Файл: Давыдов Л.К. Общая гидрология учебник.pdf

Малые озера, защищенные от ветра, замерзают при больших за­ пасах тепла в придонных слоях и температура у дна близка к 4° С.

При ледоставе, как указывалось, потери тепла из водоема осу­ ществляются через снего-ледяной покров. Если эти потери будут меньше, чем тепловой поток, направленный от дна в водную толщу, охлаждения водоема не происходит. В подобных случаях наблю­ дается зимнее нагревание воды в озере (см. стр. 361).

В незамерзающих полностью или поздно замерзающих озерах (Севан, Ладожское) охлаждение воды происходит до конца зим­ него периода. В период наибольшего охлаждения, в марте, темпе­ ратура придонных слоев в озерах Севан и Телецком, например, понижается до 2,5° С.

Зимой при обратной стратификации возможно образование слоя температурного скачка. Выражен он менее отчетливо, чем летом.

Располагается вблизи поверхности. Изменение температуры с глубиной

го режима озер умеренной зоны,

Ф. А. Форелей в Женевском озере. Более чем через 50 лет термический бар был обнаружен и исследован

появлением в озере на некотором расстоянии от берега срав­ нительно узкой полосы воды с температурой наибольшей плотности от поверхности до дна. С одной стороны этой полосы вода в озере имеет температуру выше, а с другой—-ниже температуры наиболь­ шей плотности. Полоса эта, иногда видимая с поверхности и назван­ ная Тихомировым фронтом термического бара, разделяет озеро на две области: теплоактивную и теплоинертную. Первая примыкает к прибрежью, вторая располагается в открытой части озера. В теп­ лоактивной области в связи с меньшими глубинами вода быст­ рее нагревается и быстрее охлаждается по сравнению с тепло­ инертной.

от поверхности до дна. Явление это возникает при смене обратной

стратификации на прямую (весной) и прямой стратификации на обратную (осенью).

По мере нагревания воды фронт термического бара переме­ щается в направлении увеличивающихся глубин. Он исчезает тогда, когда во всем озере температура достигнет максимальной плотно­ сти. В крупных озерах, например в Ладожском, он исчезает лишь к середине июля. Осенью в этом озере термический бар появляется в начале ноября и надолго изолирует теплоактивную область от теплоинертной. Изоляция сказывается не только на температур­ ных контрастах, циркуляции воды, но и на прозрачности, цвете, хи­ мизме и распределении планктона.

Термический бар обнаруживается в результате измерений темпе­ ратуры. В Ладожском озере его положение прослеживалось с само­ лета. Вследствие хорошо развитой конвергенции вод в поверхност­ ном слое зоны смешения (уровень здесь несколько ниже) мелкие плавающие предметы, масло, пена образуют полосу на воде, указы­ вая на его местоположение (рис. 133).

Явление термического бара хорошо объясняет резкие различия в температуре поверхности вод больших озер, наблюдаемые в на­ чале гидрологического лета и осенью (рис. 134).

§ 187. Термическая классификация озер

Впервые термическая классификация озер была предложена Ф. Форелей. В соответствии с климатическими зонами, частотой и длительностью стояния температуры воды в озере выше или ниже 4° С им были выделены три типа озер: полярные, умеренные и тро­ пические. Позже эта классификация уточнялась многими учеными (Ф. Рутнером, Уипплом, С. Иосимура, Монгеймом и др.). В резуль­ тате дополнительно выделены озера субполярные, субтропические, тропические с двумя подтипами: влажных и сухих тропиков.

П о л я р н ы е о з е р а — температура поверхности в них всегда ниже 4° С, безледоставный период очень короток. Период циркуля­ ции один — летом.

С у б п о л я р н ы е о з е р а — температура поверхности в них бывает выше 4° С только летом в течение короткого периода. Слой

летом и ниже 4° С зимой. Сезонные колебания значительны. Слой скачка выражен отчетливо. Регулярных периодов циркуляции два — весной и поздней осенью.

