Байкал температура воды в июле. Что такое гомотермия

Какова среднегодовая температура воды на поверхности озера?

Около 4 °С, но в разных районах в открытой части Байкала она различна, хотя отклонения от средних величин сравнительно невелики. В мелководных районах и заливах среднегодовая температура поверхности вод выше чем в открытом озере, за счет более сильного летнего прогрева. Однако даже в заливах, как и в открытом водоеме температура поверхностных вод неустойчива и может быстро изменяться от крайне высоких значений до самых низких. Например, в районе Селенгинского мелководья в июле наивысшая температура бывает 22,2 °С, а наимень-шая — 6,4 °С. В открытом озере, в районе Лиственничное — Танхой, в июле наивысшая температура - 16,3 °С самая низкая - 4,2 °С.

Какова температура воды у дна Байкала?

В разных котловинах озера она неодинакова, так как глубины их различны. В районе самых больших глубин температура воды у дна - 3,2 °С. Примерно такая же температура на дне океана.

При какой температуре замерзает вода Байкала?

При температуре, близкой к нулю

Может ли вода в озере иметь отрицательную температуру?

В большой массе пресная вода при нормальных усло-виях не может иметь отрицательной температуры. Однако в Байкале на мелководьях, так же, как и в быстрых реках на перекатах, вода иногда охлаждается до отрицательных температур - до тысячных и даже сотых долей градуса ниже нуля. В этих условиях возникает донный и внутри-водный лед.

Какова температура воды под ледовым покровом?

Непосредственно под ледовым покровом вода Байкала, изка к О °С и обычно не превышает 0,1-0,2 °С. С глуби-°"температура повышается, и уже на глубине 2 м от кромки льда температура воды может быть около 0,5 °С.

При какой температуре вода имеет максимальную плотность?

Плотность дистиллированной воды максимальна при нормальном атмосферном давлении и при температуре 4,0 °С.

В каком диапазоне изменяется температура воды в Байкале?

В открытом Байкале температура поверхностного слоя воды изменяется от 14-15 °С (в августе) до 0 °С (замерзание в декабре-январе). В прибрежных участках при нагонах температура иногда может достигать 16-17 °С, в основном, под восточным берегом. В заливах и ссорах она повышается летом до 22-23 °С. Зимой все заливы замерзают обычно почти на месяц раньше, чем открытый Байкал.

Где в Байкале самая холодная вода?

В открытой части средней котловины, с восточной стороны острова Ольхон, в районе самых больших глубин.

Где наблюдаются максимальные температуры воды на поверхности Байкала?

На перемычке между южной и средней котловинами озера; в придельтовых участках крупных рек (Селенга, В. Ангара); в южной оконечности Байкала, в районе пос. Култук, а также в заливах Баргузинском, Чивыркуйском, Провале, Посольском соре, в южной части Малого Моря (в заливе Мухор) и др. Во всех этих районах температура может достигать 22-23 °С.

Какова суточная амплитуда температуры воды на поверхности Байкала?

Она зависит от состояния неба и атмосферы. В летнее время при штилевой погоде и пасмурном небе суточные колебания не превышают 0,5 °С. При ясной солнечной погоде температура днем в самом поверхностном слое может повышаться на 1-2 °С. При штормовой погоде, когда происходит интенсивное перемешивание, а также сгонах и нагонах воды, суточные колебания температуры воды могут достигать 10-12 °С.

Где наблюдается самая большая изменчивость температуры поверхностных вод в Байкале?

По сезонам самая большая изменчивость воды там, где летом происходит самый высокий ее прогрев. Ее амплитуда достигает 20-22 °С. Это бывает обычно в придельтовых участках крупных потоков, а также в заливах Чивыркуй-ском, Мухоре, Провале, Посольском Соре и др.

Увеличивается или уменьшается средняя годовая температура воды в Байкале?

Изменение происходит в незначительных пределах, всего на десятые доли градуса. Однако и этого достаточно для того, чтобы сроки замерзания и вскрытия озера заметно изменились. Так как расчет средней годовой температуры довольно затруднителен, то о его изменении судят по срокам вскрытия и замерзания. С 1880 г. началось потепление в районе Байкала, сопровождающееся более ранними вскрытиями озера ото льда и более поздними его замерзаниями по сравнению с предшествующим периодом с 1800 по 1880 гг. Это потепление совпадает с общим потеплением климата северного полушария, в том числе и Арктики.

Как изменяется температура воды в Байкале с глубиной?

Летом вода с глубиной становится холоднее, зимой -теплее. Наиболее значительны колебания температуры воды до глубины 10-12 м, где заметны суточные ее изменения. От 10—12 до 200—250 м, то есть до слоя температурного скачка, температура более стабильна и изменяется, главным образом, по сезонам. В слое температурного скачка она изменяется резко, падает летом и повышается зимой. Ниже термоклина температура почти постоянна.

Какова температура воды у дна наибольших глубин Байкала?

Теоретически вода у дна на самой большой глубине должна находиться в состоянии наибольшей плотности для данных условий и иметь температуру 0,66 °С. Фактически же температура воды у дна оказалась выше на 2,43 °С и равна 3,09 °С.

Влияет ли глубинной тепло Земли на температуру воды в Байкале?

В придонных слоях в Байкале температура воды, как уже было сказано, около 3,2 °С. Повышение ее на 0,28 °С относят за счет подогрева глубинным теплом Земли. В океанах такой подогрев может иметь место во впадинах глубиной более 3500 м, температура воды при этом повышается не более чем на 0,5 °С. Не следует забывать, что Байкал является активной тектонической зоной, где движение земной коры идет и сейчас, о чем свидетельствуют почти ежедневные землетрясения и многочисленные выходы глубинных термальных вод

Кто первым осуществил и где проводились глубоководные исследования температуры воды?

В 1871 г. Б. И. Дыбовский и В. Годлевский измеряли температуру воды в районе Култукского залива напротив Шаманского мыса на глубине 90 м. В 1876 г. они повторили измерения на глубине 1320 м в южной котловине Байкала. В 1925 г. такие измерения были проведены Г. Ю. Верещагиным.

