- •Ющенко ю.С.
- •Чернівці Зелена Буковина 2005
- •Наука про природні води
- •Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень
- •1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу
- •1.1.2. Формування основ наукової гідрології
- •1.1.3. Сучасна гідрологія
- •1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології
- •1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі
- •1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод
- •Середньорічний водний баланс Землі [12]
- •1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі
- •1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни
- •Фундаментальні основи гідрологічних досліджень
- •1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води
- •1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води
- •1.2.3. Густина води
- •1.2.4. Теплові властивості води
- •1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування
- •1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду
- •1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах
- •1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод
- •1.2.9. Основи статики природних вод
- •1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки
- •1.2.11. Види руху водних потоків
- •1.2.12. Два режими руху рідини
- •1.2.13. Рівняння нерозривності
- •1.2.14. Рівняння Бернуллі
- •1.2.15. Рух поверхневих водотоків
- •1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки
- •1.2.17. Приклади ламінарного руху
- •1.2.18 Течії у водойомах
- •1.2.19. Хвилі у воді
- •1.2.20. Стратифікація, стійкість та перемішування природних вод
- •1.2.21. Природні води як хімічний розчин
- •1.2.22. Основні типи домішок у природних водах
- •Головні іони в океанічних водах (за с. Бруєвичем)
- •1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу
- •1.2.24. Забруднення та якість природних вод
- •Методи гідрологічних досліджень
- •1.3.1. Математичні методи, інформатика
- •1.3.2. Системний підхід
- •1.3.3. Експеримент та моделювання
- •1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація
- •1.3.5. Історичний метод
- •1.3.6. Прогнозування
- •1.3.7. Експедиційний метод
- •1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг
- •1.3.9. Балансові методи
- •1.3.10. Картографічні методи
- •1.3.11. Географо-гідрологічні методи
- •1.3.12. Еколого-гідрологічні методи
- •Гідрологія водних об’єктів
- •Гідрологія океанів і морів
- •2.1.1. Поділ Світового океану
- •Основні характеристики океанів
- •2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану
- •2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик та водні маси океану. Процеси перемішування
- •2.1.4 Морський лід
- •2.1.5. Морські хвилі
- •2.1.6. Припливи в океані
- •2.1.7. Морські течії
- •2.1.8. Рівень океанів і морів
- •2.1.9. Життя в океані
- •2.1.10. Моря України
- •Гідрологія льодовиків
- •2.2.1. Процеси утворення льодовиків
- •2.2.2. Рух льодовиків
- •2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
- •2.2.4. Баланс та режим льодовиків
- •2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками
- •Гідрологія підземних вод
- •2.3.1. Походження підземних вод
- •2.3.2. Класифікації підземних вод
- •2.3.3. Води зони аерації
- •2.3.4. Ґрунтові води
- •2.3.5. Артезіанські води
- •2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах
- •2.3.7. Структури підземної гідросфери
- •2.3.8. Рух підземних вод
- •2.3.9. Підземний стік
- •2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами
- •Гідрологія річок
- •Найбільші річки світу
- •2.4.1. Річкові системи
- •2.4.2. Річкові водозбори
- •2.4.3. Річкові долини
- •2.4.4. Русла та заплави річок
- •2.4.5. Рух води в річках
- •2.4.6. Поняття про водний режим річок
- •2.4.7. Процеси водного живлення річок
- •2.4.8. Аналіз водного режиму річок
- •2.4.9. Рівневий режим річок
- •2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів
- •2.4.11. Основні категорії та стік наносів
- •2.4.12. Поняття про русловий процес річок
- •2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
- •2.4.14. Термічний режим річок
- •2.4.15. Льодовий режим річок
- •2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок
- •Гідрологія озер
- •Найбільші озера світу
- •2.5.1. Котловини озер
- •2.5.2. Морфометрія та морфологія озер
- •2.5.3. Термічний режим озер
- •2.5.4. Льодовий режим озер
- •2.5.5. Динаміка озер
- •2.5.6. Водний режим озер
- •2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер
- •2.5.8. Донні відклади озер
- •Гідрологія особливих типів водних об’єктів
- •2.6.1. Сніговий покрив
- •2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти та холодного клімату
- •2.6.4. Гідрологія водосховищ
- •2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи
- •2.6.6. Гідрологія боліт
- •2.6.7. Гідрологія гирл річок
- •Типи гирлових областей річок
- •Загальні гідрологічні явища та процеси
- •Природні води і атмосфера Землі
- •3.1.1. Кліматична система Землі і природні води
- •Характеристики складових кліматичної системи Землі
- •3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери
- •3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води
- •Водний баланс та стік води з суходолу
- •3.2.1. Водний баланс територій
- •3.2.2. Формування стоку
- •3.2.3. Стік води в річках
- •Природні води і тверде тіло Землі
- •3.3.1. Літосфера та підземні води
- •3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу
- •3.3.3. Природні води і рельєф
- •3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення
- •Природні води та еволюційні процеси
- •3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових
- •3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод
- •3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод
- •Заключення Новітній етап розвитку гідрології
Гідрологія льодовиків
В тропосфері Землі завжди існує область від’ємних температур повітря. Вона торкається певних частин земної поверхні. Тут розповсюджена вода у твердому стані. Сферу холоду, морозу називають кріосферою. До неї відносять сезонний та багаторічний сніговий покрив, сезонну та багаторічну («вічну») мерзлоту, (лід в ґрунтах та породах), льодовики, утворення з кристалічної води в атмосфері і т. п. Нижня межа кріосфери в екваторіальних та тропічних широтах знаходиться на висоті 6-6,5 км, а у приполярних районах уходить разом з мерзлотою на глибини до 0,5-1 км. Межу на поверхні Землі можна характеризувати розповсюдженням сезонних снігів — сезонною сніговою лінією. Її середнє багаторічне положення називають кліматичною сніговою лінією. За нею складаються сприятливі умови для накопичення снігів — додатній сніговий баланс. Частину тропосфери, що знаходиться вище кліматичної снігової лінії називають хіоносферою (гр. chion — сніг). На її положення впливають географічна широта, кліматичні характеристики, особливості рельєфу. Найвище вона розташована в горах сухих тропічних областей (до 6500 м), а найнижче біля Антарктиди — 0 м. В залежності від впливу вологоносних вітрів та експозиції відносно сонячного проміння положення кліматичної снігової лінії може розрізнятися в межах одної гірської системи (різниця складає до 2 км) і, навіть, одного хребта (різниця до 500 м).
