2.2 Ледовый режим

Период зимнего режима озера наступает с момента, когда тем­пература волы снижается до 0°С и на озере появляются первые ледовые образования. Появлению льда предшествует быстрое охлаж­дение воды при отрицательном тепловом балансе. Интенсивность потерь тепла с водной поверхности озер Воронежской области в предледоставное время в среднем равна 1200-2100 Дж/(см2сутки), но в отдельных случаях достигает даже 8370 Дж/(см²*сутки). Наи­большую часть этой суммы составляет теплоотдача в воздух (около 40%); на эффективное излучение расходуется примерно 25-30%, еще меньше затрачивается на испарение.

Замерзание озер. Формирование ледяного покрова и сроки начала ледостав зависят от теплозапаса озера, интенсивности теплоотдачи водной массы, связанной с ветром, с термическим состоянием атмосферы.

Ледовый режим озер несколько отличается от ледового режи­ма рек. Охлаждение воды до 0°С раньше всего наступает на мелко­водных участках озера и у берегов. Здесь вдоль кромки берега по­являются полосы тонкого (до 0,5 см) прозрачного примерзшего к берегам льда. Такие образования носят названия забереги. Нараста­нию заберегов способствует более быстрое охлаждение грунта бе­рега, нежели охлаждение в центре озера. Самое ран­нее появление заберегов на озерах рассматриваемого региона отме­чено при резком похолодании в начале ноября 1980 года и предше­ствующему этому резкому похолоданию достаточно длительного холодного осеннего периода. Позже всего, в середине декабря, поя­вились забереги в 1973 году.

Замерзание озер, особенно крупных, часто прерывается перио­дами, когда озеро совершенно освобождается от ледяного покрова. В отдельные годы (1972, 1973, 1984 и др.) во время резкого и глу­бокого похолодания на всей акватории подавляющего большинства озер области образовывался сплошной ледяной покров, но через 2-12 суток в результате повышения температуры воздуха и сильного ветра неокрепший ледяной покров разрушался.

От момента появления первых ледяных образований (забере­гов) до ледостава часто проходит значительный промежуток време­ни (до 25-30 суток). В среднем за многолетний период ледостав на озерах рассматриваемого региона устанавливается в первой поло­вине декабря. Наиболее ранние сроки образования ледостава отмечены в октябре, наиболее поздние – в январе.

На ряде малых и мелких озер с малым теплозапасом и малой тепловой инерцией бывают временные осенние ледоставы, сменяющиеся вскрытием и новым замерзанием [9].

По температурному режиму озера Валдайское и Ужин относятся к димиктическому типу – дважды в год происходит их полное перемешивание. Температурный ритм, определяемый климатообразующими факторами, за­дается с одной стороны продолжительностью ледостава, с другой – актив­ностью формирования термоклина и глубиной его проникновения в летний период. Ледостав дополняют примыкающие к нему периоды осенних и ве­сенних ледовых явлений, когда температура в озере изменяется в диапазо­не О - 2°С, а распределение ее по вертикали имеет слабо выраженную об­ратную стратификацию (таблица 3).

Таблица 3 – Сроки наступления и продолжительность ледовых явлений по наблюдениям на Валдайском озере в период 1936-2001 гг.[11]

Явления	Дата начала осенних ледовых явлений	Дата наступления ледостава	Дата начала разрушения льда	Дата окончания ледостава	Дата очищения ото льда	Продолжительность периода
						осенних ледовых явлений	ледостава	весенних ледовых явлений	периода свободного ото льда
Средняя	17.11	6.12	16.04	28.04	2.05	20	142	16	199
Ранняя (макс.)	10.10. 1941	14.11. 1993	25.02. 1990	29.03. 1990	03.04. 1990	64 1962	168 1947	44 1986	244 1982
Поздняя (мин.)	01.01 1983	02.01. 1975	06.05 1941	24.05. 1941	25.05. 1941	0 1983	96 1983	2 4 года	138 1941

Толщина льда по наблюдениям на рейдовой вертикали первого плеса приведена в (таблице 4). Трещины в сплошном ледяном покрове явление часто встречающееся, но места их появлений неопределенны; сами трещи­ны, как правило, опасности не представляют. Ненадежный ледовый покров в течение всего периода ледостава имеют пролив-копка у Монастырского острова и копка-пролив, соединяющая озера Валдайское и Ужин.

Вода на льду под снегом за период 1983 – 1997 гг. отмечалась в янва­ре в 42% дней, в феврале – в 28%. За последние 5 лет указанного периода это явление отмечалось чаще: в январе – 62% дней, в феврале – 41%.

Подвижки льда начинаются на завершающей стадии весеннего полово­дья после всплытия льда. В отдельные годы имеют место навалы льда на берег, разрушение свайных причальных сооружений и экзарация береговой кромки.

