2.1.2 Распределение температуры воды на глубине (рейдовые вертикали)

Аномальное изменение плотности воды в интервале температур от 0°С до 4°С (таблица 2) обуславливает в озерах два типа слоистости водных масс: 1) с прямой и 2) обратной стратификацией температуры и с обязательным вертикальным перемешиванием воды в течение всего переходного периода от одной стратификации к другой.

Таблица 2 - Зависимость плотности воды от температуры [9]

Температура, t°C	0	2	3,98	10	20	100
Плотность, кг/м3	999,87	999,97	1000	999,73	998,23	958,38

В интервале температур от 0°С до 4°С вода ведет себя аномально. В этом интервале с повышением температуры плотность воды увеличивается, а при температуре выше 4°С – уменьшается.

При охлаждении озер более плотные массы воды опускаются вниз, а на их место поднимаются теплые и менее плотные; происходит перемешивание слоев. Так продолжается до тех пор, пока на всей толще не установится температура максимальной плотности воды 3,98°С. Наступает осенняя гомотермия.

Дальнейшее охлаждение воды происходит только с поверхности. Ниже в соответствии с изменением плотности будут распола­гаться слои с последовательно увеличивающейся температурой, все более приближающейся к 3,98°С. Возникает обратная термическая стратификация. При продолжающемся понижении температуры воздуха верхние слои воды охлаждаются до 0°С и замерзают, но обратная термическая стратификация сохраняется подо льдом в течение всего холодного периода, так как она устойчива к охлаж­дению. Благодаря аномальному изменению плотности воды глубо­кие озера даже в суровые зимы не промерзают до дна, и подо льдом не прекращается жизнь.

С момента, когда приходная часть теплового баланса станет превышать расходную, начнут нагреваться поверхностные слои воды и как более плотные опускаться вниз, а на их место подни­маться с глубины более холодные, но менее плотные. Конвективное перемешивание продолжается до тех пор, пока температура воды по всей толще озера не достигнет 4°С. Наступает весенняя гомо­термия.

Дальнейшее нагревание поверхностных слоев приводит к по­вышению их температуры, но распространение тепла в глубину конвекцией уже не будет. Возникает прямая термическая страти­фикация, характеризующаяся убыванием температуры с глубиной и устойчивостью к нагреванию.

Факторы, обуславливающие распределение температуры воды на глубине и ее изменение во времени. обладают ясно выраженным годовым ходом. В связи с этим в годовом термическом цикле меж­дуречных озер выделяются пять характерных периодов: 1) весенние нагревание; 2) летнее нагревание;3) осеннее охлаждение; 4) зимнее охлаждение и 5) зимнее нагревание на мелких и среднеглубоких озерах глубиной до 20 м (на более глубоких водоемах этот период может отсутствовать).

После разрушения ледяного покрова температура воды повы­шается, достигая летом максимума (27-29°С), а затем вновь пони­жается до момента образования ледостава. Скорость нагревания и охлаждения, а также абсолютное значение максимальной темпера­туры будут различными в зависимости от гидрометеорологических условий и морфологических характеристик озерной котловины, но общий характер хода температуры воды в летний период для меж­дуречных озер качественно одинаков.

Термический режим пойменных озер. Температурный режим пойменных озер, заливаемых вешними водами, характеризуется гомотермией в весенний период, что объ­ясняется воздействием речных вод при температуре выше 4°С. Ле­том устанавливается прямая стратификация, причем масса воды в озерах хорошо прогревается. Некоторое понижение температуры в нижних слоях возникает при повышенном питании озер грунтовы­ми водами. Осенью вновь устанавливается гамотермия, которая зимой сменяется обратной стратификацией [9].

Рейдовая вертикаль. Вертикаль активна. Ее преодоление затруднительно. На пути вверх нас прочно удерживает земное тяготение. Вертикаль, уходящую в озерную или морскую глубину, невозможно представить – сознание заполнено видом водной поверхности. Движение по вертикали вниз опасно - на каждые 10 метров давление возрастает на одну атмосфе­ру. Пустая стеклянная бутылка, заткнутая пробкой и опущенная (в носке) на 500-метровую глубину, возвращается на поверхность в виде кучки крупно-гравелистого песка (носок при этом остается цел). Экипажу ато­мохода «Курск» в августе 2000 года мы не смогли помочь на глубине 108 метров. И хотя глубины в Валдайском озере достигают только 57 метров, они, в сочетании со сравнительно небольшой площадью отдельных плесов, делают наше озеро похожим на маленькое глубокое море и являются при­чиной формирования устойчивого температурного расслоения воды или, как принято говорить устойчивой температурной стратификации [12].