С у б т р о п и ч е с к и е о з е р а — температура поверхности всегда выше 4°С. Колебания температуры в течение года велики, темпера­ турный градиент большой. Период циркуляции один — зимой.

Т р о п и ч е с к и е о з е р а — температура поверхности воды вы­ сокая, от 20 до 30°С. Годовые колебания незначительны, темпера­ турный градиент мал, но при высокой температуре градиент плот­ ности достаточный для сохранения устойчивости. В озерах влажных

тропиков циркуляция происходит нерегулярно, обычно в холодное время года; в озерах сухих тропиков наблюдается более четкая се­ зонная периодичность циркуляции.

Хатчинсон и Леффлер (1956 г.) предложили в основу классифи­ кации положить число полных периодов циркуляции в году, учиты­ вая связь этого процесса с климатической зональностью и верти­ кальной поясностью. Предложенная классификация относится к та­ ким озерам, в которых происходит перемешивание всей водной

Нм

Рис. 135. Схема распространения озер голомиктического типа (по Леффлеру).

торых в период циркуляции перемешиванием охвачена не вся вод­ ная толща, а только до некоторой глубины. Это может наблюдаться при резком солевом вертикальном расслоении озера (большей плот­ ности нижних слоев озера по сравнению с верхними).

Среди голомиктических озер выделяются во внетропической зоне: димиктические (циркуляция наблюдается 2 раза в году),

голодные мономиктические и теплые мономиктические (циркуляция наблюдается 1 раз). Эти озера соответствуют озерам умеренным, полярным и субтропическим, рассмотренным ранее.

В тропической зоне выделены полимиктические и олигомиктические озера. В полимиктических озерах часто наблюдается полная циркуляция, возникающая вследствие сильного нагрева поверхност­ ных слоев воды днем и охлаждения ночью. Этот тип характерен для

погоды. Характерны эти озера для зоны влажных тропических ле­ сов (озера Индонезии).

В полярной зоне выделяются амиктические озера, круглый год покрытые льдом (рис. 135).

§ 188. Замерзание озер

Появление первичных форм ледообразования и замерзание озер в одних и тех же климатических условиях происходят неодновре­ менно.

В глубоких и больших по площади озерах, подверженных дей­ ствию ветра и обладающих большими теплозапасами, образованию льда предшествует сравнительно длительный период переохлажде­ ния достаточно мощного слоя воды. Ветер, кроме того, механически препятствует формированию ледяного покрова, разрушая его. Изве­ стны случаи, когда ветер разламывал лед толщиной до 20 см (оз. Ильмень) и даже свыше 30 см (оз. Байкал). Взлом ледяного по­ крова на Байкале происходит под влиянием штормов типа боры. Срывающийся с гор ветер создает сильно пульсирующее и неравно­ мерное давление на ледяной покров. Под ним возбуждаются волны, которые в свою очередь влекут за собой возникновение ледовых волн различных периодов, амплитуд и длин, распространяющихся в разные стороны. Короткие и высокие (до 10— 15 см) ледовые волны вызывают разлом монолитного льда, не имеющего сквозных трещин, что наблюдали В. М. Сокольников и др. на оз. Байкал.

В больших озерах в период замерзания могут наблюдаться все первичные формы ледообразования, свойственные рекам (забереги, •сало, внутриводный лед). Образование внутриводного льда харак­ терно для волноприбойных зон больших озер. Местами образуется донный лед. Среди первичных ледовых образований у берегов и на •самих берегах таких озер выделяются: брызговое обледенение, на­ блюдаемое в виде мощных напластований на отвесных скалах; ледя­ ные наплески, образующиеся на пляжах и возникающие при замер­ зании воды, омывающей холодные камни и песок; ледяные валы на отмелых берегах, позже на заберегах, образующиеся под влиянием волнения. Местное название их «сокуи» (на Байкале), «рупасы» (на Онежском озере). Сокуи на Байкале формируются в основном из смерзающихся кристаллов внутриводного льда, выброшенного на отмель. Они достигают высоты до 2—3 м, иногда и выше. Под влия­ нием прибоя шуга иногда приобретает специфические формы в виде