Пространственное распределение температуры поверхности воды определяет стадии развития биологических существ. Биологическим летом принято называть период времени, когда температура поверхности воды устойчиво превышает 10°С.
Термический режим озер обусловлен приходом и расходом тепла во времени и распределением его в водной массе и котловине. Тепловой баланс может быть рассчитан в абсолютных значениях составляющих (дж) или в относительных единицах — Дж,/см2 акватории водоема, что позволяет сравнить тепловой режим различных водоемов.
Основным источником прихода тепла в озера является солнечная радиация. Наиболее интенсивно поглощает солнечную радиацию поверхностный слой воды. Опыт показывает, что в озерах с прозрачной водой в слое воды 25 см поглощается 43—59%, а в озерах с повышенной мутностью — 30—80% падающей радиации.
Поэтому, если бы вода в озерах была неподвижной, то нагрев ее происходил бы лишь в самом верхнем слое, проникновение тепла в глубины из-за очень малой теплопроводности воды осуществлялось бы в ничтожных размерах. Но благодаря движению водных масс в озерах активно осуществляется обмен теплом между различными слоями воды по вертикали. В связи с этим суточные колебания температур в озерах прослеживаются на глубине нескольких метров, а годовые обычно захватывают всю водную толщу.
При какой температуре вода в реке и пруду замерзает так, что по ней можно ходить?
Перенос тепла в глубины озера, а, следовательно, и термический режим глубин, связаны с двумя видами перемешивания вод: конвективным — вертикальным обменом частиц воды, связанным с разностью плотностей этих частиц, и фрикционным, возникающим в результате движения водных масс, вызванного, главным образом, ветром.
В результате поступления и отдачи тепла через водную поверхность и перераспределения его в водной массе в озерах наблюдаются различные типы термического режима. Рассмотрим особенности внутригодового распределения температуры в пресных озерах умеренного климата.
Весной, после вскрытия озера, частицы воды в поверхностном слое нагреваются до температур, близких к 4.° С, плотность их возрастает, возникает свободная конвекция, выравнивающая температуры сначала в верхнем слое, а затем во всей водной массе (весенняя гомотермия).
При весенней гомотермии вода озера легко перемешивается ветром и становится однородной не только по температуре, но и по минерализации, мутности, насыщению газами и т. д. Продолжительность и интенсивность весеннего перемешивания чрезвычайно важна для жизни в озере, т. к. в этот период глубинные слои его насыщаются кислородом. Устанавливаясь обычно при температуре 4° С. гомотермия может продолжаться (при сильных ветрах) и при более высоких температурах.
Так, в мелководных озерах ветровое перемешивание может поддерживать ее в течение всего безледного периода. К концу весны верхний слой воды прогревается, разность температуры, а, следовательно, и градиент плотности воды между верхними и глубинными слоями возрастают. В озере устанавливается прямая температурная стратификация, характеризующаяся понижением температуры с глубиной. Наступает летний период годового теплооборота озера. В период летнего нагревания энергии ветра оказывается недостаточно для полного перемешивания водоема и в нем образуются три вертикальные термические зоны.
По термическому режиму озера можно разделить на 3 типа:
Тропические (теплые) озера имеют температуру выше +4.°С в течение всего года.
Полярные (холодные) характеризуются обратной температурной стратификацией и температурой ниже 4.°С в течение всего года, Циркуляцией летом. К полярным относятся озера севера Канады и Сибири, а также озера высоких гор.
Умеренные (смешанные) озера летом характеризуются прямой температурной стратификацией и температурой выше 4° С, зимой— оратной температурной стратификацией и температурой ниже 4° С. К этой группе относятся многочисленные озера в умеренных широтах Европы, Азии, Северной Америки.
Зимний период
При обратной температурной стратификации в результате охлаждения поверхностного слоя ниже температуры замерзания (на несколько десятых градуса) происходит замерзание озера. Чем больше минерализация воды, тем ниже температура замерзания. В озерах соленость воды выше 24,7 %. Обратная температурная стратификация невозможна, так как температура наибольшей плотности воды ниже температуры ее замерзания. Охлаждаясь на поверхности, вода, как более тяжелая, опускается вниз. При этом создаются благоприятные условия для образования донного льда.