Что такое прямая и обратная стратификация?

Это расслоение толщи воды с различной температурой. При прямой стратификации по мере углубления температура воды снижается, при обратной - с углублением в толщу воды ее температура возрастает. В различные сезоны года вертикальное распределение температуры воды различно. Прямая стратификация воды устанавливается в Байкале с конца июня до конца сентября - начала октября, обратная — с конца ноября до конца мая следующего года, то есть обратная стратификация наблюдается зимой и ранней весной, а прямая — летом и осенью. Прямая и обратная стратификации воды прослеживаются до глубины 250-300 м от поверхности воды в озере.

Что такое гомотермия?

Гомотермия - это такое состояние воды в озере, при котором практически во всей ее толще (во всяком случае в деятельном слое до глубины 250—300 м) устанавливается однородная температура. В этом состоянии как бы отсутствует ее стратификация. Однако данный период характеризуется самым значительным перемешиванием воды и насыщением ее кислородом.

Гомотермия в Байкале наблюдается два раза в год: весной с конца мая — начала июня до конца июля, когда вода озера, освободившись ото льда, начинает подогреваться и достигает температуры наибольшей плотности - около 4 °С; и осенью — с середины октября до середины или конца ноября, когда происходит охлаждение и температура понижается до 4 °С.

Что такое термический барьер (термобар) ?

Термический барьер (термобар) — это линия перепада температуры, разделяющая различные водные массы и слои воды различного происхождения. Информацию, необходимую для определения места нахождения барьера, получают с помощью батитермографа или термокосы. Эти приборы дают непрерывную запись распределения температуры: первый - по глубине, а термокоса - в пространстве. На Байкале это можно наблюдать и визуально, по изменению цвета воды — иногда «острова» теплой воды от Селенги доходят до истока Ангары. Особенно хорошо это видно весной, когда температура воды в Байкале ниже температуры наибольшей плотности (ниже 4 °С), а вода Селенги выше 4 °С.

Что такое слой температурного скачка?

Слоем температурного скачка называют область глубин, где температура резко (скачком) меняется в сторону уменьшения при прямой температурной стратификации или в сторону увеличения при обратной. Обратная температурная стратификация формируется при охлаждении поверхностных слоев воды ниже температуры максимальной плотности, 4 °С, и в зимнее время в открытом Байкале температуры воды увеличиваются до глубин в 100-200 м и затем начинают уменьшаться, образуя так называемый мезотермический максимум. В период весенне-летнего прогрева при подходе к весенней гомотермии при 4 °С мезотермический максимум температуры разрушается. Верхний слой воды над металимнионом называют эпи-лимнионом, а нижний, расположенный под металимнионом, - гиполимнионом. В Байкале слой воды, где выражен температурный скачок, в разные сезоны года расположен на разной глубине: от нескольких метров от поверхности до 250-300 м. В подледный период температурный скачок расположен на глубине 50—100 м, весной - 100-150 м, летом - 150-200 м и осенью - 200-260 м и глубже. В период гомотермии слой скачка находится у поверхности воды.

Что такое термоклин и какую роль он играет в жизни озера?

Термоклин — это слой между поверхностными горизонтами воды озера, то есть между эпилимнионом, и слоем, расположенным ниже слоя температурного скачка, то есть гиполимнионом. Термоклину принадлежит большая роль в круговороте вещества и энергии в озере. При резком изменении плотности в металимнионе он служит как бы жидким дном для эпилимниона. В нем происходит концентрация осаждающихся органических веществ с верхнего деятельного слоя. Поэтому здесь скапливаются зоопланктонные организмы, питающиеся веществами, опускающимися из верхних фотических слоев. Металим-нион служит также основным источником биогенных элементов для верхних слоев воды, куда они поступают при ветровом перемешивании, а также преградой для перемешивания воды в гиполимнионе и обогащения его кислородом. Поэтому в гиполимнионе временами может возникать дефицит кислорода.

В Байкале наряду с постоянным глубинным слоем скачка в нижней части деятельного слоя, на глубине 250-300 м, наблюдается сезонный термоклин. В период прямой стратификации он бывает на глубине от нескольких метров (июль-август) до 200-250 м (октябрь-ноябрь), а при обратной стратификации - на глубине 50-100 м.

Байкал (бур. Байгал далай, Байгал нуур) - озеро тектонического происхождения в южной части Восточной Сибири, самое глубочайшее в мире озеро и наибольший (по объему) резервуар водянистой пресной воды. В нем содержится около 19% глобальных припасов пресной воды. Озеро размещается в рифтовой равнине в Восточной Сибири на границе Иркутской области и Республики Бурятия. В него впадает 336 рек, в множестве которых Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин и др., а вытекает одна река - Ангара.

Данные о Байкале:

Географическое положение и размеры котловины

Байкал находится в центре Азии, в Рф, на границе Иркутской области и Республики Бурятия. Озеро протянулось с северо-востока на юго-запад на 620 км в виде огромного полумесяца. Ширина Байкала колеблется от 24 до 79 км. На земле нет другого настолько глубочайшего озера. Дно Байкала на 1167 метров ниже уровня Мирового океана, а зеркало его вод - на 453 метра выше.

Площадь аква поверхности составляет 31 722 км² (в отсутствие учёта островов), что приблизительно равно площади подобных государств, как Бельгия, Нидерланды либо Дания. По площади аква зеркала Байкал занимает шестое место средикрупнейших озёр мира.

Озеро находится в специфичной котловине, со всех боков окружённой горными хребтами и сопками. При всем этом западное побережье - скалистое и обрывистое, рельеф восточного побережья - более пологий (местами горы отступают от берега на 10-ки км).

