Из-за наличия зависимости скорости испарения от толщины прогреваемого слоя воды возможно генерирование тепловой неустойчивости. Действительно, пусть площадь зеркала испарения очень слабо зависит от глубины водоема. Тогда малое падение уровня, увеличив амплитуду температурных колебаний, вызовет рост испарения, который будет способствовать еще большему падению уровня и увеличению температурных колебаний и т.д. Таким образом, тепловые процессы в море создают механизм положительной обратной связи, конкурирующий с механизмом отрицательной обратной связи (изменением площади зеркала испарения). Вследствие их взаимодействия возникает новый физический механизм поведения уровня моря. Отметим, что на рост амплитуды колебаний температуры воды при уменьшении размеров моря указывали такие известные исследователи теплофизики Арала и Каспия, как B.C. Самойленко, Е.Г. Архипова, М.С. Потайчук [Каспийское море, 1986].[ ...]
Заметим, что 5 (Я) > 0, т.е. с увеличением уровня водоема его площадь увеличивается. Далее возможны следующие варианты.[ ...]
Оценочные значения времени релаксации бессточных водоемов приведены в табл. 1.2.[ ...]
В соответствии с рассмотренным выше тепловым механизмом будем считать, что с1Е/с1Н £ 0. В этом случае стационарное уравнение (1.8.1) может иметь по крайней мере три решения. Необходимым и достаточным условием существования трех решений является наличие спадающего участка на зависимости объемного испарения от уровня, где испарение уменьшается, несмотря на рост уровня моря и его площади.[ ...]
Несложно показать, что средний уровень Н2 оказывается неустойчивым относительно малых возмущений. Крайние уровни ! и 3 устойчивы относительно малых возмущений, но могут оказаться неустойчивыми относительно конечных возмущений, действующих на море в течение некоторого времени. Покажем это.[ ...]
Возникает естественный вопрос: если уравнение водного баланса в результате тепло- и влагообменных процессов может иметь три и больше решений, а водоем соответственно два и больше стационарных устойчивых состояния, то не может ли сложиться парадоксальная ситуация, при которой водоем вообще не будет иметь стационарных устойчивых состояний при стационарных (в смысле теории случайных процессов) условиях внешней среды? Подчеркнем, что гидрологические процессы далеки от состояния термодинамического равновесия, поэтому при их изучении необходим нелинейный подход, включающий время, ибо "логика описания процессов, далеких от равновесия, это уже не логика баланса, а повествовательная логика (если ... то ...)" [Пригожин, 1989].[ ...]
Оказывается, такая ситуация возможна и ей благоприятствуют четыре физических фактора: 1) континентальность климата региона расположения водоема; 2) небольшие глубины (до 10м); 3) соленость; 4) достаточно большой наклон берегов водоема. Уравнение водного баланса для такого модельного водоема может не иметь стационарных устойчивых решений. Физически это означает, что даже в средних стационарных условиях природной среды водоем не будет иметь равновесной площади, испарение с которой будет уравновешивать речной (либо подземный) сток или осадки. Время жизни такого водоема будет конечным, и он будет циклически высыхать или переполняться: в период высыхания испарение будет прогрессирующе опережать сток или осадки, в период наполнения - отставать. Существование в природе таких водных объектов может служить сильным аргументом в пользу тепловой теории колебаний уровня бессточных водоемов.[ ...]
Известна гипотеза о зависимости периодов обводнения озер от эпох сейсмической активности. Предлагается альтернативная гипотеза: причиной циклического исчезновения и появления Торейских озер является тепловая неустойчивость их водного режима, для проявления которой имеются исключительно благоприятные условия (континентальность климата, малая глубина и соленость). Ввиду случайных вариаций осадков процесс обмеления и наполнения водой озер скорее всего будет случайным, не имеющим четкой цикличности. Исследователи приводят различные продолжительности циклов: 10-11, 15-30, 48-60 и даже 100 лет.[ ...]
Вернуться к оглавлению