Процесс льдообразования на озерах начинается так же, как и на реках, с возникновения заберегов и сала. На небольших озерах забереги и сало быстро смерзаются, и все озера покрываются льдом. На поверхностях больших и глубоких озер, подвергающихся воздействию ветра, образование сплошного ледяного покрова задерживается.
Волны ломают края заберегов и лед, образующийся местами в открытой части озера, возникают плавучие льды и даже целые ледяные поля. Сплошной покров появляется в результате смерзания всех ледяных образований, включая всплывший донный лед. Процесс замерзания больших озер продолжается 30 – 45 дней. Ледостав на озерах в общем наступает на 8 – 10 дней раньше, чем на реках.
Нарастание льда идет снизу и сверху, причем интенсивность нарастания снизу наибольшая в первые дни ледостава (5 – 7 см в сутки). Обладая малой плавучестью, лед под тяжестью снега легко погружается в воду, которая, поднимаясь по трещинам, пропитывает снег и замерзает. Происходит нарастание льда сверху. В результате лед может состоять из нижнего «озерного» льда сверху.
В результате лед может состоять из нижнего «озерного» льда, чистого и прозрачного, и верхнего «наслуза», мутного и беловатого, образующегося из снега. Толщина льда на озерах достигает 200 см. У берегов озер лед обычно толще, чем в средней части. Лед и особенно покрывающий его снег делают практически невозможным теплообмен между водной массой и атмосферой.
Вскрываются озера в результате постепенного таяния сначала снега, затем находящегося под ним льда. Лед становится пористым и дробится, по краям озера образуются забереги. В бессточных озерах лед тает на месте, в сточных – часть льда выносится реками. Вскрытие озер происходит на 8 – 15 дней позднее, чем вскрытие рек.
В незамерзающих озерах умеренных широт охлаждение продолжатся в течении всей зимы и минимальной температура воды бывает перед началом весеннего нагревания. Охлаждение обычно происходит в условиях сильного ветрового перемешивания, поэтому температура во всей толще воды опускается до 2 – и ниже.
В очень глубоких озерах полного перемешивания воды не происходит, например оз. Байкал обратная стратификация устанавливается в слое 200 – 250 м, глубже – всегда прямая стратификация, и на глубине 1600 м вода имеет температуру наибольшей плотности. С увеличением давления температура наибольшей плотности воды понижается, поэтому на большей глубине в Байкале она равна.
Большим своеобразием отличается термический режим соленых озер. При высокой солености конвективное перемешивание вызывается в большей степени солевыми различиями в плотности, чем температурным. Ветровое перемешивание затруднено повышенной плотностью воды. Летом вода прогревается до 50 – , зимой охлаждается до и ниже.
Годовые амплитуды колебания температуры достигают 80 – . В зависимости от температуры наиболее минерализованной (наиболее плотной) воды, опускающейся на дно, в озере в любой сезон может возникнуть только прямая или только обратная стратификация. Глубокие соленые озера умеренной зоны имеют на дне воду с температурой, соответствующей зимним температурам на поверхности.
29. Химический состав озёрных вод. Минеральные озёра. Их образование
Воды озер, как и другие природные воды, характеризуются различным химическим составом и разной степенью минерализации.
По составу солей (по преобладающему аниону) воды озер подразделяют на три класса: гидрокарбонатные и карбонатные, сульфатные, хлоридные. В каждом классе по преобладающему катиону выделяют три группы: кальциевая, магниевая и натриевая. В распределении озер по химическому составу прослеживается географическая зональность, обусловленная условиями увлажнения.
По степени минерализации озера подразделяются на пресные (S менее 1 ‰), солоноватые (1-24,7‰), соленые (24,7-47‰) и минеральные (более 47‰) (например, Байкал – 0,1‰, Каспийское – 12-13‰, Большое Соленое – 137-300‰, Мертвое море 260-270‰, в отдельные годы до 310‰). Степень минерализации озер может быть различной в разных частях: пониженной соленостью отличаются те части озера, в которые впадают реки.
