Глава 8. Температурный режим озера Жеринское.
8.1. Термический режим озера Жеринское.
Количество тепла в озерах, его распределение по сезонам является отражением совокупности природных, главным образом, климатических факторов. Вместе с тем температурный режим в той ил иной степени оказывает влияние на все процессы, происходящие в водоеме. Распределение температур сказывается, например, на вертикальном перемешивании воды, на содержании кислорода. Основным источником нагревания озер служит солнечная радиация. Тепло, поступающее в результате некоторых биохимических процессов, при выпадении дождей, выделении скрытой теплоты замерзания и др., весьма мало, тем не менее имеет определенное значение. Потеря тепла идет главным образом за счет лучеиспускания, испарения, контакта с холодным воздухом и берегами, таяния снега и льда, стока теплых поверхностных вод. Особенности климата отражаются на формировании температурного режима озер. Нагрвние в основном происходит летом и весной, охлаждение – осенью и в начале зимы. Условия нагревания и охлаждения, распределение тепла на глубине тесно связаны с физическими свойствами пресной воды, которая отличается высокой теплоемкостью и очень малой теплопроводностью. Поэтому нагревание и остывание толщи воды в озере происходит медленнее, чем нагревание и остывание такого же объема воздуха, а непосредственная передача тепла из верхних слоев в нижние практически отсутствует .
Теплообмен между верхними и нижними слоями воды в озерах, т.е. их нагревание и охлаждение, происходит в результате вертикального и горизонтального перемешивания воды. Основную роль при горизонтальном, а отчасти вертикальном перемешивании играет ветер, который способен захватывать значительные толщи воды, причем во в неглубоких озерах перемешивается полностью. В глубоких озерах вертикальное перемешивание происходит также под влиянием конвекционных токов, обусловленных различными сочетаниями температуры воды и ее плотности.
В результате в летнее время над слоем холодной плотной воды располагаются более легкие поверхностные нагретые слои, а зимой – легкие, но более холодные поверхностные слои лежат на более теплых и плотных глубинных слоях. Летнее распределение температуры носит характер прямой температурной стратификации. В зимнее же время формируется обратная температурная стратификация. Весной, когда температура поверхностного слоя воды повышается до 40, и осенью при понижении температуры до 40 происходит медленнее, вертикальное перемешивание воды до состояния гомотермии, когда температура всего озера становится одинаковой. Вот почему летний и зимний периоды называются периодами стагнации и в противоположность весенней и осенней циркуляции.
Формирование температурного режима по временам года выглядит следующим образом. После весеннего вскрытия озер происходит интенсивное нагревании их поверхности. Нагретые до 40 слои, как более тяжелые, начинают опускаться вниз, а на их место поднимаются более холодные, легкие. Переход температуры поверхностных слоев через 40 наблюдается в разное время и зависит от погодных условий. Весеннему перемешиванию способствует ветер, при нем вода в неглубоких открытых водоемах перемешивается полностью и очень быстро. Устойчивая ветреная погода способствует образованию и восстановлению гомотермии при различной температуре в мелководьях и даже в довольно глубоких водоемах в течение всего лета. Фактором, задерживающим весеннее перемешивание, служит большая глубина озера, а в некоторых случаях – повышенная минерализация придонных слоев.
Однако при всех исключениях к концу весеннего сезона температура воды в озерах понижается от поверхности ко дну. Позже в достаточно глубоких водоемах (более 10 м) формируется вертикальное температурное расслоение толщи воды на верхний (эпилимнион), средний (металимнион) и нижний (гиполимнион) слои. Температурное расслоение устанавливается в условиях устойчивой теплой погоды со слабыми ветрами. При этом верхний слой воды интенсивно прогревается, но вместе с тем слабо перемешивается с нижележащими слоями, т.к. сильное нагревание эпилимниона усиливает сопротивление перешиванию в связи с увеличением температурного градиента и, следовательно, большей плотности нижних холодных слоев. Обычно, чем резче обозначена граница эпилимниона, тем ярче проявляется лежащий под ним металимнион, или слой температурного скачка .
Как показывают наблюдения, температурное расслоение в озере Жеринское в начале бывает кратковременным. К середине лета слой скачка погружается, что приводит к сокращению гиполимниона. В ветреную погоду возможно возникновение гомотермических условий. Так, например. 2 июня 1964 г. слой скачка с градиентом 2,80 располагался на глубине 4 м; 19 июня он переместился на глубину 4,6 м, при этом температура на поверхности равнялась 20,20, а придонная (глубина 4,7 м) опустилась до 14,20. Измерения на этой же вертикали 2 июля показали гомотермические условия (на поверхности и у дна 20,05—19,30).
Даты перехода температуры воды через 0,2ºС, 4ºС и 10ºС весной и осенью на озере Жеринское в 2005 году были следующими: 9 апреля, 24 апреля, 5 мая (весной соответственно) и 17 октября, 28 октября, 1 декабря (через 0,2ºС) – осенью.
Рис. 3. График годового хода средней температуры в озере Жеринское (1971 г.)