1.3.2 Течения.

Течения в Онежском озере зависят главным образом от ветров.

Ветровые течения хорошо выражены осенью и в начале зимы. При сильных южных ветрах наблюдаются течения, средняя скорость которых около 0,6 уз; наибольшая скорость ветровых течений вблизи западного берега озера.

Стоковые течения отмечаются в узкой прибрежной зоне; особенно заметны они в период половодий.

Плотностные течения возникают весной, когда вода в прибрежных районах прогревается, а в центральной части озера остается еще холодной (разность температур достигает 12 °С). Более теплая вода из прибрежной зоны устремляется к середине озера и создает вокруг центральной части круговое течение, направленное против часовой стрелки. Скорость этого течения в среднем до 0,3 уз; наибольшая скорость наблюдается вдоль западного берега озера и в заливе Большое Онего. Весной и в первой половине лета плотностные течения являются преобладающими и осуществляют основной водообмен в озере. Осенью эти течения слабее, чем весной.

Волнение. На Онежском озере сильное волнение чаще всего отмечается осенью. В южной, более мелководной части озера наблюдаются преимущественно короткие крутые волны. Наибольшая высота волн (около 3,5 м) отмечается здесь при ветрах от W, NW и N со скоростью более 17 м/с. В центральной части озера и в заливах Большое Онего и Малое Онего наблюдаются более пологие волны длиной около 20-30 м. Наибольшая высота волн (3-4 м) отмечается при ветрах от SE и S со скоростью 17-21 м/с, а в центральной части, кроме того, при штормовых ветрах от NW и N. Период волн преимущественно 1-3 с.

Вблизи берегов, особенно скалистых, бывает сильный прибой. Наиболее сильный прибой отмечается в юго-западной части озера при ветрах от N и NW. При ветрах от S и SE значительный прибой наблюдается в районе залива Малое Онего и острова Василисин.

1.3.3 Температура.

Температура воды. Температура поверхностного слоя Онежского озера в мае-июне в мелководной прибрежной полосе составляет 5-11 °С. В августе в открытой части озера она достигает максимума (17 °С). С сентября по ноябрь средняя месячная температура воды в описываемом районе понижается от 12 до 2 °С.

2. Методы расчета температуры поверхности воды.

Уравнение теплового баланса для расчета температуры воды в открытом водоеме впервые было применено Н. М. Вернадским. В дальнейшем метод расчета температуры воды, основанный на уравнении теплового баланса, разрабатывался Б. В. Проскуряко­вым, Д. Н. Бибиковым, А. П. Браславским, М. П. Тимофеевым и другими учеными.

Для определения температуры поверхности воды составляется уравнение теплового баланса для всего водоема или для отдель­ных его участков. Сумма составляющих баланса приравнивается изменению количества тепла в водоеме или в выбранном объеме воды за данный промежуток времени. При этом предполагается, что температура воды по глубине одинакова. Далее, разделяя члены, зависящие и не зависящие от температуры воды, полу­чают дифференциальное уравнение. Интегрирование этого урав­нения при заданном начальном условии позволяет определить ход средней температуры на вертикали во времени. Средняя темпера­тура воды t_cp заменяется температурой поверхностного слоя воды t_n, умноженной на коэффициент , т. е. .

В настоящее время применяются два метода расчета t_n — де­тальный и упрощенный.

2.1 Детальный метод

Сущность метода, разработанного А. П. Браславским сводится к следующему.

1. Вычисляется так называемая установившаяся температура воды для условного водоема со средней длиной разгона воздуш­ного потока Lср = 5 км, постоянной скоростью ветра = 4 м/с и глубиной, стремящейся к нулю. Под ней подразумевается та температура поверхности воды водоема, которая устанавливается при сохранении заданных гидрометеорологических условий в те­чение неограниченного времени. В этом случае изменение коли­чества тепла в водоеме становится равным нулю,

2. Вычисляется суммарное количество тепла Ф, поглощенного водой, по уравнению:

Ф=S_P + S_а + S_дн + а₃+ a₆, Вт/м

где —поглощенная водой суммарная солнечная радиация, Вт/м²;

S_и.а.—поглощенное водой встречное излучение атмосферы, Вт/м²;

S_дн — теплообмен водной массы с ложем водоема, Вт/м²;

- соответственно средняя ме­сячная температура (°С) и влажность воздуха (мбар) на высоте 2 м по данным континентальной метеостанции, расположенной в районе водоема (но не на берегу);

и -параметры, зави­сящие от скорости ветра и длины разгона воздушного потока над водоемом. Величина рассчитывается по формуле или опреде­ляется по таблице. Влияние вторично отраженной радиации для водоемов с длиной разгона менее 5 км учитывается умножением на коэффициент 1,1 для пустынных и полупустынных районов и на коэффициент 1,3, если берега не­замерзшего водоема покрыты снегом.

Величина определяется по формуле 4.

Где - абсолютная средняя месячная температура воздуха по данным наблюдений на континентальной метеостанции, ⁰С; - постоянная Стефана - Больцмана; -

Приближенные значения теплообмена воды с ложем водоема принимаются по таблице.

3. По величине Ф из таблицы определяется значение устано­вившейся температуры воды для условного водоема при допу­щении, что разность значений температуры воды и воздуха равна нулю.

