Выше нами было дано определение понятия «климатическая циркуляция» для больших стратифицированных озер. Остановимся кратко на характеристике климатической циркуляции Ладожского озера по данным наблюдений и эмпирических расчетов (Гидрологический режим..., 1966; Тепловой режим..., 1968; Тихомиров, 1982; Филатов, 1983, 1991).[ ...]
Динамика водной массы озера определяется различными факторами. Прежде всего это атмосферные воздействия — напряжения трения ветра на поверхности воды, обмен теплом через поверхность (охлаждение или нагревание), обмен влагой (осадки или испарения). Характер динамических и термических процессов определяется также морфометрией (формой котловины), речным притоком и стоком. Атмосферные воздействия, обмен теплом через поверхность, речной приток и сток формируют в озере плотност-ную стратификацию и создают в нем течения. Иные, чем в океане, пространственно-временные масштабы вызывают отличия в характере некоторых процессов в озерах. Формирование и изменение стратификации в озере происходят несколько иначе, чем в океане (Хатчинсон, 1969; Румянцев и др., 1986). Так, горизонтальная стратификация в озере в первую очередь обусловлена изменчивостью рельефа дна. В Ладожском озере амплитуда горизонтальных изменений температуры, как уже отмечалось ранее, достигает между мелководьем на юге и глубоководной зоной на северо-западе 15 °С (Тихомиров, 1982). Амплитуда вертикальных изменений температуры также достигает 15 °С (там же).[ ...]
После того как температура воды весной станет выше 4 °С, в озере начинает устанавливаться вертикальная стратификация. При этом прогрев увеличивает гидростатическую устойчивость. Ветровое перемешивание приводит к образованию верхнего перемешанного слоя (эпилимниона), под которым формируется термоклин (металимнион). Следует отметить, что дважды в год, как уже отмечалось, перемешанный слой достигает дна. При этом в отличие от озера в океане проникновению перемешанного слоя на большие глубины препятствует стратификация солености. Наибольшего развития вертикальная стратификация достигает к концу лета. У дна (в гиполимнионе) образуется достаточно мощный купол холодных вод с температурой около 4 °С. Осеннее выхолаживание разрушает стратификацию. Зимой устанавливается обратная устойчивая стратификация. Градиенты температур при этом невелики, весь диапазон изменения температуры заключен в интервале от 0 до 4 °С.[ ...]
Приведенное здесь и в гл. 1 краткое описание изменчивости поля температуры Ладожского озера показывает, что она весьма значительна как по вертикали, так и по горизонтали. Поэтому использование одномерных или даже двумерных моделей для воспроизведения поля температуры и его эволюции во времени представляется весьма проблематичным. Следует отметить работы, в которых для озер с малой изменчивостью температуры по горизонтали для воспроизведения эволюции температурного поля используются одномерные модели. Так, была построена одномерная модель (Румянцев и др., 1986), использующая идею приближенной автомодельности температурного профиля (Китайгородский, Ми-ропольский, 1970), с помощью которой воспроизведена вертикальная структура термического поля оз. Севан.[ ...]
Задача построения поля температуры океана и его эволюции, как отмечают многие исследователи, является, по-видимому, единственной задачей крупномасштабной динамики, которую можно с достаточной точностью верифицировать, поскольку температура воды измеряется довольно регулярно. Это же в значительной степени относится ко всем крупным озерам и к Ладожскому озеру в частности. Ладожское озеро, как отмечает А. И. Тихомиров (1982), является классическим объектом, на котором наиболее полно и отчетливо проявляются термические структуры. Наличие довольно обширных экспериментальных данных позволяло провести качественное и количественное сравнение результатов расчетов и данных наблюдений. Следует отметить, что воспроизведение с помощью модели круглогодичной картины изменений термического поля озера было выполнено впервые (Астраханцев и др., 1987, 1988).[ ...]
Общая циркуляция Ладожского озера изучена не столь подробно, как термический режим, хотя исследования проводятся давно. Результаты экспериментальных исследований (Гидрологический режим., 1966) дают представление о крупномасштабной циркуляции в весенний, летний и частично осенний периоды. О циркуляции поздней осенью и особенно зимой для Ладожского озера, как и для многих других крупных озер, известно мало. В Ладожском озере, как и во многих других больших стратифицированных озерах северного полушария, значительную часть года при открытой воде наблюдается мощный циклонический круговорот (Охлопкова, 1966; Филатов, 1983, 1991).[ ...]
В уже упомянутых публикациях (Астраханцев и др., 1987, 1988) впервые воспроизведена круглогодичная климатическая циркуляция Ладожского озера, получена трехмерная структура полей скоростей течений.[ ...]
Вернуться к оглавлению