Так, в бессточном озере Балхаш, расположенном в аридной зоне, в западной части, куда впадает река Или, вода пресная, а в восточной части, которая соединяется с западной лишь узким (4 км) неглубоким проливом, вода солоноватая. При перенасыщении озер из рассола – рапы соли начинают выпадать в осадок, происходит их кристаллизация. Такие минеральные озера называют самосадочными, часто они представляют собой емкости, уже почти заполненные кристаллической солью (например, Эльтон, Баскунчак). Минеральные озера, в которых откладываются пластичные тонкодисперсные илы, известны как грязевые (например, лечебные водоемы близ Евпатории и др.).
Минеральное озеро — озеро, солёность (минерализация) которого превышает 1 промилле. Вода таких водоёмов отличается резким вкусом и непригодна для питья без дополнительной обработки.
Минеральные озёра подразделяются на солоноватые (от 1 до 25 промилле), солёные (от 25 до 50 промилле) и соляные (свыше 50 промилле).
По химическому составу минеральные озёра делятся на карбонатные (содовые), сульфатные (горько-солёные) и хлоридные (солёные).
В подавляющем большинстве солёные озёра — бессточные водоёмы, находящиеся в засушливом климате. В озёра могут впадать пресные реки, однако, при испарении воды наносимые минеральные вещества оседают.
Уровень озёр может значительно колебаться в зависимости от времени года и погодных условий. При понижении уровня солёность озера повышается, при повышении — понижается.
В минеральных озёрах добывается химическое сырьё: в карбонатных — сода, в сульфатных —мирабилит, в хлоридных — поваренная соль.
Особо выделяются озёра в кратерах вулканов.
Самое большое озеро Земли — Каспийское море — солёное.
Озеро Балхаш в своём роде уникально: часть его содержит пресную воду, часть — солёную.
Известные солёные озёра: Каспийское море, Аральское море, Мёртвое море, Большое Солёное Озеро (крупнейшее солёное в Западном полушарии), Эльтон — крупнейшее в Европе,Баскунчак, Подводное соляное озеро.
Образование М. о. связано с отсутствием стока из озёрной впадины, что ведёт к накоплению солей. Происхождение солей бывает либо морское — в результате обособления отдельных участков моря (лиманы, обособившиеся заливы и т. п.), либо континентальное — соли приносятся стоком материковых вод.
Химич. состав воды М. о. зависит от геологии, условий образования озёрной впадины, характера окружающих горных пород, особенностей питания озёр и от гидрометеорологич. режима района их местонахождения. Концентрация воды не остаётся неизменной.
Её колебания происходят как в результате изменения физико-географич. условий (т. е. в течение длительного времени), так и вследствие сезонных явлений — годового хода поступления воды в озёра, изменения температуры, испаряемости и т. д. При образовании льда происходит увеличение концентрации раствора, т. к. большая часть солей остаётся в растворе. При достижении предела растворимости происходит выпадение солей в определённой последовательности. По мере роста солесодержания вод осаждаются в первую очередь карбонаты (гл. обр. карбонаты кальция). При дальнейшем росте солесодержания в осадок выпадают сульфаты и в наиболее минерализованных озёрах в солевом составе преобладают хлораты. При уменьшении солесодержания процесс растворения осадков идёт в обратном порядке.
Заметную роль в химии, режиме М. о. играет солевой обмен между водной массой и грунтом.
М. о. служат источником получения поваренной соли, сульфата натрия, соды, бора, иода и др. Иловатые донные осадки нек-рых М. о. являются ценным лечебным средством, применяемым в медицине (лечебные грязи).
Источник: infopedia.su
Экология СПРАВОЧНИК
В глубоких и больших по площади озерах, подверженных действию ветра и обладающих большими теплозапасами, образованию льда предшествует сравнительно длительный период переохлаждения достаточно мощного слоя воды. Ветер, кроме того, механически препятствует формированию ледяного покрова, разрушая его. Известны случаи, когда ветер разламывал лед толщиной до 20 см (оз.
