Озеро – естественный водоем суши с замедленным водообменном.
Типы озер: Сточные. Сбрасывают часть своих вод в виде речного стока (Байкал, Аральское море, Чад). Бессточные. Лишены стока, только испаряются (Балхаш, Онежское, Ладожское). Проточные. Через них проходит транзитный речной сток (Чудское, Сарезкое, Виктория).
Озера распространены на поверхности Земли неравномерно – их больше в северной части суши. Это гидротермокарстовые озера и периодические.
Коэффициент озерности: Коз = суммарная площадь всех озер/площадь всей территории.
В озерах содержится 176 тыс. км3 воды. В пресных озерах 91 тыс. км3. озерные акватории земли занимают 1,4% поверхности суши.
Типология озер.
По генезису котловин:
1. Тектонические. Достаточно крупные. Онежское, Ладожское, Иссык-Куль, Байкал.
2. Вулканические. В жерле и на склонах. Кроноцкое, Севан, озера Камчатки.
3. Ледниковые. А) Экзорационной деятельности (остаточные троговые долины образуют моренные озера): троговые, карровые, цирковые. Вода в них очень высокого качества.
4. Карстовые. Котловины сформировались в результате карстовых процессов. Очень динамичная гидрология. Голубое озеро (Кавказ), Шанхурей (Сев. Кавказ).
5. Метеоритные. Реликтовые кратеры – астроблемы. Каоме.
6. Термокарстовые. Там где многолетняя мерзлота. Малые размеры и глубина + периодичность существования.
7. Суффозионные. При вымывании мелких лессовых грунтов в просадках. Чаны.
8. Водноэрозионные и водноаккумулятивные. А) Озера-старицы. Б) Обвально-подпрудные озера.
9. Озера морского типа: лиманы, лагуны (бары и косы).
10. Эоловые. В котловинах выдувания между дюнами. Теке.
11. Органогенные. Внутри болотных массивов.
По размеру:
1. Очень большие более 100 тыс. км2
2. Большие 100-1000 км2
3. Средние 10-100 км2
4. Малые менее 10 км2
Постоянные и временные.
Морфология и морфометрия озёр.
Морфологические элементы:
Котловина – естественное понижение в з.к. разного генезиса, в пределах которого расположено озеро.
Ложе (чаша) – в пределах него расположена водная часть озера.
Котловина: береговая область, литораль, сублитораль. Береговая область: берег, сухое и затопляемое побережье, береговая отмель. Ложе: бухты, заливы.
Морфометрические элементы:
Площадь водной поверхности (площадь зеркала) F.
Длина озера – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками побережья, замеренного по поверхности воды.
Максимальная ширина – перпендикуляр к длине озера в самом широком месте.
Средняя ширина – отношение F к длине озера.
Длина береговой линии
Объем озера. Методом призм.
Средняя глубина озера – отношение объема к F.
Форма озерной котловины C=hcp/S где S – глубина положения центра тяжести водной массы озера.
Водный баланс озер.
Приход: осадки x, поверхностный приток y1, конденсация пара на зеркало z1, подземный приток w1.
Расход: поверхностный отток у2, подземный отток (фильтрация) w2, испарение z2.
ΔU – изменение запасов воды озера.
Уравнение водного баланса:
Сточного озера: x+y1+z1+w1=y2+z2+w2+ΔU
Бессточного озера: x+y1+z1+w1=z2+w2+ΔU
Колебания уровня воды в озерах.
Режим озера – изменения уровня воды, площади, объема вод, характеристик течений и волнения.
Причины колебаний:
1. Колебания, связанные с изменением объема (массы) воды в озере и определяемые в основном изменениями составляющих водного баланса.
2. Колебания, не связанные с изменениями объема вод, а определяющиеся перераспределением неизменного объема по пространству озера. Эти колебания связаны со сгонно-нагонными денивеляциями уровня (от ветра). Вековые и многолетние колебания.
Основная причина – климатическая. + антропогенная (Севан).
Сезонные колебания.
Причина – изменение составляющих водного баланса.
Кратковременные колебания.
Причина – сгонно-нагонные явления, сейши, колебания атмосферного давления.
Сейши - стоячие волны большого периода (от нескольких минут до десятков часов); свободные колебания уровня воды в замкнутых или полузамкнутых водоемах без распространения профиля волн по поверхности водоема, происходящие по инерции после прекращения действия вынуждающей их внешней силы.
При сейшах поверхность озера наклоняется попеременно то в одну, то в другую сторону.
Течения в озерах.
Причины: ветер, сток рек, неравномерное распределение температуры и минерализации, а также атмосферного давления.
Ветровые течения. Установившиеся ветровые течения – дрейфовые. В отличие от морей, в озерах незаметно поворота под силой Кориолиса. Зависимость скорости течения от скорости ветра: v=kW, где k – ветровой коэффициент. Для озер он составляет 0,01-0,02. скорости течений в озерах достигают 0,5 м/с. Из-за сгонно-нагонной денивеляции возникают компенсационные течения, развивающиеся иже слоя воды, охваченного ветровым течением и противоположно ему направленные. Волновые течения совпадают с направлением распространения волн. Втекающие реки создают перекосы уровня, приводящие к возникновению гравитационных (стоковых) течений , распространяются на все озеро и скоростью зависимы от скорости течения реки. Неравномерное распределение температуры приводит к плотностным течениям. Изменения атмосферного давления вызывают бароградиентные течения.
