Стратификация озер имеет сезонный цикл, который связан с балансом солнечной радиации (рис. 2.19). Для озер с незначительным притоком и стоком (их режим будет описан ниже) годовой цикл стратификации можно, описать следующим образом. Весной и летом солнечная радиация (инсоляция) и атмосферная радиация нагревают озеро, при этом поверхностные слои получают больше тепла, чем глубинные. Так как в результате этого процесса воды поверхностного слоя становятся менее плотными и менее стабильными, возникает стратификация толщи воды. Поскольку весной и летом указанный процесс развивается, глубина прогретого слоя увеличивается; этому способствует конвективное турбулентное перемешивание и молекулярная теплопроводность, ветровое перемешивание и увеличивающаяся инсоляция. Образованный таким образом слой называется эпилимнио-ном, глубина его редко превышает 25 м (рис. 2.20). В пределах эпилимниона ветровое и конвективное перемешивание распределяет тепло по всей глубине, создавая относительно изотермические условия. По этой причине эпилимнион часто называют слоем перемешивания. Ниже эпилимниона температура воды быстро снижается, потому что нижние слои получают значительно меньше солнечного тепла и не подвержены ветровому перемешиванию. Эта область резкого снижения температуры, расположенная над гиполимнионом, называется металимнионом (термоклин приурочен к глубине, на которой отмечаются наибольшие изменения температуры) (рис. 2.21). Гиполимнион включает самые холодные воды и является относительно изотермичным. В этой области температурные изменения в течение всего года минимальны, течения отсутствуют. Термоклин является эффективным барьером для перемешивания вод между эпи- и гиполимнионом из-за резких градиентов температуры. В итоге озеро в целом представляет собой динамически устойчивую систему.~~После того как достигается однородный профиль температуры, озеро, очевидно, продолжает охлаждаться и конвективные течения достигают дна. Однородность таким образом устанавливается й поддерживается до тех пор, пока не будет достигнута тейпература максимальной плотности воды. {Отмеченное явление никогда не происходит в озерах, расположенных в теплых климатических зонах, а озера здесь являются теплыми мономик-тичными.) Если температура„ вод поверхностного слоя снижается ниже 277 К, то аномальные вариации плотности воды от температуры предопределят, что эти более холодные воды станут менее плотными, приводя к увеличению стабильности, при которой температурный профиль показывает обратную стратификацию (см. рис. 2.19). Воды поверхностного слоя в конце концов замерзнут. Однако вследствие того, что этот более холодный слой расположен на поверхности, нижележащие слои будут иметь температуру около 277 К и не замерзнут. Таким образом водоем приобретет ледяной покров; он образуется только тогда, когда вода озера, промерзающего до определенной глубины, потеряет достаточно тепла. Так, в большинстве водоемов Канады, расположенных в пределах Полярного круга, толщина льда может быть 2—3 м (рис. 2.22). Надо отметить, что лед эффективно защищает водные массы от ветрового перемешивания.
Вернуться к оглавлению