Ильмень) и даже свыше 30 см (оз. Байкал). Взлом ледяного покрова на Байкале происходит под влиянием штормов типа боры. Срывающийся с гор ветер создает сильно пульсирующее и неравномерное 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.[ . ]
С накоплением в озере ледового материала возникает ледоход — свободно переносимый ветром и течениями плавающий лед. Специфической формой плавучих льдов в большом озере, так же как и в морях, являются блинчатый лед и ледяные поля, оторвавшиеся, от берегового припая. Формирование ледостава, так же как и возникновение ледохода, происходит сначала на мелководье, в заливах и бухтах.
Период замерзания больших озер растягивается на два-три месяца (Онежское, Ладожское, Байкал). Эти озера сплошь покрываются льдом только в январе. Отдельные глубокие плёсы в озерах Ладожском, Телецком, Онежском в теплые зимы не замерзают. Озеро Севан замерзает только в суровые зимы, оз. Иссык-Куль не замерзает.[ . ]
Малые озера замерзают спустя несколько дней после перехода температуры воздуха через 0° С к отрицательным значениям. Обычно ледостав возникает путем смерзания заберегов. При резком похолодании пруды и озера (с небольшими площадями и глубинами) покрываются ледяной коркой в течение одной ночи. В последующие морозные дни происходит интенсивное нарастание льда.[ . ]
Замерзание большей части озер на Европейской территории СССР в среднем, по данным наблюдений, происходит начиная с конца октября — начала ноября (Кольский полуостров, Северный Край) до середины декабря (Западная Украина, Молдавия).[ . ]
Источник: ru-ecology.info
При каком морозе замерзает озеро?
На этот вопрос дать простой ответ не получится, поскольку на этот процесс влияет несколько факторов:
- глубина озера (самая главная), объем воды в озере,
- проточность воды в озере (стоячая вода замерзает быстрее),
- сила мороза (значение минусовой температуры),
- продолжительность морозов.
В целом же можно точно определить, что для стоячей воды один день морозов добавляет такую толщину льда:
- минус 5 — полсантиметра,
- минус 10- 1,2 сантиметра,
- минус 15 — 1,7 см,
- минус 20- 2,3 см,
- минус 25- 2,9 см,
- минус 30 — 3,4 см,
- минус 35 — 4 см,
- минус 40 — 4,6 см.
Так что ориентируясь на эти показатели можно просчитать глубину промерзания воды.
Но в целом вода в водоемах зимой не замерзает, поскольку сохраняет относительное тепло, во многом благодаря своему большому объему. Да и рыбе ж надо где-то пережить зиму- она прячется в нижних слоях, которые не промерзают.
Источник: www.bolshoyvopros.ru
За сколько дней замерзает озеро
Подскажите пожалуйста. За сколько дней замерзает озеро при минусовой температуре. Сколько нужно градусов, сколько дней и какая толщина льда образуется за это время.
Дополнен 8 лет назад
Озеро размером в ширину 180м, в длинну 700м, глубина 20м. За сколько дней при минус 10*С температуре образуется леденая корка размером в 20см?
Лучший ответ
Осенью вследствие увеличения охлаждения озера на поверхности конвекция захватывает с каждым днем все более и более глубокие слои, постепенно понижая температуру всего слоя, охваченного ею, пока вся толща воды озера не охладится до температуры, близкой к 4°, т. е. соответствующей ее наибольшей плотности. С приближением к этому времени конвекционное движение ослабевает, и поверхностный слой начинает охлаждаться ниже 4°, т. е. становится легче лежащих под ним слоев, и с этого момента его охлаждение идет очень быстро, так как охлаждается только тот же самый слой. Едва температура поверхностного слоя опустится ниже 0° на 0°,01 — начинается его замерзание. Таким образом, в пресноводном бассейне, после того как поверхностный слой охладился ниже 4°, т. е. до температуры наибольшей плотности, наступает скоро замерзание, потому что дальнейшее охлаждение поверхностного слоя делает его все легче и легче ниже лежащих, так как температура замерзания лежит ниже температуры наибольшей плотности.
