WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 37 |

В течение года наблюдаются два максимума волнения – первый сразу после вскрытия и очищения озера ото льда (май–июнь), а второй – в осенний период. Июнь–июль – наиболее спокойная часть навигационного периода. Почти в 80 % этого времени отмечается штиль и слабое волнение (высота волн менее 0,5 м). Подавляющее число летних штормов наблюдается во второй половине августа и сентябре, при этом высота волн достигает в Среднем Байкале 4,0–4,5 м. Октябрь–декабрь – наиболее штормовой и наиболее опасный по волнению отрезок времени. Волнение наблюдается почти непрерывно и развивается быстро. В этот период отмечаются самые высокие волны (более 5 м) (Байкал: атлас, 1993).

Каждый из основных байкальских ветров имеет свои особенности воздействия на волнение (Брянский, 1989).

Верховик образует значительное волнение в открытой части Среднего и Южного Байкала, в Чивыркуйском заливе и Малом Море. Култук формирует сильное волнение в средней и особенно северной части озера, образуя сильный прибой у восточных берегов о. Ольхон, у наветренных берегов Ушканьих островов, в Баргузинском заливе, у Нижнеангарска, а также на южном побережье от Мысовой до Посольска. Горные ветры вызывают наибольшее волнение у юго-восточной части побережья, в Малом Море – у наветренных берегов о. Ольхон.

Шелонник – единственный ветер, развивающий волнение у западного побережья, особенно на участке от Маритуя до Ольхонских ворот.

БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ Для Байкала характерно образование сложного волнения, так называемой толчеи, возникающей при столкновении двух противоположных по направлению волнений.

Байкальские волны обладают огромной разрушительной силой. Вдоль Кругобайкальской железной дороги волнами неоднократно разрушались мощные железобетонные берегоукрепительные сооружения. На отдельных участках берегов, где происходит абразия ледниковых отложений, волны перемещали глыбы весом 4–6 т.

Прозрачность вод. Для определения прозрачности воды в озерах, водохранилищах, морях пользуются белым металлическим диском диаметром 30 см (диск Секки). Диск опускают с судна с помощью лебедки в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина считается величиной «условной прозрачности».

В настоящее время широко используются электронные прозрачномеры, которые позволяют фиксировать и записывать прозрачность на различных глубинах.

Наблюдения над прозрачностью Байкала ведутся с начала прошлого столетия и продолжаются в настоящее время. Условная прозрачность воды зависит от коэффициента отражения белого диска, характера освещенности, оптических характеристик воды и т. д. Результаты наблюдений показали, что прозрачность байкальских вод имеет временную и пространственную изменчивость. В глубоководных районах озера, по данным П. П. Шерстянкина, в годовом ходе прозрачности наблюдается два максимума (июнь-июль и декабрь-январь) и два минимума (март-апрель и август-сентябрь). Максимумы связаны с интенсивным вертикальным перемешиванием поверхностных вод с прозрачными глубинными в периоды весенней и осенней гомотермии, а минимумы вызваны интенсивным развитием в верхних слоях фитопланктона и устойчивой плотностной стратификацией, которая образуется летом и зимой (рис. 3.6). На мелководьях и заливах годовой ход прозрачности сглаживается (Байкал: атлас, 1993).

Самая высокая прозрачность отмечается в районах наибольших глубин и достигает 40 м, причем с глубиной прозрачность возрастает. По величине максимальной прозрачности Байкалу принадлежит ведущее место среди всех озер мира. Более прозрачными являются моря.

Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек Рис. 3.6. Годовой ход условной прозрачности (Байкал: атлас, 1993).

Линии: верхняя – максимальная, средняя – средняя, нижняя – минимальная Эталоном самой высокой прозрачности считались воды Саргассова моря (65 м), однако появились газетные публикации, что самая высокая прозрачность обнаружена в Южной Атлантике у берегов Антарктиды в холодных водах моря Уэдделла, где диск Секки исчез из виду на глубине более 80 м.

Самая низкая прозрачность на Байкале (до 1 м) зафиксирована в нескольких километрах от дельты Селенги. Это связано с большой мутностью речных вод особенно в периоды половодий и паводков.

В целом же, высокая прозрачность Байкала связана с малым содержанием в его воде взвешенных и растворенных веществ, а также за счет существования некоторого Механизма Самоочищения и Самосохранения (МСС) байкальских вод. Самое распространенное биологическое объяснение этого механизма заключается в том, что микроорганизмы, особенно зоопланктон и, в частности, рачки эпишура в процессе жизнедеятельности профильтроБАЙКАЛОВЕДЕНИЕ вывают через себя в 10–15 раз больше воды, чем годовое ее поступление из всех притоков Байкала.

