Температурный режим воды Байкала

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

Поделиться в vk
VK
Поделиться в odnoklassniki
OK
Поделиться в facebook
Facebook
Поделиться в whatsapp
WhatsApp
Поделиться в telegram
Telegram