Прежде нежели перейти к описанию замерзания бассейнов с соленой водой, необходимо указать, что при замерзании морской воды только часть некоторых солей, находящихся в ней в растворе, переходит в лед, из нее образовавшийся; другая же часть солей при этом переходит в раствор, увеличивая собой соленость, а следовательно, и плотность поверхностной воды. Уже одно это обстоятельство вносит в процесс замерзания морской воды большое усложнение сравнительно с замерзанием пресной воды. Очевидно, увеличение солености поверхностного слоя способствует поддержанию и усилению конвекционных движений и тем самым задерживает замерзание. Это и есть первая причина.
Второй причиной, замедляющей замерзание морской воды, является ее соленость, вследствие чего температура замерзания всегда ниже 0°, и чем соленость больше, тем она ниже, как это видно из следующей таблицы.
Источник: otvet.mail.ru
Зимнее волшебство или когда замерзает Байкал
Озеро Байкал пользуется спросом круглогодично. Одни приезжают полюбоваться его красотами летом, чтобы насладиться природой, чистой водой и погреться на солнце. Другие предпочитают узнать обратную сторону Байкала — заснеженные горы, чистейший голубой лед и морозный воздух.
Вопрос о том, когда именно начинает замерзать озеро и происходит ли это вообще, интересует многих путешественников и любителей местных красивых туристических зон.
Застывает ли вообще озеро?
В том, что Байкал действительно застывает, не приходится сомневаться.
Десятки туристов посещают это место в зимнее время ради наслаждения местными пейзажами и прогулок по ледникам.
Многие летят сюда ради празднований важных событий, для красивых фотосессий и просто интересных воспоминаний.
Множество снимков, находящихся на просторах сети, подтверждают это. Но перед планированием путешествия следует узнать, когда именно это замерзает Байкал, и какие нюансы стоит знать тем, кто ранее никогда не посещал озеро.
Происходит это зимой или нет?
Байкал считается одним из крупнейших озер, поэтому от начала первых морозов до полного застывания воды проходит большой промежуток.
Ледостав на озере начинается в декабре, до полнейшего замерзания проходит около 1,5-2 месяцев. Все зависит от общей погоды в конкретный период времени.
Если зима была необычайно холодной, то вода может покрыться толстым слоем льда уже в начале января.
Замерзание начинается, как только температура воздуха становится ниже 0°С. Это касается всего озера, кроме истоков Ангары, где даже в самые сильные морозы температура воды остается на уровне выше 0°С. Длительное замерзание объясняется смешением вод различной температуры.
Байкал всегда застывает целиком, но 20-километровый участок у истока Ангары остается с открытой водой круглый год.
Если в планах посещение Байкала, то имеет смысл ехать ближе к концу января или началу февраля. К тому времени озеро покрывается безопасным слоем льда, по которому можно ходить без риска провалиться в воду.
Как формируется лед?
Начало формирования льда зависит от температуры в конкретный сезон. Если погода держится на отметке не выше -20°С, то покров нарастает со скоростью до 4-7 см в сутки. На срок также влияет снежный покров.
В октябре еще держится относительно теплая температура, поэтому воды Байкала остаются свободными, лишь берега покрываются первым снегом.
В ноябре чаще всего земля возле воды уже укутана снежным покровом, в то время как озеро еще не спешит покрываться ледяной коркой. Лишь с начала декабря тонкий слой льда начинает постепенно покрывать водную гладь, начиная от берега. На прибережных камнях уже имеются ледяные шапки.
Лед нарастает постепенно, но и держится потом долго. Если зима выдалась морозной, то Байкал быстро покрывается слоем льда вплоть до 2,5 м и держится в подобном состоянии вплоть до апреля.
Теплой зимой ледяной период существенно сокращается. Южная часть Байкала остается подо льдом от 4 до 4,5 месяцев, северная часть 6-6,5 месяцев.
Характеристики
Несмотря на свою прозрачность и внешнюю хрупкость, покров на озере обладает высокой прочностью. В феврале — марте начинается самый сезон туристического наплыва на озеро, люди со всех краев света едут полюбоваться величием этого места.
