Термический режим озер

Классификация озер по термическому режиму предложена швейцарским озероведом в CIC в. Ф. А. Форелем. В основу классификации положены типы термической классификации в водоемах.

Увеличение температуры воды от дна к поверхности называется прямой температурной стратификацией; уменьшение температуры от дна к поверх-

ности носит название обратной температурной стратификации; а равномер-

ное распределение температуры по глубине называется гомотермией.

Ф. А. Форель подразделил все пресноводные водоемы мира на три груп- пы: 1) полярные (или холодные) с температурой в течение всего года ниже 4°С и с преобладанием обратной температурной ратификации; 2) тропические (или теплые) с температурой в течение всего года выше 4°С и с преобладанием пря- мой температурной стратификации; 3) озера в условиях умеренного климата с температурой выше 4°С и прямой температурной стратификацией летом и тем- пературой ниже 4°С и обратной температурной стратификацией зимой (рис. 43).

Формирование как прямой, так и обратной температурной стратифика-

ции, а тем более трансформация прямой стратификации в обратную и наоборот сопровождается вертикальной циркуляцией вод в озере, т. е. вертикальным пе-

ремешиванием.

В режиме температуры воды в озере выделяют четыре сезона (периода):

весеннего нагревания, летнего нагревания, осеннего охлаждения, зимнего ох-

лаждения.

Зимой подо льдом в озере наблюдается обратная температурная страти-

фикация (рис. 43, в, 1). В поверхностном слое температура близка к 0°С, в при- донном слое – около 3-4 °С (в более мелких водоемах у дна температура не- много ниже).

Рис. 43. Схема температурной стратификации в озерах умеренного климатов:

1 − обратная температурная стратификация зимой; 2 − весенняя гомотермия; 3 − прямая температурная стратификация летом; 4 − осенняя гомотермия; А − весеннее нагревание; Б − летнее нагревание; В − осеннее охлаждение; Г − предзимнее и зимнее охлаждение;

I − эпилимнион, II − металимнион, III − гиполимнион, IV − ледяной покров

В период весеннего нагревания температура воды в поверхностном слое повышается. Этот процесс начинается, когда озеро еще покрыто льдом, и про- должается после схода ледяного покрова. Когда температура поверхностного слоя станет несколько выше температуры нижерасположенных слоев, нару- шится вертикальная плотностная устойчивость вод: Более теплая и более плот- ная вода начинает опускаться, а менее теплая и менее плотная — подниматься к поверхности. Возникшее интенсивное вертикальное конвективное перемеши- вание приводит к выравниванию температуры по вертикали (рис. 43, в, 2), на- ступает весенняя гомотермия (обычно при температуре от 2 до 4°С). В это вре-

мя создаются благоприятные предпосылки и для вертикального динамического

(ветрового) перемешивания. Вода в толще озера может обновляться.

В период летнего нагревания в озере устанавливается прямая темпера- турная стратификация (рис. 43, в, 3). Наиболее высокую температуру приобре- тает поверхностный слой воды – эпилимнион. Ниже этого слоя лежит так назы- ваемый слой температурного скачка – металимнион. Основная же толща озер- ных вод сохраняет относительную невысокую температуру. Этот слой называ- ется гиполимнион. В эпилимнионе температура воды может повышаться до 20-

25°С, в гиполимнионе температура может сохранятся равной 5-6°С. Таким об-

разом, в слое скачка температура может резко изменяться на величину до 20°С

(при этом вертикальные градиенты температуры иногда достигают 8-10°С на 1 м).

В период осеннего охлаждения температура в поверхностном слое пони-

жается. После того как она станет несколько ниже температуры нижерасполо- женных слоев, более плотные воды начинают опускаться вниз, возникает ак- тивное конвективное перемешивание. В результате устанавливается осенняя гомотермия. Как и во время весенней гомотермии, создаются благоприятные условия и для вертикального динамического перемешивания. Вода в придон- ных слоях обновляется. Гомотермия обычно устанавливается при температуре около 4°С, а иногда (при сильном ветровом воздействии на поверхность озера) и при несколько большей температуре (5-6°С и выше).

Наконец, наступает период предзимнего и зимнего охлаждения. В это время температура в поверхностном слое постепенно понижается до темпера-

туры замерзания (0°С для пресных вод), в толще воды устанавливается обрат- ная температурная стратификация, а на поверхности озера образуется ледяной покров. Температура в придонных слоях снижается до 4, а иногда и до 2−3°С, а

в очень мелководных озерах — и до 0,5-1°С.

Но вода на глубинах озера не достигает 0°С и не замерзает, Что предо-

храняет живые организмы от гибели.

Термический режим озер с повышенной минерализацией воды сущест- венно отличается от термического режима пресноводных озер. Летом сильно минерализованные воды могут нагреваться до 50-70°С. Зимой такая вода в по- верхностном слое, не замерзая, охлаждается до значительной отрицательной температуры. У дна же может сохраниться в течение всего года положительная, иногда заметно повышенная температура воды. Термический режим озер с со- лоноватой или соленой водой (водой морской солености) имеет много общего с термическим режимом морей.