4. Определяется поправка к температуре воды условного водо­ема на различие в значениях температуры поверхности воды и воздуха:

=0,14(), ⁰С

5. Вычисляется окончательное значение установившейся тем­пературы поверхности воды условного водоема при действитель­ных соотношениях значений температуры воды и воздуха:

, ⁰С

Расчет производится за все месяцы безледоставного периода, а также за первый (после установления ледостава) и последний (перед вскрытием) месяцы с ледоставом.

6.Определяется начальная () и конечная () температура по­верхности воды за каждый месяц безледоставного периода. Начальная температура воды первого расчетного месяца в первый день после очищения водоема ото льда принимается равной 2,5 ⁰С. В том случае, когда расчет производится для незамерзающего во­доема, начальная температура принимается по водоему-аналогу. При отсутствии данных по водоемам-аналогам расчет температуры поверхности воды начинают с июля, принимая в качестве началь­ной значение установившейся температуры воды за июль.

Конечная температура поверхности воды за расчетный интер­вал времени рассчитывается по формуле

,⁰С

где —начальная температура поверхности воды, ⁰С ;

—коэффи­циент, зависящий от произведения ;

Н—средняя глубина водо­ема,м;

— коэффициент для перехода от средней на вертикали тем­пературы к температуре поверхности воды, т, е. и от величины ;

—поправка, зависящая от и интенсивности из­менения установившейся температуры воды в данном месяце ().

Значения и определяются по графикам на рис. 1. Величина находится по графику на рис. 2 в зависимости от средней глубины и длины разгона воздушного потока над ре­альным водоемом. Интенсивность изменения установившейся температуры для данного месяца вычисляется по формуле:

, ⁰С

где - установившаяся температура воды последую­щего и предыдущего месяцев.

Расчет ведется последовательно от месяца к месяцу. Для по­следующих месяцев начальная температура воды принимается равной конечной температуре предшествующего месяца.

7. Средняя месячная температура поверхности воды для ус­ловного водоема ( = 5 км, =4 м/с) с фактической средней глубиной вычисляется по формуле

, ⁰С

где значения находят по графикам на рис.4 в зави­симости от .

Величина характеризует температуру поверхности воды ре­ального водоема.

В том случае, когда даты очищения водоема ото льда весной и замерзания осенью не совпадают с началом или концом месяца, при расчете и значения принимаются за неполный месяц. Средние значения за периоды от начальной даты вскрытия во­доема до конца месяца и от начала месяца до даты замерзания определяются графической интерполя-цией между средними месяч­ными значениями по трем точкам — за предыдущий, текущий и по­следующий месяцы. Аналогичным образом определяют за непол­ные месяцы значения и . Значения за периоды менее месяца, например за п суток, определяют умножением их месячных значений на 30,4/ для и на для и .

Рис. 1. Графики .

2.2 Упрощенный метод.

За начало расчета принимается первый месяц со средней темпераатурой воздуха выше 0 ⁰С. Начальная температура воды для этого месяца назначается 2,5 ⁰С. Далее расчеты выполняются в следующем порядке

1.Вычисляется значение параметра , характеризующего суммарное количество тепла, поглощенного водной поверхностью в первый расчетный месяц, по уравнению

где - поглощенная водой суммарная солнечная радиация, Вт/м²;

- поглощенное водой встречное излучение атмосферы, Вт/м²;

- теплообмен водной массы с дном водоема, Вт/м²;

- средняя месячная скорость ветра, м/с²;

- средняя месячная температура воздуха, ⁰С;

- средняя месячная влажность воздуха, мбар;

- начальная температура воды, ⁰С;

- коэффициент для перехода от средней температуры воды в водоеме к температуре поверхности воды;

- средняя глубина водоема, м;

2. Значение средней температуры поверхности воды водоема для первого расчетного месяца определяется из выражения

Определяется из выражения производится методом подбора. В левую часть уравнения подставляют значение параметра , вычисленное по предыдущей формуле, а в правую часть - значения параметров ,и . Путем последовательных подстановок различных значенийдобиваются равенства правой и левой частей уравнения. Значения , при котором устанавливается равенство, будет искомой температурой.

3.Определяется температура воды на конец первого расчетного месяца по формуле

Полученное значение принимается в качестве для следующего расчетного месяца.

4. Расчет средней температуры воды для второго и последующего месяцев осуществляется по схеме, изложенной в пунктах 1 и 2. Для этих месяцев температура воды находят из выражения

где

4. Исходные данные Онежского озера:

Абсолютная влажность воздуха

Таблица №9

Месяц	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
e2	74	101	128	76	75	105	97	84

Температура воздуха

Таблица №10

Месяц	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
t'н	3.4	12.1	11.6	17.8	14.8	9.2	3.2	4.4
t'к	3.4	15.6	16.6	15.7	13.4	2.1	3.4	-6.8
t'2	4.6	10.6	14.9	16.5	15.4	10.1	4.2	3.0

Скорость ветра

Таблица №11

Месяц	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
u2	2.8	2.7	2.5	2.3	2.7	3.1	4.0	4.1

Средняя температура Онежского озера

Таблицы №12

Месяц	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
tср	0.9	6.1	11.4	17.2	14.6	10.0	3.7	1.1

Нижняя и общая облачность

Таблица №13

Месяц	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
No	4.2	6.4	5.5	6.0	4.4	6.2	6.1	4.5
Nn	1.3	4.2	2.8	4.2	2.5	2.5	3.6	1.8