Толщина льда в среднем составляет от 2 до 2,5 метров. Когда ледяной нарост достигает 40 см, он уже способен выдерживать вес до 17 тонн. Человек безопасно может передвигаться по льду, когда его размер достигает 20 см.
Благодаря подобным характеристикам, на озере в зимний период открываются автомобильные переправы. Это существенно облегчает передвижение, людям не приходится кататься в объезд.
Байкальский лед славится тем, что сквозь него можно даже рассмотреть дно и водных обитателей. Нередко путешественники арендуют квадроциклы и снегоходы, чтобы рассмотреть лед в разных участках озера.
На протяжении всего зимнего периода наледь изборождена мелкими и крупными трещинами. Они образуются благодаря течению и перепадам температур, в разное время суток трещины могут отличаться размером.
Какие есть виды?
Нарастание льда на Байкале происходит постепенно:
- Сначала образуется тонкая корочка, которая легко разбивается волнами. Остатки льда местные жители называют «сало».
- Когда на озеро надвигаются морозы, у берегов быстро начинают образовываться «забереги», так называемые узкие полоски льда, которые намерзают при накате волн на берег.
- От постоянных водных брызг на камнях и скалах образуются ледяные наросты, которые местные жители прозвали «сокуи».Сокуи чаще всего появляются на отмелях: при первых морозах, когда вода начинает быстро охлаждаться, первым делом она замерзает около берегов. Если на зиму пришлось много метелей и снежных ветров, то сокуи будут преследовать путников на каждом шагу. Вдоль сокуев, в зонах прибоя и там где отмель, можно встретить ледяные наросты, которые встречаются только на Байкале, их называют «сопками».
- В большом количестве на Байкале можно встретить плавучий лед, называющийся «осенец». Он белесый и с неровной поверхностью, считается наиболее прочным на всем озере.
- Помимо «осенца» путники могут встретить «колобовник». Это ледяная корка, состоящая из глыб осеннего льда, скованных прозрачным морозным наростом. «Чашечный» и «тарелочный» лед также образуется в ранний период, когда озеро еще не покрылось основательно. Эти виды схожи с «колобовником», но их отличает большая толщина наростов.
В каких местах лучше смотреть на замерзающий водоем?
Большинство туристов единогласно во мнении, что самый красивый лед можно увидеть на Ольхоне.
Официальное открытие переправы на остров приходится на середину февраля, именно тогда начинается основной наплыв туристов.
Ледяной покров на Ольхоне отличается прозрачностью, через него можно понаблюдать водных обитателей или просто всматриваться в темную глубину. Самое оптимальное время для посещения: с 10 февраля по 10 марта. Позднее в этой местности начинаются метели, лед тускнеет и уже не выглядит так красиво.
Вариантов проживания на Ольхоне почти нет, поэтому все туристы останавливаются в поселке Хужир.
Каждый год Байкал замерзает по-разному, структура и толщина льда меняется, поэтому находить конкретные места гидам и туристам приходится ежегодно по-новому. Практически гарантированно увидеть прозрачный лед с мистическими трещинами можно со стороны урочища Узуры.
Добраться до этой точки непросто, придется передвигаться на внедорожнике вдоль леса, сильная тряска в течение часа может вымотать любого, но зрелище того стоит.
Узуры — лучшая местность для встречи рассвета или заката. Здесь потрясающие пейзажи, практически лучшие на всем Байкале. Ледяные торосы в лучах рассветного солнца впечатлят любого.
Красивый лед нередко находится возле мыса Шунтэ. Там он чаще всего покрыт большим количеством трещин и имеет пузыристые застои под толщиной, но от этого не становится менее красивым.
Полезное видео
Посмотреть, как выглядит Байкальский лед, когда он замерз, можно в видео:
Заключение
Путешествие на Байкал зимой оставляет воспоминания на всю жизнь, независимо от мест, которые планируется посетить. Природа Байкала славится своим могуществом и красотой в зимний период, поэтому длительная подготовка и дорога стоят того, чтобы однажды увидеть своими глазами прозрачный Байкальский лед.
Источник: o-vode.net