Глубина

Байкал - самое глубочайшее озеро планетки Земля. Современное значение наибольшей глубины озера - 1637 м - было установлено в 1983 году Л.Г. Колотило и А.И. Сулимовым во время выполнения гидрографических работ экспедицией ГУНиО МО СССР в точке с координатами 53°14"59" с.ш. 108°05"11" в.д.

Наибольшая глубина была нанесена на карты в 1992 году и доказана в 2002 году в итоге выполнения совместного бельгийско-испанско-российского проекта по созданию новейшей батиметрической карты Байкала, когда были оцифрованы глубины в 1 312 788 точках акватории озера (значения глубин были получены в итоге перевычисления данных акустического зондирования, совмещённых с дополнительной батиметрической информацией, в том числе эхолокации и сейсмического профилирования; один из создателей открытия наибольшей глубины, Л.Г. Колотило, был участником этого проекта).

В том случае учитывать, что аква гладь озера находится на высоте 453 м над уровнем моря, то нижняя точка котловины лежит на 1186,5 м ниже уровня мирового океана, что делает чашу Байкала также одной из самых глубочайших материковых впадин.

Средняя глубина озера также очень велика - 744,4 м. Она превосходит наибольшие глубины многих очень глубочайших озёр.

Не считая Байкала на Земле только два озера имеют глубину более 1000 метров: Танганьика (1470 м) и Каспийское море (1025 м). По неким данным подледниковое озеро Восток в Антарктиде имеет глубину более 1200 м, но нужно учесть, что это подледниковое «озеро» не озеро в том смысле, к которому мы привыкли, потому что над водой четыре километра льда и оно представляет собой некоторую замкнутую ёмкость, где вода находится под большущим давлением, а «поверхность» либо «уровень» воды в различных частях этого «озера» отличается более чем на 400 метров. Следовательно, понятие «глубина» для подледникового озера Восток кардинально отличается от глубины «обычных» озёр.

Объём воды

Припасы воды в Байкале огромные - 23 615,39 км³ (около 19 % глобальных припасов пресной воды - во всех пресных озёрах мира содержится 123 тыс. км³ воды). По объёму припасов воды Байкал занимает 2-ое место в мире посреди озёр, уступая только Каспийскому морю, но в Каспийском море вода солёная. В Байкале воды больше, чем во всех взятых вместе 5 Величавых озёрах, и в 25 раз больше, чем в Ладожском озере.

Притоки и сток

В Байкал впадают 336 рек и ручьёв, но это число учитывает только неизменные притоки. Самые большие из их - Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин, Турка, Снежная, Сарма. Из озера вытекает одна река - Ангара.

Характеристики воды

Байкальская вода очень прозрачна. Главные характеристики байкальской воды есть возможность кратко охарактеризовать так: в ней сильно мало растворённых и взвешенных минеральных веществ, ничтожно не достаточно органических примесей, много кислорода.

Вода в Байкале прохладная. Температура поверхностных слоёв даже летом не превосходит +8…+9°C, в отдельных заливах - +15°C. Температура глубинных слоёв - около +4°C. Только летом 1986 года температура поверхностной воды в северной части Байкала поднялась до рекордных 22-23°C.

Вода в озере так прозрачна, что отдельные камешки и разные предметы бывают видны на глубине 40 м. В это время байкальская вода бывает голубого цвета. Летом же и осенью, когда в прогретой солнцем воде развивается масса растительных и животных организмов, прозрачность её понижается до 8-10 м, и цвет становится сине-зелёным и зелёным. Чистейшая и прозрачнейшая вода Байкала содержит так не достаточно минеральных солей (96,7 мг/л), что может употребляться заместо дистиллированной.

Период ледостава в среднем 9 января - 4 мая; леденеет Байкал полностью, не считая маленького, в 15-20 км протяженностью, участка, находящегося в истоке Ангары. Период судоходства для пассажирских и грузовыхсудов обычно с июня по сентябрь; научно-исследовательские суда начинают навигацию прямо за вскрытием озера ото льда и завершают её с замерзанием Байкала, другими словами с мая по январь.

К концу зимы толщина льда на Байкале добивается 1 м, а в заливах - 1,5-2 м. При сильном морозе трещинкы, имеющие местное заглавие «становые щели», разрывают лёд на отдельные поля. Длина подобных трещинок - 10-30 км, а ширина - 2-3 м. Разрывы происходят раз в год приблизительно в одних и тех же районах озера. Сопровождаются они звучным треском, напоминающим раскаты грома либо выстрелы из пушек. Человеку, стоящему на льду, кажется, что ледяной покров лопается как раз под ногами и он на данный момент провалится в пучину. Благодаря трещинкам во льду рыба на озере не погибает от недочета кислорода. Байкальский лёд, не считая того, очень прозрачен, и через него попадают солнечные лучи, потому в воде бурно развиваются планктонные водные растения, выделяющие кислород. По берегам Байкала есть возможность следить зимой ледяные гроты и набрызги.

Байкальский лёд преподносит учёным много загадок. Так, в 1930-х годах спецы Байкальской лимнологической станции нашли необыкновенные формы ледового покрова, соответствующие только для Байкала. К примеру, «сопки» - конусовидные ледяные бугры высотой до 6 м, полые снутри. Внешним обликом они напоминают ледяные шатры, «открытые» в обратную от берега сторону. Сопки могут размещаться по отдельности, а время от времени образуют маленькие «горные хребты». Также на Байкале есть еще некоторое количество видов льда: «сокуй», «колобовник», «осенец».

Не считая того, весной 2009 года в Интернете были всераспространены спутниковые снимки различных участков Байкала, на которых были обнаружены тёмные кольца. По воззрению учёных, эти кольца появляются благодаря подъёму глубинных вод и увеличению температуры поверхностного слоя воды в центральной части кольцевой структуры. В итоге этого процесса появляется антициклоническое (по часовой стрелке) направление. В зоне, где направление добивается наибольших скоростей, усиливается вертикальный водообмен, что приводит к ускоренному разрушению ледового покрова.