Другая точка зрения гидрофизическая. Не отвергая биологическое объяснение, считается, что высокая прозрачность вызвана интенсивным вертикальным водообменом, т. е. вентиляцией придонных вод поверхностными за счет фронтов океанического типа, своеобразных подводных водопадов, которые с большой скоростью, от 70 м в сутки в период ледостава и до сотни метров в сутки в период открытой воды, устремляют поверхностные водные массы, содержащие муть, взвешенные вещества и антропогенные загрязнения в придонные области, где эти вещества оседают на дно (Шерстянкин, 1997, 2000).

3.5. Термический режим воды в озере Для большинства озер, в том числе и Байкала, главными приходными составляющими теплового баланса являются солнечная радиация, теплообмен с атмосферой, принос тепла с речным стоком, выделение теплоты при конденсации водяного пара и при ледообразовании. Расходная часть теплового баланса – это эффективное излучение, передача тепла в процессе турбулентного теплообмена в атмосферу, затраты тепла на испарение, таяние льда и тепловой вынос с речными водами.

Передача тепла от поверхности на глубину и наоборот происходит вследствие механического перемешивания и конвекции.

Перемешивание, в свою очередь, вызывается волнением и течениями. Конвекция возникает в результате превышения плотности вышележащих слоев над плотностью нижележащих.

Сезонное изменение составляющих теплового баланса обеспечивает накопление тепла водной толщей Байкала с марта до второй половины сентября и расход тепла в остальную часть года (Верболов и др., 1965).

Следует отметить, что, несмотря на значительную площадь озера (31 500 км2), она относительно невелика по сравнению с глубинами и большим объемом воды в Байкале (23 000 км3), поэтому влияН. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек ние солнечной радиации, турбулентного теплообмена и тепловой приточности рек здесь несколько снижено относительно других озер.

Наиболее полные исследования, посвященные изучению температуры вод Байкала, были выполнены Л. Л. Россолимо и опубликованы в 1957 г. в книге «Температурный режим озера Байкал».

В ней обобщен огромный объем материалов наблюдений за температурой воды в озере, начиная с исследований Раде, Дыбовского, Годлевского и других, дан критический анализ всех предыдущих работ, посвященных этой тематике. Обстоятельные сведения о температурном режиме Байкала имеются также в работах В. И. Верболова и М. Н. Шимараева.

3.5.1. Температура воды поверхностного слоя Распределение температуры воды по акватории Байкала носит неравномерный характер. Её максимальные значения отмечаются в августе, составляя в открытых районах озера 8–11 °С. У берегов она повышается, достигая 15–16 °С. Отепляющее влияние на воды прибрежных участков оказывает тепловой сток крупных и средних рек. В связи с этим температура воды в придельтовых участках рек, а также в хорошо прогреваемых мелководных заливах – Баргузинском, Чивыркуйском, Провале, Посольском Соре, Мухорском и других может превышать 20 °С. Минимальные температуры в поверхностном слое обычно приурочены к январюфевралю и составляют 0,2–0,5 °С (рис. 3.7). Определенную роль на температурный режим прибрежных участков оказывает ветровая деятельность, приводящая к сгону поверхностных вод и подъему более теплых или холодных глубинных. Однако эти изменения температур имеют небольшую продолжительность.

Средняя годовая температура на поверхности воды равна 4,0 °С.

Суточный ход температуры воды выражен слабо, его амплитуда даже вблизи берега не превышает 0,5 °С и уменьшается по мере удаления от него.

БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 3.7. Распределение температуры поверхности воды с июня по декабрь (Верболов и др., 1965) 3.5.2. Распределение температуры воды по глубине Проникновение тепла вглубь в основном происходит за счет течений. Они вызывают циркуляции, охватывающие слои воды до нескольких сот метров, что приводит к интенсивному смешиванию водных масс. Кроме того, важную роль в вертикальном перераспределении тепла играют плотностные перемешивания, возрастающие при установлении в поверхностном слое температуры наибольшей плотности (4 °С).

В Байкале, как и во многих озерных водоемах умеренного пояса, в годовом цикле распределения температуры с глубиной выделяется четыре периода: весеннего и летнего нагревания, осеннего и зимнего охлаждения. Однако благодаря громадной водной массе Байкала, медленно нагревающейся и охлаждающейся, сроки наступления различных стратификаций температур запаздывают в среднем на два месяца по сравнению с озерами, расположенными в аналогичных физико-географических условиях.

Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек Период весеннего нагревания начинается в марте еще при ледоставе за счет прогрева поверхностного слоя воды, благодаря проникающей под лед солнечной радиации и частично от более теплых глубинных вод. Столь раннее прогревание особенно характерно для участков льда, лишенных снежного покрова. Процесс весеннего нагревания продолжается и после вскрытия Байкала. Когда температура поверхностного слоя приближается к 4 °С, нарушается вертикальная устойчивость вод. Наиболее плотная и более теплая вода начинает опускаться, а менее плотная и менее теплая – поднимается к поверхности. Возникшее интенсивное вертикальное конвективное перемешивание приводит к выравниванию температуры по глубине и наступает весенняя гомотермия, охватывающая весь деятельный слой 200–300 м. Гомогенное распределение температур по данным наблюдений на рейдовых вертикалях приурочено обычно к июню. Величины температур в это время находятся в пределах 3–4 °С (прил. 4, рис. 3.8).

