Сезонний розподіл температури з глибиною


В озерах, які замерзають, розподіл температури з глибиною має певні особливості, пов'язані з сезонними коливаннями теплообміну в озері та перемішуванням водії. Влітку, при температурі води вище 4 °С, теплі шари її лежать на холодних, і температура води з глибиною поступово зменшується. Взимку, коли температура води в озері стає нижче 4°С, теплі шари її, що мають більшу густину, знаходяться коло дна, а холодні — біля поверхні. За особливостями температурного режиму озер помірного пояса виділяються три основні періоди: весняного й літнього нагрівання та осіннього охолодження.

Період весняного нагрівання

Навесні перед скресанням з посиленням сонячної радіації поверхневі шари води під льодом нагріваються. Теплі частинки води, як більш густі, опускаються трохи глибше, а на їхнє місце піднімаються холодні, менш густі. Виникає часткове конвекційне перемішування, котре згодом переходить у повне, і вся товща води в озері набуває такої температури, яку має вода в придонному шарі. Настає період весняної гомотермії, яка триває доти, поки вся маса води не прогріється до - температури найбільшої густини (4 °С).

Період літнього нагрівання

При подальшому нагріванні тепліші води зосереджуються в поверхневих шарах. Різниця температур з глибиною зростає (вода холодніша коло дна). Виникає пряма стратифікація. У верхньому прогрітому шарі встановлюється більш - менш однорідна температура, тимчасом як у глибинних шарах зберігаються холодні "весняні" води, які повільно змінюють температуру. Між теплим і холодним шарами води є проміжний тонкий шар, температура якого різко знижується з глибиною. Цей шар називається температурним стрибком або металімніоном. Шар, розташований вище від нього, називається епілімніоном, а нижче — гіполімніоном (рис. 9. 2).

 

 

Рисунок 9. 2 Термічні зони в озерах

Глибина розташування шару температурного стрибка

Глибина розташування шару температурного стрибка залежить від інтенсивності нагрівання й охолодження, дії вітру тощо. При різкій зміні температури можуть виникнути другий і третій шари температурного стрибка. З часом шар стрибка занурюється і восени зникає внаслідок плавного зниження температури з глибиною.

Період осіннього охолодження характеризується охолодженням води. Спочатку в поверхневому шарі, а потім по всій товщі до температури найбільшої густини (4°С). Спочатку охолодження відбувається в умовах прямої стратифікації, а потім — при гомотермії, яка триває доти, поки температура води в озері не стане близькою до 4°С. При дальшому охолодженні виникає обернена стратифікація, температура поверхневих шарів знижується до 0°С і озеро вкривається льодом.

На початку цього періоду (до льодоставу) охолодження відбувається досить інтенсивно і в малих непроточних озерах температура придонних шарів швидко досягає 4°С. Взимку, при оберненій стратифікації, також можливе утворення температурного стрибка, який розташовується біля поверхні, але виражений не так чітко, як влітку.

Термічна класифікація озер

Озера певної природної зони мають свої особливості температурного режиму. Це дало змогу Ф. Форелю розробив и термічну класифікацію прісних озер світу. На основі цієї класифікації всі озера поділено на три груші.

Тропічні (теплі) озера, в яких температура води в поверхневому шарі завжди вища 4°С. Річні амплітуди коливання температури незначні. Ці озера розташовані в тропічній та субтропічній зонах (озера Танганьїка, Віктор і Яг Женевське).

Помірні озера

В цих озерах поверхневі води можуть мати температуру і вищу, і нижчу 4°С. Температура води в глибинних шарах близька до 4 °С. Характерна наявність весняної та осінньої гомотермії, прямої та оберненої стратифікації. Значні річні амплітуди коливання температури. До цього типу належать озера помірної зони Європи, Азії, Північної Америки. Такий температурний режим характерний і для озер України.

Полярні озера, в яких температура поверхневого шару ніколи не перевищує 4 °С. Для них характерний тривалий період оберненої стратифікації, значна тривалість льодового покриву. Річна амплітуда коливання температур незначна. До озер цієї групи належать озера півночі Канади, півночі Сибіру тощо.

10. Льодовий режим озер

Замерзання озер

Восени при охолодженні поверхневих шарів води до 0°С в озерах утворюється лід. У тиху погоду малі озера за одну ніч можуть вкритися тонким шаром льоду, який переходить у сталий льодостав. За наявності вітру льодостав настає поступово. Спочатку біля берегів утворюються забереги, які наростають до відкритої частини озера. Одночасно у відкритій частині з'являється сало. Під час затишшя сало змерзається і озеро вкривається льодом. Отже, малі озера замерзають по всій поверхні майже одночасно, і період замерзання незначний.