Рельеф дна

Дно Байкала имеет ярко выраженный рельеф. Повдоль всего побережья Байкала в большей либо наименьшей степени развиты прибрежные мелководья (шельфы) и подводные склоны; выражено ложе 3-х главных котловин озера; есть подводные банки и даже подводные хребты.

Котловина Байкала делится на три котловины: Южную, Среднюю и Северную, отделённые друг от друга 2-мя хребтами - Академическим и Селенгинским.

Более выразителен Академический хребет, протянувшийся по дну Байкала от острова Ольхон к Ушканьим островам (которые являются его самой высочайшей частью). Протяженность его около 100 км, наибольшая высота над дном Байкала 1848 м. Толщина донных отложений в Байкале добивается около 6 тыс. м, и как установлено гравиметрической съемкой, в Байкале затоплены одни из высочайших гор на Земле, высотой более 7000 м.

Острова и полуострова

На Байкале 27 островов (Ушканьи острова, полуостров Ольхон, полуостров Ярки и другие), самый большой из их - Ольхон (71 км в длину и 12 км в ширину, размещен практически в центре озера у его западного побережья, площадь - 729 км², по другим данным - 700 км²), наикрупнейший полуостров - Святой Нос.

Сейсмоактивность

Район Байкала (т.н. Байкальская рифтовая зона) относится к территориям с высочайшей сейсмичностью: тут постоянно происходят землетрясения, сила большей части которых составляет один-два балла по шкале интенсивности MSK-64. Но случаются и сильные; так, в 1862 году при десятибальном Кударинском землетрясении в северной части дельты Селенги ушёл под воду участок суши площадью 200 км² с 6-ю улусами, в каких проживало 1300 человек, и образовался залив Провал. Сильные землетрясения отмечены также в 1903 году (Байкальское), 1950 году (Мондинское), 1957 году (Муйское), 1959 году (Среднебайкальское). Эпицентр Среднебайкальского землетрясения находился на дне Байкала в районепосёлка Сухая (юго-восточное побережье). Сила его достигала 9 баллов. В Улан-Удэ и Иркутске сила головного толчка достигнула 5-6 баллов, наблюдались трещинкы и малозначительные разрушения в зданиях и постройках. Последние сильные землетрясения на Байкале происходили в августе 2008 года (9 баллов) и в феврале 2010 года (6,1 балла).

Климат

Байкальские ветры нередко поднимают на озере шторм. Аква масса Байкала влияет на климат прибрежной местности. Зима тут бывает мягче, а летнее время - прохладнее. Пришествие весны на Байкале задерживается на 10-15 дней по сопоставлению с прилегающими районами, а осень нередко бывает достаточно длительная.

Район Байкала отличается большой суммарной длительностью солнечного сияния. К примеру, в посёлке Огромное Голоустное она доходит до 2524 часов, что больше, чем на черноморскихкурортах, и является рекордным для Рф. Дней в отсутствие солнца в году в этом же населённом пт бывает только 37, а на полуострове Ольхон - 48.

Особенные черты климата обоснованы байкальскими ветрами, которые имеют собственные наименования - баргузин, сарма, верховик, култук.

Происхождение озера

Происхождение Байкала до сего времени вызывает научные споры. Возраст озера учёные обычно определяют в 25-35 млн лет. Данный факт также делает Байкал уникальным природным объектом, потому что большая часть озёр, отдельно ледникового происхождения, живут в среднем 10-15 тыс. лет, а позже заполняются илистыми осадками и заболачиваются.

Но существует также версия о юности Байкала, выдвинутая медиком геолого-минералогических наук А.В. Татариновым в 2009 году, которая получила косвенные доказательства во время второго шага экспедиции «Миров» на Байкале. А именно, деятельность грязевых вулканов на дне Байкала позволяет учёным полагать, что современной береговой полосы озера всего только 8 тыс. лет, а глубоководной части - 150 тыс. лет.

Конечно только то, что озеро размещено в рифтовой впадине и по строению схоже, к примеру, с бассейном Мёртвого моря. Одни исследователи разъясняют образование Байкала его расположением в зоне трансформного разлома, другие подразумевают наличие под Байкалом мантийного плюма, третьи разъясняют образование впадины пассивным рифтингом в итоге коллизии Евразийской плиты и Индостана. Вроде бы то ни было, преобразование Байкала длится до сего времени - в округах озера повсевременно происходят землетрясения. Есть догадки о том, что проседание впадины связано с образованием вакуумных очагов вследствие излияния базальтов на поверхность (четвертичный период).

Дополнительно на сайт об озёрах:

Какая же температура воды Байкала летом задаются вопросом тысячи россиян каждую весну. Ответ не утешающий, она в нём холодная: в верхних водных слоях посреди озера летом +7-9 °С, у обрывистых береговых скал 11-13 выше нуля, и лишь в мелких заливах вода теплее и её температура доходит до +19-23 градусов. Температура глубин напротив всего около 5°С.

Прозрачность же воды настолько высока, что в 40 метрах под поверхностью видно всё вплоть до мелких предметов и монет. Причина этому 336 рек и ручьёв, впадающих в озеро. Основные из них – Баргузин, Рель, Турка, Снежная, Верхняя Ангара. Последняя также является единственной рекой, вытекающей из Байкала и уносящей с собой четырёхсотлетние воды озера.

За столько лет все органические осадки и взвеси, принесённые другими притоками, оседают на дно или перерабатываются организмами обитателями озера – это и является причиной чистоты Байкала.

Само лето на озере наступает поздно, оно холоднее и короче, чем в прилегающих землях. Этот район выделяется высокой годовой длительностью солнечного свечения. Чаще всего ясные дни посещают район острова Ольхон. По их количеству водоём опережает даже более тёплые районы России. Температура воды в озере Байкал летом обусловлена особенностями приозёрного рельефа и большими объёмами водных ресурсов озера.

Температура воды на Байкале летом и её влияние на климат озера.

