Распределение температуры воды на глубине (рейдовые вертикали)

Рейдовая вертикаль. Вертикаль активна. Ее преодоление затруднительно. На пути вверх нас прочно удерживает земное тяготение. Вертикаль, уходящую в озерную или морскую глубину, невозможно представить – сознание заполнено видом водной поверхности. Движение по вертикали вниз опасно - на каждые 10 метров давление возрастает на одну атмосфе­ру.Пустая стеклянная бутылка, заткнутая пробкой и опущенная (в носке) на 500-метровую глубину, возвращается на поверхность в виде кучки крупно-гравелистого песка (носок при этом остается цел). Экипажу ато­мохода «Курск» в августе 2000 года мы не смогли помочь на глубине 108 метров. И хотя глубины в Валдайском озере достигают только 57 метров, они, в сочетании со сравнительно небольшой площадью отдельных плесов, делают наше озеро похожим на маленькое глубокое море и являются при­чиной формирования устойчивого температурного расслоения воды или, как принято говорить устойчивой температурной стратификации [12].

Замерзание озер. Формирование ледяного покрова и сроки начала ледостав зависят от теплозапаса озера, интенсивности теплоотдачи водной массы, связанной с ветром, с термическим состоянием атмосферы.

Ледовый режим озер несколько отличается от ледового режи­ма рек. Охлаждение воды до 0°С раньше всего наступает на мелко­водных участках озера и у берегов. Здесь вдоль кромки берега по­являются полосы тонкого (до 0,5 см) прозрачного примерзшего к берегам льда. Такие образования носят названия забереги. Нараста­нию заберегов способствует более быстрое охлаждение грунта бе­рега, нежели охлаждение в центре озера. Самое ран­нее появление заберегов на озерах рассматриваемого региона отме­чено при резком похолодании в начале ноября 1980 года и предше­ствующему этому резкому похолоданию достаточно длительного холодного осеннего периода. Позже всего, в середине декабря, поя­вились забереги в 1973 году.

Замерзание озер, особенно крупных, часто прерывается перио­дами, когда озеро совершенно освобождается от ледяного покрова. В отдельные годы (1972, 1973, 1984 и др.) во время резкого и глу­бокого похолодания на всей акватории подавляющего большинства озер области образовывался сплошной ледяной покров, но через 2-12 суток в результате повышения температуры воздуха и сильного ветра неокрепший ледяной покров разрушался.

От момента появления первых ледяных образований (забере­гов) до ледостава часто проходит значительный промежуток време­ни (до 25-30 суток). В среднем за многолетний период ледостав на озерах рассматриваемого региона устанавливается в первой поло­вине декабря. Наиболее ранние сроки образования ледостава отмечены в октябре, наиболее поздние – в январе.

На ряде малых и мелких озер с малым теплозапасом и малой тепловой инерцией бывают временные осенние ледоставы,сменяющиеся вскрытием и новым замерзанием [9].

По температурному режиму озера Валдайское и Ужин относятся к димиктическому типу – дважды в год происходит их полное перемешивание. Температурный ритм, определяемый климатообразующими факторами, за­дается с одной стороны продолжительностью ледостава, с другой – актив­ностью формирования термоклина и глубиной его проникновения в летний период. Ледостав дополняют примыкающие к нему периоды осенних и ве­сенних ледовых явлений, когда температура в озере изменяется в диапазо­не О - 2°С, а распределение ее по вертикали имеет слабо выраженную об­ратную стратификацию (таблица 3).

Таблица 3 – Сроки наступления и продолжительность ледовых явлений по наблюдениям на Валдайском озере в период 1936-2001 гг.[11]

Толщина льда по наблюдениям на рейдовой вертикали первого плеса приведена в (таблице 4). Трещины в сплошном ледяном покрове явление часто встречающееся, но места их появлений неопределенны; сами трещи­ны, как правило, опасности не представляют. Ненадежный ледовый покров в течение всего периода ледостава имеют пролив-копка у Монастырского острова и копка-пролив, соединяющая озера Валдайское и Ужин.

