5.3 Сгонно-нагонные явления

Под влиянием ветра у наветренных берегов происходит повышение уровня воды — нагон, а у подветренных — понижение, сгон. Возникающий при этом наклон водной поверхности — денивеляция обусловливает временные компенсационные течения в озерах из мест повышенного уровня. Это движение противоположно основному ветровому течению и охватывает прибрежную зону. Высота нагона обычно не более 25—30 см, однако сам процесс оказывает заметное влияние на распределение поверхностных температур и кислорода, а также способствует переносу планктонных организмов.

Сгоны и нагоны в больших озерах могут достигать двух и более метров. Разность уровней между нагоном и сгоном (Z) в озере можно рассчитать по формуле А.В. Караушева (1955):

Z = (3+10h) 10^-8 (L/h) W² cos α,

где h – высота волны, L – расстояние между двумя точками акватории, м; W_ср – скорость ветра, м/с; α – угол между направлением ветра и линией L; H_ср - средняя глубина водоема на рассматриваемом участке озера.

В проточных водоемах наблюдаются стоковые течения. Речные воды, поступающие в озера, некоторое время сохраняют свои особенности и способствуют поступательному движению воды в направлении стока. В начале марта 1966 г. стоковое течение было зафиксировано в озерах Паулье и Березовом от места впадения реки Дивы до ее выхода из озер. Даже при значительных морозах Дива не покрывается льдом. По сравнению с окружающей водной массой озера ее воды более теплые и насыщенные кислородом. Ширина своеобразной подледной реки достигала 250 м, и прослеживалась эта река в обоих водоемах. Подобная картина отмечена в озере Медзолол, через которое протекает река Березина.

В результате течений, сгонно-нагонных явлений в озерах могут возникать явления апвелинга (восходящее движение воды с выходом на поверхность даже металимниона) и даунвеллинга (опускание теплых вод на глубину). Обычно апвеллинг озникает при сильном и продолжительном шторме на озере. В апвеллинге выделяют стадии: генерация, установление и релаксация (Показеев, Филатов,2002) и может возникать как в заливах, так и в прибрежной части у мысов.

Явление апвеллинга и даунвеллинга изучалось на Ладожском и Онежзском озерах в течение 22 лет. Ширина зоны апвеллинга достигает 10-15 км и в длину 20 км, редко до 50 км. Явление характерно для теплого периода года (июнь-август). Апвеллинг активно влияет на температурный режим озера и влияет на условия развития других лимнических процессов.

По месту проявления апвеллинга и его происхождению различают прибрежный экмановский апвеллинг, прибрежный апвеллинг в мелких озерах, апвеллинг обусловленный локальной дивергенцией течения возле плесов и за островами, апвеллинг, возникающий на подводных возвышенностях и апвеллинг, обусловленный вихрями и фронтами.

Гидродинамические процессы обусловливают обмен воды между слоями с различными содержанием гидрохимических и биологических градиентов за счет турбулентных движений. Различают свободную, связанную с температурой конвекцию и динамическую, обусловленную движением воды. Динамическая конвекция связана обычно с волновыми движениями.