5.7. Теплозапас озер
Изучение температурного режима позволяет определить теплозапас озера, т. е. количество тепла, заключенного в водной массе озера. Большинство исследователей для расчета теплозапасов озер используют метод американского ученого Е. Берджа, примененный им для озера Мендота в 1927 г.
Чтобы определить теплозапас, необходимо знать распределение температуры воды по вертикали в точке максимальной глубины, объем водной массы по слоям с сечением в 1 м, приведенную мощность каждого слоя (частное от деления объема слоя на площадь озера) и среднюю температуру слоя. Теплозапас каждого слоя будет равен произведению средней температуры слоя на его приведенную мощность. Теплозапас озера — это сумма теплозапасов всех слоев с разной температурой.
Кроме метода расчета теплозапаса, Бердж ввел понятие о годовом тепловом бюджете озер. Последний определяется как разность между максимальным и минимальным за год теплозапасом и означает количество тепла (в калориях), необходимое для нагрева от минимальной до максимальной температуры столба воды сечением в 1 см2 и высотой, равной средней глубине озера. Поэтому его величина во многом определяется средней глубиной озер (рис. 5.6.)
Рис. 5.6. График зависимости величин годового теплового бюджета от средней глубины озер
Общий теплозапас является функцией объема водной массы и средней глубины озера. Естественно поэтому, что наибольшей величины общий теплозапас достигает в крупных водоемах (Нарочь, Струсто, Мядель). Однако величина теплозапаса и годовой бюджет тепла (кал/см2) имеют наибольший показатель в небольших,, но глубоких озерах (Долгое, Гиньково, Кривое, Волос). Эта особенность отражает своеобразие котловин и главным образом большую мощность слоя воды на единицу площади поверхности.
Динамика теплозапаса в озерах в течение года имеет сходные черты (рис. 5.7.). В период с апреля по май для всех озер отмечается как период интенсивного прогревания. Начиная с мая месяца по июль теплозапас продолжаетрасти более медленно. Максимальные запасы тепла в озерах Белорусского Поозерья приходятся на конец июля — начало августа. Самые низкие показатели тепла отмечены в конце января — начале февраля, хотя в мелководных озерах они иногда смещаются к началу января.
В многолетнем разрезе исследованные озера имеют устойчивый тренд к увеличению максимального теплозапаса (рис.5.8). За рассматриваемый период наибольшей изменчивостью отличается величина максимального теплозапаса оз. Выгонощанское (верхний рисунок) и тренд его величины имеет отрицательный знак. Вероятно этот аспект объясняется климатическими особенностями Полесья и мелководностью озера. Динамика величины максимального теплозапаса крупных озер Поозерья имеет положительный тренд и колебания его величины незначительные (Нещердо, Дривяты,Нарочь). Максимальный теплозапс озера Лукомльское поддерживается в пределах 50-60 1015 Дж, что на порядок выше, чем в других водоемах и устойчив в многолетнем разрезе. Масимальный
Рис.5.7. Средний теплозапас за весь период инструментальных наблюдений (1966 – 2004 гг).
теплозапас небольших озер имеет отрицательный трен и колеблется в небольших пределах (Мядель, Отолово).
Термический бюджет озера определяется как разность между максимальным (летним) и минимальным (зимним) теплозапасами озер. Другими словами тепловой бюджет показывает количество тепла, необходимого для нагревания водной массы от минимального до максимального значения теплозапаса озера. Амплитуда колебаний абсолютных величин термического бюджета разнотипных озер незначительная и в многолетнем разрезе за расчетный период отличается устойчивым характером, колеблется в небольших пределах и для различных в Дж ( n 1015) она составил: для оз. Выгонощанское – (3 -6), .Дривяты (17-22), Мядель (6-10), Отолово (1,5-2,0), Нарочь (46-60), Нещердо (5-8).
Указанные абсолютные величины амплитуды колебания термического бюджета отражают объемы водных масс и морфометрические показатели озер.
Для сравнительной характеристики теплозапаса и температурного бюджета озер используется относительные показатели, рассчитываемые на единицу площади или единицу объема озер.
Рис. 5.8. Изменение максимального теплозапаса разнотипных озер Белорусского Поозерья и Белорусского Полесья (сверху вниз: оз.оз. Выгонощанское, Нещердо, Лукомльское, Отолово)