Ветры Байкала продувают сквозь долины и овраги по направлению к озеру. Так же местные ветры славятся своей внезапностью, бывает ветер начнётся внезапно и ещё внезапнее утихает. Кроме местного воздушного движения в Байкальском углублении наблюдается общая синоптическая циркуляция.

К середине лета озеро заволакивает туман, он возникает при оседании влаги, прилетающей на ледяную поверхность озера благодаря температуре воды Байкала летом и нагретому воздуху.

Туманы спускаются чаше всего с утра их можно чаще увидеть на юге озера, а также в районе Малого Моря и в целом на юге Байкальской котловины.

Биосфера Байкала уникальна: в озере обитает около 3000 различных видов животных и 30% из них эндемичны и не встречаются более нигде. Самые знаменитые рыбы озера – сиг пыжьян, омуль, байкальский хариус, таймень, осетр, ленок.

На весь мир известна нерпа, чей секрет появления в водах озера возможно так и останется неизвестен. Этих уникальных и милых животных можно увидеть во время отдыха на Байкале – как в музее или походе в нерпинарий, так и воочию при посещении озера.

У берегов водоёма растут около 2 тысяч различных растений и гнездятся более двухсот видов птиц. Наука каждый год описывает по 20 новых беспозвоночных, а ученые всё прогнозируют открытие ещё 1500 новых существ, которые пока неизвестны науке.

При всём этом многообразии климата и флоры стоит ли интересоваться именно температурой воды в Байкале летом?

Материалы по теме:

Фильмы о Байкале

Если вы хотите познакомиться с озером, то посмотрите документальный фильм о Байкале Иркутского научно-просветительского центра, 2003 года выпуска. Называется он - «Байкал. Легенды Великого Озера». ...

Какая прозрачность воды у Байкала?

Озеро Байкал поражает не только своими размерами, окружающей природой, но и заставляет восхищаться водой. Она в водоеме очень прозрачная, что позволяет увидеть дно озера, ...

Основные черты температурного режима Байкала связаны с его большими глубинами и активным вертикальным обменом, обеспечивающим участие в теплообмене с атмосферой огромной водной толщи.

Тепловой баланс

По многолетним (1896–1959 гг.) данным, воды Байкала получают от солнца около 1474 МДж/кв.м. Преобладающая часть солнечного тепла накапливается весной и летом в деятельном (0-300 м) слое и отдается озером на испарение (842 МДж/кв.м) и теплообмен с атмосферой (653 МДж/кв.м) лишь осенью и зимой, с максимумом потерь тепла в ноябре–декабре.

Перенос тепла в водной толще

В деятельном слое озера (0–300 м) теплообмен между верхними и более глубокими слоями воды происходит под действием динамического (под действием ветра, течений и волнения) перемешивания и свободной температурной конвекции. Конвекция возникает весной при постепенном прогреве поверхности воды до значений ее максимальной плотности (Тмп=3,98°С), осенью при понижении Т до Тмп и проникает до 220–250 м. Оба процесса ведут к активному прогреву деятельного слоя весной и летом и его охлаждению осенью и зимой. Глубже 300 м температура только убывает с глубиной, и поэтому слабый поток тепла направлен постоянно вниз. Однако это не приводит к постепенному нагреванию глубинных вод из-за поступления в них ежегодно весной и в конце года холодных поверхностных вод. Из-за активного перемешивания верхние слои воды в Байкале слабо прогреваются летом и медленно охлаждаются осенью и в начале зимы, что приводит к поздним срокам замерзания озера.
Годовой цикл температурных изменений разделяется на период прогревания (с марта до середины сентября) и период охлаждения (остальная часть года), в каждом из которых можно выделить несколько этапов.
Этап подледного прогрева наступает в марте в малозаснеженных районах у западного берега и апреле в заснеженных прибрежных восточных районах. В конце этапа перед вскрытием озера в верхнем слое 50–100 м температура воды составляет 0,4–2,0°С.
Этап весеннего прогрева начинается после схода льда. При температуре поверхности воды 3,5–3,7°С наступает весенняя гомотермия с однородной температурой до глубин 200–300 м. Одновременно с прогревом верхних слоев самые глубинные и придонные слои охлаждаются из-за проникновения холодных интрузий из верхних слоев в результате глубинной конвекции.
Этап летнего прогрева. В начале быстро формируется прогретый верхний слой (эпилимнион) до 5–10 м и слой температурного скачка (термоклин) с нижней границей до 10–40 м. Температура поверхности в открытом озере повышается в среднем до 10–12 °С в июле–августе, при безветрии до 14–16°С и даже 18–20°С (2003, 2005 гг.). Вблизи крупных притоков, в заливах и сорах Т уже в июне может превышать 10 °С, а в июле и августе достигать 18–24 °С.
Этап осеннего охлаждения. С середины сентября температурная конвекция и ветровое перемешивание постепенно разрушают слой температурного скачка. Одновременно усиливается передача тепла в нижние слои, в которых Т воды растет, достигая годового максимума на глубинах 30–150 м в октябре, 150–300 м – в ноябре, глубже 300 м – в ноябре и даже в декабре.
Этап предзимнего охлаждения начинается после перехода температуры поверхности через 3,98°С, когда распределение Т связано только с ветровым перемешиванием. Воды озера становятся наиболее однородны (осенняя гомотермия) при Т поверхности 3,5–3,7°С. После гомотермии формируется обратная стратификация Т с ее промежуточным максимумом 3,5–3,7°С на глубинах 150–250 м.
Этап подледного охлаждения. Охлаждение водных масс продолжается и после установления ледяного покрова. У дна на больших глубинах Т близка в Южном Байкале к 3,3–3,35°С, в Среднем – 3,1–3,15°С, в Северном – 3,4–3,45°С. Заметные сезонные колебания температуры наблюдаются только в слое 0–300 м, на его нижней границе они равны уже десятым долям градуса, а глубже не превышают 0,05–0,07°С. Вблизи дна на больших глубинах Т воды может возрастать на 0,01–0,02 °С за счёт внутреннего тепла Земли и понижаться на 0,05–0,15°С весной и в начале зимы при опускании холодных вод из верхних слоев.
При глобальном потеплении климата в ХХ столетии годовая температура воздуха на Байкале возросла на 1,2°С, средняя за май–сентябрь температура поверхности воды – на 1°С, что сказалось и на ледовых явлениях. Южный Байкал стал замерзать на 11 суток позднее (18 января) и освобождаться ото льда на 7 суток раньше (3 мая), чем в начале столетия, продолжительность безледного периода возросла на 18 суток.