Вода на льду под снегом за период 1983 – 1997 гг. отмечалась в янва­ре в 42% дней, в феврале – в 28%. За последние 5 лет указанного периода это явление отмечалось чаще: в январе – 62% дней, в феврале – 41%.

Подвижки льда начинаются на завершающей стадии весеннего полово­дья после всплытия льда. В отдельные годы имеют место навалы льда на берег, разрушение свайных причальных сооружений и экзарация береговой кромки.

Таблица 4 – Толщина льда на середине первого плеса Валдайского озера за период 1935-1977гг., см [13]

Весной, после схода льда, наступает короткий период весеннего кон­вективного перемешивания, длящийся несколько дней, когда температура водной массы одинакова по вертикали и быстро нарастает с 2° до 4°С. Осенью гомотермия длится несколько дольше – под действием конвектив­ного перемешивания температура по всем горизонтам падает от 6 - 8°С (максимальный летний прогрев воды у дна на момент разрушения термо­клина) до 4 - 2°С. Временные промежутки между моментами гомотермии определяют климатический температурный ритм водоема.

В летний период, по мере прогревания, формируется хорошо разви­тая температурная стратификация, которая в летнее время делит озеро на три слоя с разными условиями обитания. Верхний слой часто называют деятельным. В него свободно проникают кислород воздуха и солнечный cвeт. Beтровое волнение постоянно перемешивает его. В этом слое «изготавливается» первичная продукция озера. Ее производят водоросли, использующие солнечный свет, растворенные в воде соли азота, кремния, фосфора, микроэлементы и двуокись углерода. Деятельный слой невелик – около пяти метров. Ниже температура резко падает. Это зона слоя темпе­ратурного скачка термоклина. Второй слой – пограничный. В его верх­ней части температурный градиент более 2°С/м, в отдельные периоды до 6°С/м. В нижней части - 0,5 - 2°С/м. Термоклин формируется в мае и раз­рушается в октябре. За это время его верхняя граница опускается с 2 - 3 метров до 13 метров на озере Ужин и до 20 - 24 метров - на первом и вто­ром плесах озера Валдайского.

Ниже термоклина температуре меняется очень незначительно. В летнее время этот слой (по терминологии озероведов -гиполимнион) в значительной степени изолирован от деятельного слоя за счет скачка плотности в термоклине. Различие в глубине проникновения термоклина и в величинах придонной температуры на момент его разрушения, объясняется разной степенью открытости плесов для ветрового воздействия. По­следнее подтверждает и расчет величин максимального теплозапаса. Для удобства он может быть представлен в виде средней температуры 30-ти метрового слоя. За сравнимый период 1987-2001 гг, средние температуры равнялась 13,5°, 14,3° и 11,8° для 1-го, 2-го и 3-го плесом соответственно.

За 50-ти летний период тренд максимальных теплозапасов по наблюдениям на рейдовой вертикали первого плеса, отрицательный. Это не­сходство с трендом среднегодовой температуры воздуха говорит о многофакторности условий, формирующих максимальный теплозапас в глубоком стратифицированном водоеме. Интересно отметить, что за этот же период тренд минимальных теплозапасов был положительный, что в какой-то мере отражает повышение температуры зимних месяцев.

Температура воды придонных горизонтов глубоких котловин в тече­ние всей послеледниковой жизни озера меняется в узком интервале от 2° до 5-7°.

Температурные условия в прибрежной зоне характеризуются еже­дневными наблюдениями по водпосту. Средние декадные и месячные ве­личины температуры воды за весь период наблюдений (таблица 5 и 6). Максимальные температуры поверхности воды завесь период наблюдений отмечены 20 июля 2001 года – 28,6 ° и 26,6 °, для прибрежной и открытой частей озера соответственно. Обычное время максимумов последняя декада июля и первые дни августа [13].

Таблица 5 – Среднедекадные температуры воды оз. Валдайского по водпосту ВФ ГГИ за период 1936 – 2002гг., °С [13]

Таблица 6 – Среднемесячные температуры воды оз. Валдайского по водпосту ВФ ГГИ за период 1936-2002 гг., °С [13]

Мы поможем в написании ваших работ!