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.
Источник:
Шимараев М.Н. Температурный режим // Байкал: природа и люди. Энциклопедический справочник / Под ред. А.К. Тулохонова. – Улан-Удэ, ЭКОС: изд-во БНЦ СО РАН, 2009