Маритуй Бол. Ушканий остров 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 C C 0 350 Танхой Лиственничное 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 C C 0 50 100 150 200 250 300 300 350 Рис. 3.8. Распределение температуры воды с глубиной в различные сезоны года:

1 – обратная стратификация, 2 – весенняя гомотермия, 3 – прямая стратификация, 4 – осенняя гомотермия (Верболов и др., 1965) Глубина, м Глубина, м Глубина, м Глубина, м БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ В период летнего прогрева в Байкале устанавливается прямая температурная стратиграфия: наиболее высокую температуру приобретает поверхностный слой воды – эпилимнион. Ниже этого слоя на глубинах от 5–10 до 150–200 м располагается так называемый слой температурного скачка – металимнион. Основная же толща озерных вод – гиполимнион имеет относительно низкую температуру (3,5–4,0 °С).

Период осеннего охлаждения характеризуется установлением гомотермии с температурой около 4 °С в 200–300-метровом слое.

Лишь в ноябре, как и при весенней гомотермии, создаются благоприятные условия для вертикального конвективного перемешивания путем опускания на глубину более плотных поверхностных вод.

Зимой наблюдается обратная стратификация температур.

После образования ледяного покрова в поверхностном слое воды (0–5, 0–10 м) устанавливается наиболее низкая температура (от 0,2 до 0,5 °С). Вглубь до 150–300 м температура возрастает, достигая 3,5–3,8 °С, а затем у дна понижается до 3,2–3,4 °С (Россолимо, 1957; Верболов и др., 1965). Следует отметить, что на вертикальное распределение температуры воды в глубинных слоях оказывает влияние эффект уменьшения температуры наибольшей плотности воды с возрастанием давления. Так, например, на глубинах 1000 и 1500 м температуры наибольшей плотности, соответственно, будут равны 3,30 и 2,94 °С.

Анализ температурного режима Байкала позволяет выделить следующие основные закономерности:

а) различие в ходе среднемесячных температур в прибрежных и открытых частях озера;

б) наличие в водной части Байкала верхнего деятельного слоя, мощностью до 250 м, где отмечается изменчивость температур в течение года;

в) отсутствие колебаний температур в глубинном слое, где они всегда ниже температуры наибольшей плотности (4 С).

Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек 3.6. Ледовый режим Изучение ледового режима производится как в целях обеспечения отраслей народного хозяйства и населения информацией о состоянии ледовой обстановки, так и в научных целях, так как ледовые явления тесно связаны с температурой, ветром, волнением и течениями. Продолжительность ледостава, состояние льда определяют сроки навигационного периода и возможности автотранспортного сообщения зимой. Кроме того, знание ледового режима необходимо для правильной эксплуатации гидротехнических сооружений.

Началом систематических стационарных наблюдений за ледовым покровом Байкала следует считать 1869–1876 гг. Организаторами этих наблюдений в Култуке являлись Б. И. Дыбовский и В. А. Годлевский. Ими сделано детальное описание вскрытия и замерзания Байкала, установлена зависимость между толщиной льда и мощностью лежащего на нем снега.

С 1894 г. по инициативе А. В. Вознесенского начали проводиться регулярные наблюдения за ледовым режимом на некоторых гидрометеорологических станциях. Большая заслуга в изучении ледовых явлений на озере принадлежит В. Б. Шостаковичу, который посвятил этой теме более десятка работ, а также Г. Ю. Верещагину, разработавшему новые методы исследования ледовых образований. Наиболее полно изучен ледовый режим В. М. Сокольниковым, что нашло отражение в его многочисленных работах (Верболов и др., 1965). Эти материалы использованы авторами при написании данной главы.

При характеристике ледовых явлений рассмотрим три стадии – замерзание, ледостав и вскрытие.

3.6.1. Замерзание Как отмечалось в предыдущей главе, в осенне-зимний период воды Байкала из-за своей громадной массы долго сохраняют тепло, поэтому важной особенностью водоема является его позднее замерзание.

БАЙКАЛОВЕДЕНИЕ Как известно, для образования льда из воды необходимы ее переохлаждение, наличие в воде ядер кристаллизации и отвод скрытой теплоты замерзания ото льда.

Одним из первых явлений на озере, способствующих ледообразованию, можно считать снежуру (снежная каша), которая образуется при интенсивном снегопаде на поверхность охлажденной воды, не позволяющей снегу таять.

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 37 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.