников, Строение ледника - Изучение формирования и изменения режима ледников
Ледники бывают трех типов: - Покрывные К покрывным ледникам можно отнести ледниковый щит Антарктиды (подробнее об Антарктиде читайте в этой статье), если...
Тепловой режим озера - Гидрология озер