Термічний та льодовий режим озер

Процес зміни температури води в озері пов’язаний із зміною інтенсивності сонячної радіації та складових теплового балансу. Крім того, на температуру поверхні води і її розподіл по вертикалі та акваторії озера великий вплив мають глибина, площа дзеркала та наявність островів.

Зміна температури води по вертикалі відбувається під впливом конвекційного переміщування, тобто вертикальної циркуляції внаслідок різниці в густині води на різних глибинах.

Напрямок конвективного перемішування залежить від того, вище чи нижче 4⁰С температура води (при цій температурі вода має найбільшу густину).

При температурі води від 0 до 4⁰С в холодний період року біля поверхні температура води нижча, а з глибиною вона збільшується. В цьому випадку має місце обернена термічна стратифікація.

Пряма стратифікація спостерігається в теплий період року, коли з глибиною температура води знижується.

Восени при охолодженні пряма термічна стратифікація переходить в обернену, а навесні має місце зворотний процес. У перехідні періоди температура води по всій глибині озера близька до 4⁰С, в цей час спостерігається гомотермія.

Температурна класифікація озер. Озера певної кліматичної зони вирізняються своїми особливостями температурного режиму. Це дало змогу Ф.Форелю розробити температурну класифікацію прісних озер світу. За цією класифікацією всі озера поділено на три групи:

1. Тропічні (теплі), в яких температура води в поверхневому шарі завжди вище +4°С. Річні амплітуди коливання температури незначні. Ці озера розташовані в тропічній та субтропічній зонах. До озер цієї групи належать Східно-Африканські, зокрема Танганьїка і Вікторія, Женевське.

2. Помірні озера. У цих озерах поверхневі води можуть мати температуру і вищу, і нижчу +4°С. Характерна наявність весняної та осінньої гомотермії, прямої та оберненої стратифікації. Значні річні амплітуди коливання температури. До цього типу належить озера помірної зони Європи (в тому числі всі озера України), Азії, Північної Америки.

3. 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 північної Канади, півночі Сибіру тощо.

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. При наявності вітру льодостав настає поступово. Спочатку коло 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, коли перемішування досягає дна озера. На кам’янистому дні донний лід може утворювати суцільний покрив. Первинні льодові утворення змерзаються і на озерах утворюється суцільний льодовий покрив з нерівною, торосистою поверхнею.

Наростання товщини льоду. Товщина льоду в озерах наростає внаслідок зміни співвідношення теплового балансу на межі вода - нижня поверхня льоду. В перші дні льодоставу (2 — 3 декади) товщина льоду інтенсивно наростає (2 - 5 см за добу), а далі сповільнюється або зовсім припиняється. При наявності снігу лід наростає повільніше. На озерах помірної зони товщина льоду досягає 50 — 70 см, у суворих кліматичнихумовах - 150 — 200 см.

Скресання озер. Озера скресають під впливом припливу тепла з атмосфери, дії вітру та коливання рівнів води. Коли середньодобова температура повітря піднімається вище 0⁰С на поверхні льоду починає танути сніг. Структура льоду змінюється — він стає пористим, крихким, легко розбивається на окремі крижини. Під впливом власної ваги і під дією вітру лід кришиться, танення його прискорюється. До механічного фактора крім того належить винос окремих крижин річками. Підняття рівня води за рахунок танення снігу в басейні також призводить до більш швидкого руйнування льодового покриву.

На великих озерах у процесі скресання підсилюється роль вітру. На таких озерах, як Ладозьке, Онезьке, Байкал, спостерігається льодохід, дрейф льоду тощо. На цих озерах руйнування льодового покриву починається з утворення ополонок, закраїн. Між скресанням та повним очищенням великих озер від льоду минає значний час, який залежить від метеорологічних умов даного року. Скресання на озерах настає на 8 — 15 днів пізніше, ніж на річках.

При настанні стійких позитивних температур повітря лід починає танути і руйнуватись. На більшості озер він тане на місці, у проточних озерах лід може частково виносить річкою.

Прозорість озерних вод. Прозорість озерних вод змінюється в широких межах в залежності від географічної широти місцевості, яка визначає умови освітленості поверхні води сонцем; від наявності у воді завислих наносів та планктону. Найбільш прозорі глибокі озера тектонічного походження, розташовані в гірських місцевостях: їх вода дуже повільно розчиняє кристалічні породи озерної улоговини. Найпрозорішим озером світу є Байкал, прозорість якого становить 40,2 м. Мала прозорість у мілких озерах, де дрібні частки донних відкладів легко піднімаються при перемішуванні, а також в озерах з великим вмістом планктону і в озерах, які живляться болотними водами. Найменша прозорість у цих озерах коло берегів, на відмілинах, найбільша — в центральних частинах озер. Зміна прозорості на протязі року пов’язана з режимом стоку і розвитком планктону. Найменша прозорість спостерігається навесні та влітку і пов’язана з повенями та паводками, а на мілких озерах — з цвітінням води. Найбільша прозорість характерна для озер у зимовий період, коли вони вкриті льодом.

Колір води. Від прозорості води залежить її колір, який відзначається великою різноманітністю. Вода в озерах ніколи не буває абсолютно чистою. Крім розчинених солей у ній завжди є завислі мінеральні частки, мікроорганізми, рештки планктону, речовини в колоїдному стані. Усі ці розчинені і завислі речовини затримують частину світла, яке надходить на водну поверхню. Тому в глибину проникає світла менше. Завислі у воді частки розсіюють і поглинають світло більш інтенсивно, ніж молекули чистої води. Вода, насичена завислими частками, поглинає насамперед сині промені, а вглиб проникають зелені промені. Чим прозоріша вода тим колір її буде більш синім. Розчинені речовини, планктон, завислі наноси надають воді бруднуватих та каламутних відтінків. Тому більшість озер має воду різних відтінків синього кольору. Збільшення мутності викликає зміну кольору води. При великій кількості наносів інтенсивно розсіюються не тільки сині, а й зелені промені, і вода набуває синьо-зеленого кольору. При ще більшій мутності починає розсіюватись і червона частина спектра, вода стає жовтого або бурого кольору. Крім того, завислі наноси, планктон, рослинність, які містяться у воді, можуть надавати воді певного кольору залежно від особистого забарвлення.

Проникнення світла вглиб озерних вод значною мірою визначає умови життя організмів та рослинності.