45. Динамічні явища в озерах.

Денівеляції – це коливання рівнів, які відбуваються при постійному об’ємі водної маси, і спричинюють рух озерної води.

Рух озерної води може бути коливальним(сейші, хвилі) або поступальним(течії, згони, нагони, перемішування). Основні фактори, що спричинюють рух озерної води: вітер, різниця густини води в різних шарах(зумовлює конвекційне перемішування), водотоки, які впадають в озеро або беруть з нього початок; різка зміна атмосферного тиску (спричинює сейші), тектонічні рухи.

Хвилювання – коливальний рух води, що виникає під дією вітру. Навітряний схил хвилі крутіший, ніж підвітряний. Хвилі на озерах круті, іноді досягають 5-6 м. Глибина поширення хвиль обмежується кількома метрами (до 20 м). Розміри хвиль визначаються конфігурацією і розмірами озера.

Сейші – стоячі хвилі. Виникають при згонах і нагонах, різкій зміні атмосферного тиску в окремих частинах озера, при сейсмічних рухах. При сейшах у водоймі завжди є одна чи декілька точок (або ліній), навколо яких відбувається рух води, а рівень її в цих точках постійний – це вузли. Сейші бувають одно- і багато вузлові. Амплітуда (змінюється від кількох см до м і більше), період і довжина сейшу залежать від розмірів озера, його довжини та глибини.

Під дією вітру виникають і згінно-нагінні коливання рівнів, які посилюються біля пологих берегів, у бухтах, затоках.

Рівні води під дією припливів та відпливів майже не змінюються.

Найбільш поширені в озерах стокові течії, вітрові та компенсаційні. Стокові течії виникають під впливом притоку річкових вод в озеро і відтоку озерних вод у річку. В обох випадках утворюється похил водної поверхні в озері, внаслідок чого і відбувається рух води. Вітрові течії в озерах відзначаються несталістю. Режим їх тісно пов’язаний з режимом вітрів, панівних у даному районі. Залежно від швидкості вітру, об’єму водної маси, конфігурації берегів, розмірів озерної улоговини, наявності островів тощо вітрові течії можуть поширюватися на різні глибини, а іноді охоплювати всю водну масу і досягати дна озера. Якщо напрямок стокових і вітрових течій збігається, то утворюються тимчасові або постійні течії, які проходять по всьому озеру.

Поблизу берегів вітрові течії спричинюють підйоми або зниження рівнів води залежно від напрямку вітру відносно берега. При цьому виникає похил рівня озера, що призводить до зміни градієнта гідростатичного тиску на різних його ділянках і до появи глибинної компенсаційної течії, яка сприяє збереженню рівноваги води в озері. Якщо вітер протягом тривалого часу має один напрямок, в невеликих озерах вся вода може брати участь у круговому русі – виникає вертикальна вітрова циркуляція. Крім вітрової циркуляції, всім озерам властива об’ємна циркуляція, зумовлена різницею густини води в різних ділянках озера.

Після виникнення течія не залишається незмінною, оскільки на неї впливають ще й другорядні сили: сила тертя, сила Коріоліса, відцентрова сила.

46. Термічний режим озер.

Температурний режим озерних вод залежить від співвідношення між прибутком і витратою тепла, а також від розподілу цього тепла в озерній воді, що залежить від географічного положення озера, пори року, динаміки озерних вод. У водну масу тепло надходить та витрачається через відкриту водну поверхню.

Основним джерелом тепла, яке надходить на водну поверхню озера в літній період, є сонячна радіація(пряма, розсіяна, сумарна). Зміна кількості сонячної радіації протягом доби або протягом сезону визначає зміну температури води в озерах. Тепло також надходить від атмосферного випромінювання, зі стоком річок і підземних вод, а також за рахунок біохімічних явищ. Основними втратами тепла з озера є втрати на випаровування, а також випромінювання в атмосферу, винос тепла річками і фільтрація. Взимку при наявності льодового покриву інтенсивність теплообміну між атмосферою і водною поверхнею різко зменшується.

В тепловому режимі озер виділяють 2 періоди:

6. період відкритої води (тепло спрямоване вертикально вниз);

7. період закритої води (вверх).

В річному розрізі для помірних широт в термічному режимі прісних озер виділяють 4 сезони: весна, літо, осінь, зима.

Весна. Після танення льоду на озерах, досягнення tֺ води 0ֺС починається прогрівання, і вода в озері досягає +4ֺС. Вода опускається на дно, а на поверхню надходять шари з нижчою tֺ. Цей процес іде доти, поки вся водна маса в озері не досягне tֺ 4ֺС. Це період весняної гомотермії.

Літо. При підвищенні tֺ вище 4ֺС на поверхні озера накопичується вода з меншою щільністю, а біля дна лежать шари води з tֺ ≈4ֺС. Це пряма температурна стратифікація (зниження tֺ з глибиною).

Осінь. Зниження tֺ води до 4ֺС призводить до того, що більш важка вода опускається на дно, а наверх піднімається вода з tֺ вище 4ֺС. Це період осінньої гомотермії.

Зима. При замерзанні води в озері біля поверхні tֺ=0ֺС, на глибині - ≈4ֺС. Це – період оберненої температурної стратифікації (підвищення tֺ з глибиною).

Озера певної природної зони мають свої особливості температурного режиму. На основі цього Ф.Форель розробив термічну класифікацію озер світу:

18. Тропічні (теплі) озера, в яких tֺ води в поверхневому шарі завжди вища за 4ֺС. Річні амплітуди коливання tֺ незначні. Ці озера розташовані в тропічній і субтропічній зонах.

19. Помірні озера. Поверхневі води можуть мати tֺ і вищу, і нижчу за 4ֺС. tֺ в глибинних шарах близька до 4ֺС. Характерна наявність весняної і осінньої гомотермії, прямої та оберненої стратифікації. Значні річні амплітуди коливання tֺ.

20. Полярні озера. tֺ поверхневого шару ніколи не перевищує 4ֺС. Характерні тривалий період оберненої стратифікації, значна тривалість льодового покриву. Річна амплітуда коливання tֺ незначна.