Распределение температуры в озере. Термобар

Неравномерность глубин, влияние рек, течения ведут к неоднородному распределению поверхностной температуры. С июля по октябрь она понижается от берегов к центру озера. Осенью это связано с накоплением тепла вблизи глубоких подводных береговых склонов из-за действия течений. Поэтому прибрежные воды открытого Байкала до значительных глубин остаются до конца октября более теплыми, чем воды центральной части озера, и только в ноябре Т прибрежных районов становится ниже, чем в центре озера.
Весной из-за больших различий в прогреве прибрежных и озерных вод на отдельных участках (восточное побережье Среднего Байкала, Большие ворота Малого Моря, Чивыркуйский и Баргузинский заливы, северная оконечность Байкала и др.) возникает термический бар (термобар), являющийся границей между теплыми прибрежными и холодными водами открытого озера. На границе термобара происходит глубокое опускание вод со средней скоростью 0,2–0,4 см/c. Оно ведет к обогащению глубинных и придонных вод кислородом, влияет на распределение планктона и микроорганизмов. У фронта термобара возникают сильные (до 20 см/с) течения.

Широтное положение Байкала приблизительно соот­ветствует пространству между Киевом и Москвой. В этих широтах, и даже севернее, уже в мае температура на по­верхности озер обычно поднимается до 15° и выше. Тем­пература поверхности расположенного почти на 10° север­нее Байкала Онежского озера в июне превышает 13°. На Байкале же в течение всего июня температура редко поднимается выше 4°, а в самой северной части озеро ос­тается таким же холодным до середины июля. На севере до конца июня и даже в июле нередко можно встретить отдельные тающие льдины.

В течение ноября температура на поверхности озер средних широт обычно падает до 0,5° и ниже, а в Байкале обычно температура в этот месяц понижается только до 2-4°. На поверхности Байкала средняя температура ноября составляет 3,9°, но в северных его районах она значительно ниже. Озера средних широт обыкновенно замерзают в конце ноября - начале декабря. Байкал ста­новится под лед обычно в начале января, а иногда и позд­нее. В этом своего рода запаздывании нагревания летом и охлаждения поздней осенью заключается одна из своеоб­разных особенностей Байкала.

Другая особенность - во время наивысшего нагрева­ния поверхности озер средних широт (в начале августа) температура в Байкале обычно не превышает 12-14° и лишь у берегов, особенно в заливах и бухтах, может под­ниматься до 18-20°. В других озерах средних широт тем­пература в это время достигает 22-24° и даже в больших озерах Онежском и Ладожском 18-20°.

Третью и очень важную особенность температуры Бай­кала составляет то, что летом здесь прогревается лишь сравнительно очень тонкий, около 10-15 метров, поверх­ностный слой воды, а глубже температура быстро пони­жается до 4-5°. Таким образом, верхний слой теплой во­ды летом составляет ничтожно малую часть огромной мас­сы байкальских вод, сохраняющих неизменно низкую тем­пературу.

Чтобы понять происхождение этих особенностей Бай­кала, нужно помнить о некоторых свойствах воды.

Известно, что вода обладает громадной теплоемкостью, превосходя в этом отношении подавляющее большинство других веществ. Достигнуть той температуры, которая наблюдается обычно летом, озера и другие водоемы могут, лишь получив очень большое количество тепла. Столь же большое количество его должно быть отдано для охлаж­дения воды до зимней температуры.

Вода обладает и очень высокой способностью погло­щать тепло. Поэтому тепловые солнечные лучи - главный источник прогревания вод - оказываются полностью по­глощенными тонким, около 1 м, поверхностным слоем воды.

Вместе с тем вода отличается очень малой теплопро­водностью: при условии полной неподвижности тепло рас­пространяется в ней чрезвычайно медленно. Если, напри­мер, на поверхность водной массы, имеющей температуру 0°, постоянно действует источник тепла с температурой 30°, то потребовалось бы 1000 лет для того, чтобы на глу­бине 100 м температура поднялась до 7,3°, на глубине 200 м - до 0,6° и иа глубине 300 м - до 0,01°. В озе­рах, однако, тепло распространяется на глубину с го­раздо большей скоростью. Здесь большую роль играют различного рода перемешивания вод.

Еще одно замечательное свойство присуще воде. Дело в том, что все вещества при нагревании расширяются, при этом плотность их уменьшается, и, наоборот, при охлаж­дении - сжимаются и плотность их возрастает. Пресная вода при нагревании и охлаждении в температурном ин­тервале от 4 до 100° при давлении в 1 атм. ведет себя так же, как и другие вещества. Но в интервале от 4 до 0° происходит обратное: при охлаждении ее плотность умень­шается, а при нагревании - увеличивается. Аномалия из­менения плотности воды объясняется особенностями ее молекулярного строения. Таким образом, пресная вода име­ет наибольшую плотность при температуре около +4°, точнее 3,94°. Эта температура, однако, не остается посто­янной: с возрастанием давления она понижается. В усло­виях громадного давления на больших глубинах это пони­жение значительно. В этом явлении - ключ к пониманию своеобразия распределения температуры в Байкале.

Прогревание и повышение температуры водоемов про­исходят в основном за счет поглощения водой солнечного излучения. Значительно меньшую роль играет летнее поступление тепла в воду из более теплого воздуха. Наряду с приходом тепла в водоем происходит его отдача. Тепло теряется при испарении, оно излучается нагретой водой в пространстве и переходит в воздух, когда он холоднее во­ды. Некоторое значение в изменении количества тепла имеют притоки: их воды несут то больший, то меньший запас тепла и могут повышать или понижать температуру водоема.