Додатній багаторічний сніговий баланс — основна умова утворення льодовиків.
2.2.1. Процеси утворення льодовиків
Сніговий покрив, що накопичується в межах хіоносфери за багато років, поступово створює значний додатковий тиск, а також зазнає різноманітних перетворень, які пов’язані зі складним комплексом фізичних явищ та процесів (див. 1.2.6). В цілому говорять про процеси фірнізації снігу і перетворення фірну в лід. Крім тиску вище розташованих шарів на них впливають підтаювання та замерзання, возгонка та сублімація, рекристалізація власне у твердій фазі. Шлях перетворення снігу в лід визначається кліматичними умовами місцевості. Тобто вони визначають переважання тих, чи інших фізичних процесів утворення льоду. Умовно виділяють шість зон (шляхів) льодоутворення:
1 зона — снігова (рекристалізаційна) — клімат найбільш холодний, процеси танення не відбуваються. Лід утворюється під потужним, (декілька десятків метрів), багаторічним шаром снігу. Він створює необхідний для рекристалізації тиск;
2 зона — сніжно-фірнова (режеляційно-рекристалізаційна) — більша частина снігу перетворюється в лід шляхом рекристалізації, але в теплу пору року можливе поверхневе підтаювання;
3 зона — холодна фірнова (холодна інфільтраційно-рекристалізаційна) — у теплу пору року процеси підтаювання досить розвинуті. Талі води інфільтруються в товщу фірну і замерзають. Але повне його перетворення в лід відбувається лише на глибині шляхом рекристалізації льодовик прогрівається до 0°С тільки у приповерхневих шарах;
4 зона — тепла фірнова (тепла інфільтраційно-рекристалізаційна) — процеси льодоутворення подібні до попередньої зони, але більша частина льодовика може прогріватися до 0°С;
5 зона — фірново-льодова (інфільтраційна) — значне танення. Інфільтраційні води заповнюють усі пори снігового покриву і можуть утворювати стік;
6 зона — льодова (інфільтраційно-конжеляційна) — талих вод дуже багато. Фірну тут немає. Під сезонним снігом одразу залягають шари та лінзи гідрогенного льоду, що утворився у холодну пору року. Лід утворюється шляхом інфільтрації та конжеляції.
У вологих морських умовах значну роль може грати лід, що утворюється за рахунок інею.
Слід відмітити, що при переході від першої до шостої зони закономірно зменшується потужність фірну (фірнових товщ) — від 50-150 м до нуля. При достатній потужності фірн спочатку перетворюється в білий лід, який має такий колір за рахунок значного вмісту повітря. Потім, при наступному ущільненні, утворюється блакитний — глетчерний лід. В умовах низьких температур такі перетворення відбуваються досить повільно. Так в Антарктиді під тиском 100-метрової товщі фірну для цього потрібно більше 100 років. У більш теплих умовах, за рахунок підтаювання, процеси ідуть набагато швидше. У першій зоні фірн утворює так-званий полярний лід. В інших зонах від поверхні льоду і до нижньої межі льодовика температура поступово підвищується. На певній глибині вона (разом з тиском) досягає точки плавлення. В цих умовах лід вміщує мікрооб’єми рідкої води і називається помірним.
Товщі льодовиків можуть бути досить значними: від 100 м, у невеличких карових, до 3-4 км в льодовикових покривах Антарктиди та Гренландії. Слід, також відмітити, що профіль найбільших льодовикових покривів не залежить від форм рельєфу поверхні Землі, а тільки від клімату. В цілому також можна відмітити, що льодовики — це вода, що до певної міри має власну форму і відповідні властивості. Наприклад — льодовик тече (рухається) тільки при певній потужності, за рахунок власної ваги.
Таким чином, спираючись на описані процеси та властивості льодовиків, ми можемо дати їх визначення. За С.В. Калесником льодовик — це природна маса фірну та льоду, яка розташована переважно на суходолі, утворилася шляхом тривалого накопичення та перетворення твердих атмосферних опадів і характеризується постійним власним рухом.