Волнение в озерах.
Из-за меньшей площади волнение в озерах развивается быстрее, чем в море. Так же быстро оно и затухает. Волны зыби перемещаются после прекращения действия ветра. Волны обычно трехмерные (выраженный фронт отсутствует), более крутые, чем в море. Крутизна волны – отношение высоты волны к её длине. Параметры волн зависят от скорости ветра и длины разгона волн.
Перемешивание в озерах.
Причины: различия плотности (конвективное переем.), действие ветра (волнение, ветровые течения), приводящие к динамическому перемешиванию. Конвективное – из-за различий минерализации, а также нагревания и остывания.
Термический баланс озер.
Приход: солнечная радиация Θс, атмосферное тепло при турбулентном обмене Θатм+, от донных грунтов Θгр+, речной сток Θреч+, подземные воды Θподз+, при конденсации Θконд, при ледообразовании Θлед.
Расход: эффективное излучение l, турбулентный теплообмен Θатм-, отдача в грунты Θгр-, на испарение Θ исп, таяние Θпл, речными водами Θреч-, подземный отток Θподз-.
ΔΘ – изменение теплосодержания вод озера.
Уравнение теплового баланса:
Θс+ Θатм++ Θгр++ Θреч++ Θподз++ Θконд+ Θлед= l+ Θатм-+ Θгр-+ Θ исп+ Θпл+ Θреч-+ Θподз-+ ΔΘ.
Термическая классификация озер (Форель):
1) Полярные (холодные) <4оС и обратной температурной стратификацией
2) Тропические (теплые) >4оС и прямой температурной стратификацией
3) Озера умеренного типа: летом >4оС и прямой температурной стратификацией, а зимой <4оС и обратной температурной стратификацией.
Термический режим озер умеренного типа.
4 периода: весеннее нагревание, летнее нагревание, осеннее охлаждение, зимнее охлаждение.
В период весеннего нагревания озеро еще подо льдом, затем воды нагреваются – начинается интенсивная вертикальная конвекция и наступает весенняя гомотермия.
В период летнего нагревания в озере наблюдается прямая температурная стратификация. Теплый поверхностный слой – эпилимнион. Ниже – слой температурного скачка – металимнион. Ниже температура в среднем высокая – гиполимнион.
В период осеннего охлаждения температура поверхностного слоя понижается, начинается перемешивание и наступает осенняя гомотермия.
В период зимнего охлаждения устанавливается обратная температурная стратификация.
Суточные колебания температур, как и сезонные затухают с глубиной.
Ледовый режим и явления озер.
По характеру ледового режима озера бывают:
1) не имеющие ледовых явлений
2) с неустойчивым ледоставом
3) с устойчивым ледоставом
4) с ледоставом в течение всего года
Выделяют три периода: замерзание, ледостав, вскрытие.
На отмелях у берегов возникают забереги (на крупных озерах это припаи), внутриводный лед, донный лед, шуга (хаотически сросшиеся кристаллики по поверхности), полыньи (незамерзающие участки), в месте излияния воды – повторные наледи.
Затем льдом охватывается вся поверхность. Непосредственно на поверхности воды лежит прозрачный водный кристаллический лед, на котором в случае выхода воды по трещинам из пропитанного водой снега образуется малопрозрачный водно-снеговой лед.
Участки чистой воды у берегов также называют закраинами, подвижки ( сдвижения ледяных полей).
Классификация озер по минерализации: пресные, солоноватые, соленые (минеральные), рапные.
Солевой баланс озер.
Приход: Rреч+ – речной сток, Rподз+ подземный приток, Rх – с осадками.
Расход: Rреч- - речной вынос,Rподз- подземный отток,Rветр – ветровой вынос,Rос – осадочный вынос.
ΔR – изменение количества солей в озере.
Уравнение солевого баланса озера:
Rреч++ Rподз++ Rх= Rреч-+ Rподз-+ Rветр+ Rос
По условиям питания организмов озера бывают: олиготрофные (мало), евтрофные (много), дистрофные (слишком много), мезотрофные (средне).
Наносы и донные отложения озер.
Приход: Rреч+,Rбер – разрушение берегов,Rэ – эоловый принос,Rотм – отмирание живых организмов.
Расход: Rреч-,Rакк – аккумуляция на дне.
ΔR – изменение содержания взвесей.
Уравнение баланса наносов озера:
Rреч++ Rбер+ Rэ+ Rотм= Rреч-+ Rакк+ ΔR
Донные отложения: терригенные (минеральные частицы), биогенные и хемогенные (результат гидробиол. и гидрохим. процессов).
По составу: минеральные (песок, минеральный ил, соли), сапропели ( био илы) и торфяные.