Не принимая во внимание некоторые малозначащие виды прихода и расхода тепла, можно заключить: в основ­ном теплообмен водоема идет через его поверхность. Каза­лось бы, все изменения температуры должны ограничи­ваться тонким поверхностным слоем воды вследствие ее очень малой теплопроводности. Однако это не так. Зна­чительные изменения температуры нередко быстро на­ступают в течение немногих часов до глубины в 20-30 м, а правильные сезонные изменения охватывают водные слои до 200-300 м. Очевидно, здесь действует не молеку­лярная теплопроводность, а перенос тепла с различно на­гретыми водными массами в вертикальном направлении. Этот перенос, или перемешивание, тесно связан с послой­ным распределением плотности воды. В пресноводном во­доеме последнее целиком зависит от температуры. Пред­ставим себе, что плотность воды с глубиной уменьшается. Как говорят при этом, водная масса неустойчива. В этом случае более плотные верхние слои стремятся погрузить­ся, а более легкие, глубинные - подняться. Возникает конвекция, или конвективное перемешивание. Происходя­щее при этом перемещение тепла называют конвективной теплопроводностью.

Если же плотность с глубиной возрастает, то естествен­но конвекция отсутствует и перемешивания могут вызы­вать лишь динамические факторы (волны и течения), преодолевающие устойчивость водной массы. Такое пере­мешивание называется турбулентным, а происходящий при этом перенос тепла - турбулентной теплопроводно­стью.

В крупных озерах, особенно таких, как Байкал, харак­тер температурного режима осложняется разнообразием климатических и метеорологических условий в разных частях огромной акватории. Соответственно неодинаковы условия приходо-расхода тепла и перемешивания, различ­ны нагревание и охлаждение вод. Кроме того, в больших озерах наблюдается горизонтальный перенос тепла на да­лекие расстояния течениями. Создается сложная картина температурной неоднородности. Особенно сильно ото выражается в распределении температуры на поверхности озера.

На основании громадного числа измерений, проводи­мых на протяжении многих лет, удалось вычислить сред­немесячные температуры по всей акватории Байкала. По­лученные таким образом данные были нанесены на карту озера в виде изотерм - линий, соединяющих точки с оди­наковой среднемесячной температурой. По этим картам можно судить не только о большой неоднородности рас­пределения температуры, но и о ходе ее изменений на протяжении безледного периода в разных частях Байкала.

В июне, когда в северных районах озера местами еще сохраняется лед, среднемесячная температура на подав­ляющей части поверхности равняется 3-4° и только в об­ластях распространения теплых вод рек Селенги, Баргу­зина, Верхней Ангары и по мелководьям юго-восточных берегов она резко повышается - до 10-12°. Несмотря на большой в это время приток тепла, повышение температу­ры Байкала идет очень медленно: благодаря мощному, главным образом конвективному, перемешиванию посту­пающее солнечное тепло распределяется в большой толще вод до глубин 250-300 м. Только сильно прогретые реч­ные воды, расстилаясь по поверхности озера, резко повы­шают температуру.

Наибольшую неоднородность обнаруживают среднеме­сячные температуры июля. На довольно большом прост­ранстве в Северном Байкале и в центральной части Сред­него еще сохраняется температура ниже 4°, а во многих местах она уже поднялась до 12-14 и даже 16°. Прогрев в это время идет достаточно быстро: распространение тепла ограничивается сравнительно тонким поверхност­ным слоем; конвективное перемешивание при температу­ре выше 4° прекращается, а турбулентное распространяет­ся на небольшую глубину.

Среднемесячные температуры августа наиболее высоки и распределяются равномернее (рис. 27). Преобладают температуры 10-14°. Лишь в центре Северного и Средне­го Байкала сохраняются небольшие участки с темпера­турой 8-9°, а в южной оконечности озера и еще кое-где поверхность воды близ берегов прогрета до 15-18°. В сен­тябре среднемесячная температура распределяется еще равномернее: при начавшемся общем охлаждении озера более прогретые районы теряют тепло скорее. На подавляющей части акватории она колеблется от 9 до 12°. Быст­ро идущее охлаждение снижает среднюю октябрьскую температуру почти по всему озеру до 7-8°. Теперь реч­ные воды охлаждают предустьевые районы до 5-6°. Быст­рее охлаждаются и прибрежные мелководья.

В ноябре температура поверхности озера колеблется в пределах 3-4° п только в северном его конце она падает уже до 2°. В декабре по всей акватории, за исключением самого южного конца, отмечается 0-1°; Северный Бай­кал замерзает, много льда появляется и в других частях озера. После того как весь Байкал сковало льдом, в под­ледном слое устанавливается температура 0-0,1°. Но не надолго - уже в феврале солнечные лучи, проникающие через прозрачный лед, начинают повышать температуру воды. Таковы температурные особенности поверхностного слоя вод Байкала. Главные из них: большая температур­ная неоднородность акватории озера, особенно во время летнего прогревания в июле и августе, и невысокий летний прогрев, связанный с тем, что поступающее солнечное тепло распределяется в громадной толще вод. Получаю­щие не больше солнечного тепла мелководные байкаль­ские соры нагреваются летом до 25-27°.

Какова же мощность толщ байкальских вод, участвую­щих в годовом теплообороте озера и в сезонных изменени­ях температуры?