На великих озерах процес замерзання досить тривалий — 30 … 45 днів. Спочатку виникають забереги, сало, шуга, навіть донний лід. Донний лід виникає тоді, коші перемішування досягає дна озера (мілководдя, затоки тощо). Утворенню донного льоду сприяє наявність на дні озера крупних фракцій донних відкладів. На кам'янистому дні донний лід може утворювати суцільний покрив. Глибина, на якій зустрічається донний лід, залежить від місцевих умов і неоднакова для різних озер. На Байкалі такий лід трапляється на глибині до 3 … 5 м, а на Ладозькому озері — до 2 м. Первинні льодові утворення змерзаються, і на озерах утворюється суцільний льодовій покрив з нерівною, торосистою поверхнею.

Малі мілкі озера можуть замерзнути протягом однієї доби, на середніх та великих мілководних озерах між появою перших льодових утворень і льодоставом може проминути від 3 … 5 до 15 … 20 діб.

На великих озерах півдня суцільний льодовий покрив буває дуже рідко. Так, на оз. Севан він утворюється приблизно 8 разів за 100 років.

Наростання товщини льоду

Товщина льоду в озерах наростає внаслідок зміни співвідношення теплового балансу на межі вода — нижня поверхня льоду. В перші дні льодоставу лід тонкий, і втрати тепла перевищують надходження його з водної товщі. В цей період (2 … 3 декади) товщина льоду інтенсивно наростає (2 … 5 см за добу), а далі наростання уповільнюється або зовсім припиняється. За наявності снігу лід наростає повільніше, але разом з тим від снігу, який змерзається відбувається наростання льоду зверху. На озерах Росії товщина льоду досягає 50 … 70 см у помірних і 150 … 200 см — у суворих кліматичних умовах. На озерах України вона сягає 40 … 60 см (оз. Світязь).

Скресання озер

Озера скресають під впливом надходження тепла з атмосфери, дії вітру та коливання рівнів води.

При літніх температурах повітря на поверхні льоду починає танути сніг. Структура льоду змінюється, він стає пористим, крихким, легко ламається на окремі крижини, танення його прискорюється, Підняття рівня води за рахунок надходження талої води з басейну також спричиняється до більш швидкого руйнування льодового покриву.

На великих озерах процес скресання значно прискорюють вітри. Між скресанням та повним очищенням великих озер від льоду минає значний час, що залежить від метеорологічних умов вданого року.

11. Хімічний склад озерних вод

За хімічним складом і мінералізацією озерні води дуже різноманітні. Солоність їх змінюється від 14 мг / л (майже дистильована вода) до високої концентрації насичених та перенасичених розчинів, які містять до 300 …. 350 г солі на 1 кг води. Значною мірою на. хімічний склад озерних вод впливають біологічні процеси, котрі відбуваються в озерних водах; воші сприяють утворенню солей фосфору, азоту, кремнію, частково заліза, за рахунок їх в озерній воді утворюються органічні сполуки (гумінові кислоти, амінокислоти, спирти, жирні кислоти тощо).

За ступенем солоності озера поділяються на: прісні(вміст солі до 1 г / кг, або 1 %), солонуваті(солоність 1 … 24,7 %; це в основному озера, розташовані в зоні степів та напівпустель), солоні (вміст солі дорівнює солоності вод Світового океану від 24,7 до 47 %) та соляні, або мінеральні (солоність понад 47 %).

За хімічним складом води озер поділяються на три групи: гідрокарбонаті, з переважанням іонів НСО3 (такі води характерні для більшості прісних озер), сульфатні, з переважанням сірчаних сполук (такі води характерні для солонуватих озер) і хлоридні, з переважанням іонів СІ (такі води характерні для солоних озер).

Хімічний баланс озер. Хімічні елементи у вигляді іонів, колоїдів, газів здебільшого надходять в озера разом з поверхневими і підземними водами, які живлять їх; частина хімічних елементів утворюється в самому озері внаслідок розчинення солей, які містяться в ґрунтах і гірських породах, котрі складають озерну улоговину, або внаслідок розкладання мулу. Деякі елементи, в основному гази, надходять з атмосфери.

Витрачаються хімічні сполуки на стік з озера або фільтрацію води в грунт дна і схилів улоговини озера. Частина солей в озерах з підвищеною мінералізацією випадає в осад, деяка частина (гази) йде в атмосферу.









Последнее изменение этой страницы: 2016-04-06; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. Обратная связь