Внутренние волны (ВВ) представляют собой возмущения некоторого устойчивого состояния стратифицированной жидкости и стремление вернуться в исходное положение путем восстанавливающего действия разных сил. Эти волны возникают в толще вод (в эпилимнионе) озере когда стратифицированная водная масса будет выведена из состояния равновесия резкими порывами ветра, перепадами атмосферного давления, разными видами неустойчивости течений, при набегании стратифицированного потока на неровности дна и др. причинами. Таким образом, внутренние волны в озере наблюдаются в период существования термобара в стратифицированной зоне, во время летней стратификации и в стратифицированной зоне озера при осеннем термобаре. См. таблицу в разделе атласа «Апвеллинг». С внутренними волнами связаны определенные виды течений в толще вод. Высота ВВ в озере существенно больше высоты поверхностных волн и может достигать 20 м. В период стратификации в озере возникает сложная система внутренних волн Кельвина,
охватывающих все озеро, волн Пуанкаре с периодом близким к локальному инерционному, равному 13, 5 час., внутренние сейши (стоячие ВВ), солитоны (бор на термоклине), пакеты нелинейных волн, а также короткопериодные волны с периодами минуты. Минимальный период ВВ определяется особенностями стратификации озера и ограничен частотой Вяйсала-Брента. На рис.1 а показана типичная картина изменчивости температуры воды на разных горизонтах на Онежском озера в июле 2004 г., на котором видно проявление внутренних волн разных видов, а на рис. 1 б приведены профили температуры воды в разные даты, показывающие изменение профиля вол времени из-за внутренних волн.

Данные многолетних наблюдений

Исчезновение ледового покрова 18 мая

Появление на поверхности изотермы 4°C,

Весенний термобар 10–25 мая

Конец гидрологической весны, исчезновение термобара (изотермы 4°C) на поверхности, наступление прямой термической стратификации 20–25 июня

Толщина верхнего перемешанного слоя (эпилимниона) поздним летом, август 20–25 м

Появление на поверхности изотермы 4°C,

осенний термобар, конец октября – начало ноября

Исчезновение на поверхности изотермы 4°C,

наступление гомотермии середина декабря

Установление полного ледового покрова 18 января

Рис. 1 а Рис. 1 б

На рисунке 2 представлены нестационарные вейвлеты, характеризующие сложный, меняющийся во времени спектр внутренних волн по данным измерений в 2004 г. на озере. На нем выделяются волны Кельвина, имеющие временные масштабы несколько суток, волны Пуанкаре, а также одиночную волну – бор с амплитудой более 10 м 22 июля, при разрушении которой возникает пакет нелинейных ВВ и короткие ВВ.

 

Автор: Н.Н. Филатов