Таблица 4 – Толщина льда на середине первого плеса Валдайского озера за период 1935-1977гг., см [13]

Характеристика	Январь			Февраль
	1-я декада	2-я декада	3-я декада	1-я декада	2-я декада	3-я декада
Число лет наблюдений	33	32	33	32	34	34
Средняя толщина льда, см	31	36	41	46	49	52
Наибольшая толщина льда, см/год	54 1944	65 1947	71 1947	78 1945	76 1945	77 1945
Наименьшая толщина льда, см/год	8 1975	14 1975	16 1975	23 1975	31 1975	29 1975

Весной, после схода льда, наступает короткий период весеннего кон­вективного перемешивания, длящийся несколько дней, когда температура водной массы одинакова по вертикали и быстро нарастает с 2° до 4°С. Осенью гомотермия длится несколько дольше – под действием конвектив­ного перемешивания температура по всем горизонтам падает от 6 - 8°С (максимальный летний прогрев воды у дна на момент разрушения термо­клина) до 4 - 2°С. Временные промежутки между моментами гомотермии определяют климатический температурный ритм водоема.

В летний период, по мере прогревания, формируется хорошо разви­тая температурная стратификация, которая в летнее время делит озеро на три слоя с разными условиями обитания. Верхний слой часто называют деятельным. В него свободно проникают кислород воздуха и солнечный cвeт. Beтровое волнение постоянно перемешивает его. В этом слое «изготавливается» первичная продукция озера. Ее производят водоросли, использующие солнечный свет, растворенные в воде соли азота, кремния, фосфора, микроэлементы и двуокись углерода. Деятельный слой невелик – около пяти метров. Ниже температура резко падает. Это зона слоя темпе­ратурного скачка термоклина. Второй слой – пограничный. В его верх­ней части температурный градиент более 2°С/м, в отдельные периоды до 6°С/м. В нижней части - 0,5 - 2°С/м. Термоклин формируется в мае и раз­рушается в октябре. За это время его верхняя граница опускается с 2 - 3 метров до 13 метров на озере Ужин и до 20 - 24 метров - на первом и вто­ром плесах озера Валдайского.

Ниже термоклина температуре меняется очень незначительно. В летнее время этот слой (по терминологии озероведов -гиполимнион) в значительной степени изолирован от деятельного слоя за счет скачка плотности в термоклине. Различие в глубине проникновения термоклина и в величинах придонной температуры на момент его разрушения, объясняется разной степенью открытости плесов для ветрового воздействия. По­следнее подтверждает и расчет величин максимального теплозапаса. Для удобства он может быть представлен в виде средней температуры 30-ти метрового слоя. За сравнимый период 1987-2001 гг, средние температуры равнялась 13,5°, 14,3° и 11,8° для 1-го, 2-го и 3-го плесом соответственно.

За 50-ти летний период тренд максимальных теплозапасов по наблюдениям на рейдовой вертикали первого плеса, отрицательный. Это не­сходство с трендом среднегодовой температуры воздуха говорит о многофакторности условий, формирующих максимальный теплозапас в глубоком стратифицированном водоеме. Интересно отметить, что за этот же период тренд минимальных теплозапасов был положительный, что в какой-то мере отражает повышение температуры зимних месяцев.

Температура воды придонных горизонтов глубоких котловин в тече­ние всей послеледниковой жизни озера меняется в узком интервале от 2° до 5-7°.

Температурные условия в прибрежной зоне характеризуются еже­дневными наблюдениями по водпосту. Средние декадные и месячные ве­личины температуры воды за весь период наблюдений (таблица 5 и 6). Максимальные температуры поверхности воды завесь период наблюдений отмечены 20 июля 2001 года – 28,6 ° и 26,6 °, для прибрежной и открытой частей озера соответственно. Обычное время максимумов последняя декада июля и первые дни августа [13].

Таблица 5 – Среднедекадные температуры воды оз. Валдайского по водпосту ВФ ГГИ за период 1936 – 2002гг., °С [13]

Декада	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
1	0	0	0,01	0,2	5,4	13,3	17,8	18,4	14,6	8,5	3,4	0,5
2	0	0	0,01	0,6	8,1	15,4	18,7	17,7	12,5	6,5	2,4	0,1
3	0	0	0,01	3,0	11,1	16,9	18,9	16,3	10,6	5,5	1,1	0,03

Таблица 6 – Среднемесячные температуры воды оз. Валдайского по водпосту ВФ ГГИ за период 1936-2002 гг., °С [13]

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
0	0	0,02	1,1	8,3	15,2	18,5	17,5	12,5	6,7	2,3	0,2