Байкал относится к типу тех особо глубоких озер, ко­торые отличаются меромиксией, т. е. частичным переме­шиванием вод. В этих озерах в сезонных перемешиваниях участвует только верхний слой вод той или иной мощно­сти. В Байкале мощность этого слоя соответствует пределу распространения весенне-осенних конвекции, т. е. глубине около 250-300 м. Распределение температуры в этом слое в разное время года показано кривыми, полученными на основании послойных измерений. Кривые, построенные в системе прямоугольных координат, представляют собой плавные линии, соединяющие точки, отмечающие темпе­ратуру на разных глубинах (рис. 28). После освобождения ото льда озеро начинает поглощать большое количество солнечного тепла. Но вода теплеет очень медленно: про­ходит более месяца прежде, чем температура поднимется на 2-3° и достигнет 4°. Это объясняется огромной тепло­емкостью воды и тем, что в это время мощные конвекции распределяют поступающее тепло в большой толще воды до 200-300 м. На протяжении этого периода весеннего перемешивания устанавливается так называемая гомотер­мия, т. е. во всей водной толще отмечается одинаковая температура (кривые 22.V и 25.VI). Когда во второй по­ловине июня - начале июля она достигает 4° и вода у поверхности при дальнейшем нагревании будет становить­ся все менее плотной, конвекция прекращается.

Озеро вступает в фазу летнего прогрева. Наблюдается прямое температурное расслоение - температура пони­жается с глубиной. Теперь тепло уже не переносится на большую глубину, а сосредоточивается в поверхностном слое и распределяется только турбулентным перемешива­нием, т. е. действием волн и ветра. Устанавливается ха­рактерное для лета распределение температуры (кривые 10.VII и 12.VIII). Обособляется верхний, в 5-15 метров, юлой, эпилимнион. Волнение поддерживает в нем одинаковую температуру. Ниже она резко падает, образуя слой температурного скачка, или металимнион. При таком распределении температуры нередки случаи резкого (в те­чение нескольких часов) охлаждения воды у берегов с 16-17 до 4-5°. Это - результат действия ветра, сгоняю­щего от берега поверхностную теплую воду. На ее место поднимается холодная глубинная вода.

Во второй половине августа поверхность озера начина­ет охлаждаться. Особенно хорошо это заметно в сентябре. В это время к турбулентному перемешиванию вод озера присоединяется конвективное, усиливающееся во время ночного охлаждения. Все глубже и глубже распространя­ются равномерно охлаждающиеся воды, достигая 30-50 м, но они все еще теплее более глубоких.

По мере дальнейшего охлаждения роль конвективного перемешивания все возрастает, вскоре оно уже достигает глубины более 250 м. Интересно, что в это время тепло рас­пространяется в глубины озера, остававшиеся все лето хо­лодными, и повышает их температуру (кривая 20.Х). В но­ябре при сильном охлаждении, когда перемешивание до­стигает уже глубины до 300 м, а часто и глубже (кривая 23.XI), во всей этой толще устанавливается осенняя гомо­термия - одинаковая температура, близкая к 4°. При дальнейшем понижении, ниже 4°, вода становится все ме­нее плотной и конвекция прекращается. Но с большой си­лой проявляется мощное перемешивание осенними ветра­ми, охлаждающее воду ниже 4° до глубин 100 м и более. При этом все же верхние слои охлаждаются скорее. Уста­навливается обратное температурное расслоение, сохра­няющееся всю зиму.

Период осеннего охлаждения до полного замерзания Байкала так же, как и период весеннего прогревания, очень продолжителен. Несмотря на рано наступающие мо­розы, температура озера опускается медленно - по мере отдачи громадных запасов тепла, накопленного за лето мощными толщами байкальских вод. На рис. 29 показан годовой ход температуры на разных глубинах Байкала. Видно, что с возрастанием глубины уменьшается годовая амплитуда колебаний температуры и запаздывает наступ­ление годового максимума температуры.

Таковы основные черты сезонных изменений темпера­туры в верхнем 250-300-метровом активном слое бай­кальских вод. В течение года в этом слое меняется харак­тер температурного расслоения: летом при температуре выше 4° господствует прямое расслоение с понижением температуры с глубиной, а зимой, когда температура ниже 4°,- обратное расслоение с повышением температуры с глубиной. Весной и осенью, когда совершается переход от одного типа расслоения к другому, озеро проходит фазы весенней и осенней гомотермии. Эти температурные изменения выражают годовой теплооборот озера (приход и расход тепла). В то же время они тесно взаимосвязаны с характером перемешивания вод (вертикальным перено­сом тепла).

Под активным верхним слоем лежит огромная масса холодных вод Байкала, не участвующих в годовом тепло­обороте озера и в переносе тепла. В глубинную область проникают лишь очень замедленные движения вод, но и они не оказывают заметного влияния на ее температурное постоянство. От верхней границы этой области на глуби­не 200-300 м, где сохраняется почти неизменная тем­пература 3,5-3,7°, температура постепенно понижается до 3,15°. На наибольшей глубине, т. е. на глубине в 1600 м, температура изменяется всего на 0,5°. Такое распределе­ние температуры находится в кажущемся противоречии со свойством пресной воды достигать наибольшей плотности при температуре +3,94° и становиться менее плотной при ее понижении. Казалось, глубинная область должна нахо­диться в состоянии неустойчивости, что в свою очередь вы­зовет конвекцию. Однако глубинные воды Байкала устой­чивы.

Эта загадка озера впервые привлекла внимание А. В. Вознесенского. В 1908 г. он дал ей объяснение. Позднее это явление было глубоко исследовано Г. Ю. Вереща­гиным. Разъяснения ученых сводились к следующему. Температура, при которой пресная вода имеет наиболь­шую плотность, понижается с увеличением подводного давления. При давлении в 10 атм. наибольшую плотность вода будет иметь не при 3,94°, а при 3,83°. Давление в 100 атм. понизит эту температуру уже до 1,87°. По мере погружения в водную толщу на каждые 10 м будет воз­растать на 1 атм. давление и соответственно понижаться температура наибольшей плотности воды. На наибольших глубинах Байкала она будет уже близкой к 0°. Вот поче­му, несмотря на падение температуры в глубинной облас­ти Байкала, плотность воды там возрастает и водная масса оказывается устойчивой.

Подобное распределение температуры и плотности воды свойственно всем глубоким пресноводным озерам с темпе­ратурой глубинной области ниже 4°. Однако особенно ярко эта особенность проявляется на Байкале.