Онежское озеро – крупный глубоководный водоем умеренных широт димиктического типа, т.е. два раза в год – весной и осенью – полностью перемешивающийся от поверхности до дна. Для получения среднемноголетних характеристик термического режима вод Онежского озера использовались натурные данные Карельского республиканского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за период с 1958 по 1989 г. и натурные данные Института водных проблем Севера с 1992 по 2001 г. Измерения проводились в навигационный период на рейдовых вертикалях на постоянной сетке станций с дискретностью 10-30 дней. Для вычисления среднемноголетнего хода температуры воды на различных горизонтах использовалась непрерывная временная аппроксимирующая параметрическая функция, которая позволила получить ежедневные средние значения температуры воды на стандартных горизонтах в различных районах Онежского озера. По полученным модельным кривым построена карта-схема положения фронта термического бара (рис.1) и ежемесячные карты-схемы распределения температуры воды на различных горизонтах с 1 июня по 1 ноября (рис. 2-8). Анализ полученных материалов показал, что на сезонный ход температуры большое влияние оказывают особенности котловины озера, его размеры, изрезанность, и в первую очередь глубина. Поэтому сезонный ход температуры воды в различных районах озера существенно различается. На рис. 9 и 10 представлен средний многолетний ход температуры воды в различных районах озера. Разрушение льда в Онежском озере обычно происходит в первых числах мая, а полное исчезновение льда в озере в среднем наблюдается 18 мая. Поcле схода льда количество тепла, поступающего в воду, резко возрастает, прибрежные мелководные районы вследствие перераспределения тепла на меньшую глубину прогреваются до температуры макси мальной плотности 4°С быстрее, чем глубоководные. Неоднородность прогрева приводит к формированию фронтальной зоны – термического бара, который делит озеро на две области: прибрежную стратифицированную и глубоководную гомотермическую (рис. 1).

 

Изображения

 

По мере нагревания воды фронт термического бара постепенно перемещается в область больших глубин, оставляя за собой районы с прямой термической стратификацией с температурой воды выше 4°С. Изотерма 4°С на 1 июня оконтуривает озеро и располагается над глубинами 20–25 м. Явление термического бара оказывает определяющее влияние на перераспределение тепла и перемешивание водных масс в Онежском озере в течение довольно длительного периода (рис. 11). По среднемноголетним данным он исчезает в третьей декаде июня, после чего устанавливается прямая термическая стратификация и начинается этап летнего нагревания.

 

Изображения

 

В период летнего нагревания озеро становится устойчиво стратифицированным по вертикали, образуется верхний теплый и однородный по температуре слой (эпилимнион), слой скачка и нижний холодный слой (гиполимнион) (рис. 9-11). Слой скачка температуры, становится препятствием для дальнейшего поступления тепла из верхних слоев в нижние. После прохождения фронта термобара в центральной глубоководной части озера скорость повышения температуры воды в июне в поверхностном слое 0-5 м возрастает в 3,5-4 раза и составляет приблизительно 0,35-0,40°С в сутки. На горизонте 20 м она близка весеннему значению — около 0,1°С в сутки, а на глубинах более 40 м составляет менее 0,03°С в сутки.

 

Изображения

Рис. 4. Продолжительность «биологического лета» (в сутках) на поверхности озера

 


1 июля минимальная температура в приповерхностном слое по-прежнему наблюдается в центральной глубоководной части озера, максимальная – в заливах и губах (Рис. 3). В это время сезонный слой скачка в глубоководной части озера располагается на глубине 5-10 м. Над глубоководной областью формируется купол холодных вод, причем на глубинах более 50 м с температурой воды ниже 4°С (рис. 11). С первых чисел июля отмечается постепенное выравнивание температуры по всей акватории озера и уменьшение ее горизонтальных неоднородностей. В это время по средним многолетним данным происходит переход температуры воды в поверхностном слое через 10°С на всей акватории озера, наступает так называемое “биологическое лето”. Биологическим летом принято называть период времени в сутках, когда температура поверхности воды устойчиво превышает 10°С. По имеющимся данным для поверхностной температуры воды “биологическое лето” наступает раньше всего в мелководном Заонежском заливе (в первых числах июня). Запаздывание наступления “биологического лета” для центральной глубоководной части озера составляет в среднем 30 дней (рис. 4). В течение июля слой скачка постепенно заглубляется, а толщина и температура эпилимниона увеличиваются. Конец июля – начало августа характеризуются наибольшим прогревом верхнего 5-метрового слоя воды. Средняя температура поверхности воды достигает своих максимальных значений, а ее распределение по акватории становится довольно однородным, сезонный термоклин опускается на глубину 15-25 м в зависимости от района озера (рис. 5, 9-10).

 

Изображение

Рис. 5. Среднее многолетнее пространственное распределение температуры воды на стандартных горизонтах 1 августа

 

В первой декаде августа начинается период осеннего охлаждения, т.е. в тепловом балансе озера потери тепла становятся преобладающими. В приповерхностном слое формируются инверсии температуры, приводящие к гравитационной неустойчивости, нарушению стратификации и образованию верхнего квазиоднородного слоя воды (рис. 9-10,12). Скорость заглубления перемешанного слоя с августа по октябрь возрастает с 0,3 до 3,0 м·сут-1. Толщина квазиоднородного слоя с температурой 13°С на 1 сентября составляет 10 м (рис. 6).   К 1 октября этот слой увеличивается до 20 м, а температура воды уменьшается до 9,5°С (рис. 7).

 

Рис. 6. Среднее многолетнее пространственное распределение температуры воды на стандартных горизонтах 1 сентября

Максимальная температура воды на горизонте 0,1 м отмечается в конце июля – начале августа, на горизонте 10 м – в середине августа, на 20 м – в начале сентября, на 30 м – в конце сентября, на 50 м – в первой половине октября, а на глубине 80 м максимальная температура 6,6°С наступает в двадцатых числах октября. Таким образом, запаздывание наступления максимума температуры на нижних горизонтах по сравнению с верхним слоем в Онежском озере достигает 3 месяца.

 

Рис. 7. Среднее многолетнее пространственное распределение температуры воды на стандартных горизонтах 1 октября

Во второй декаде октября в озере устанавливается гомотермия с температурой 6-8°С. Охлаждение озера в это время происходит с постепенным понижением температуры во всей толще вод, приблизительно со скоростью 0,1°С·сут-1. 1 ноября в центральном плесе наблюдается гомотермия с температурой выше 6°С (рис. 8). В прибрежных районах с глубиной до 20 м, температура воды, как правило, ниже 5°С. На мелководье у самого берега вода в это время охлаждается до температуры максимальной плотности 4°С.

 

Рис. 8. Среднее многолетнее пространственное распределение температуры воды на стандартных горизонтах 1 ноября

Горизонтальные градиенты температуры воды осенью значительно слабее, чем весной. По мере охлаждения воды изотерма 4°С постепенно перемещается в область больших глубин, оставляя за собой районы с обратной термической стратификацией и температурой воды ниже 4°С. Исчезает изотерма 4°С 22-25 ноября. К 1 декабря в поверхностном слое прибрежных районов температура воды составляет 1,9-2,2°С, в центральном плесе – более 3°С. 18 января – средняя дата наступления полного ледостава на озере.

 

 

Автор Ефремова Т.В.