Течения, температура воды и ледовый режим

Течения в озёрах намного слабее, чем в реках. Они вызываются совместными действиями ветра, волн и течениями, возбуждаемыми стоком рек. Течения сохраняются даже подо льдом, хотя их скорость снижается по сравнению с периодом открытой воды.

Течения и обмен воды

Основными течениями на Байкале являются вдольбереговое течение вокруг озера, а также те, которые формируются под влиянием крупных притоков – Селенги, Баргузина, Верхней Ангары, Кичеры. Это Селенгинское, Баргузинское и Ангаро-Кичерское течения. Течения, возбуждаемые стоком рек, быстро затухают по мере удаления в озеро. Однако воды притоков увлекаются вдольбереговым течением и обнаруживаются на достаточно большом расстоянии от устьев. Они отличаются от байкальской воды небольшими примесями химических веществ, наличием характерных для речных вод микроорганизмов и выглядят более мутными.

Течения направлены против часовой стрелки. Поэтому воды реки Селенга можно обнаружить в районе посёлка Большие Коты и в районе истока реки Ангара. Воды рек Верхняя Ангара и Кичера обнаруживаются у западного берега Северной котловины Байкала. Воды Баргузинского течения направляются на север вдоль Баргузинского залива, поэтому их можно определить в пробах воды на севере озера.

Учёные подсчитали, что вдольбереговые течения в Средней и Южной котловинах Байкала могут «сделать круг» за один год. Прибрежное течение в Северной котловине более медленное. За год оно проходит только 80 % пути.

Воды Байкала постоянно пополняются водами его притоков. Их более трёхсот. Главный расход байкальской воды происходит в виде стока через реку Ангару. Время полного замещения воды Байкала водами притоков определяют расчётным способом: делят объём воды озера, 23000 км3 на среднегодовой сток воды через Ангару, 60 км3/год, и получают 383 года. Часто эту цифру округляют и говорят, что в среднем, вода Байкала полностью обновляется за 400 лет.

Сезонные изменения температуры воды

Вода обладает высокой способностью поглощать тепловые солнечные лучи. Они поглощаются, главным образом, верхним, достаточно тонким слоем воды. Это всем хорошо известно из опыта купания в холодных водоёмах в середине лета: верхний слой воды тёплый, а если рискнёте нырнуть – вода просто ледяная!

Вы уже знаете, что вода в заливах и бухтах озера может прогреться летом до 24 °С, а в центре озера – до +14…+16 °С. Но такая температура характерна только для самого верхнего слоя, толщиной 1 – 1,5 м. Температура более глубоких слоёв воды повышается за счет их перемешивания с тёплыми поверхностными водами под действием ветра и течений. По мере перемешивания толщина верхнего прогретого слоя к концу лета постепенно увеличивается.

Различие температур в разных слоях воды

Вода мелководных водоёмов перемешивается от поверхности до дна. В Байкале, который относится к глубоководным водоёмам, происходит лишь частичное перемешивание, до глубины 200-300 м. Температура на этой глубине в течение всего года равна +3,5…+3,6 °С. Глубже 300 м она постепенно понижается на десятые доли градуса, достигая в средней, самой глубокой впадине Байкала +3,1…+3,2 °С.

На больших глубинах, в самом узком придонном слое, температура воды непостоянна. Летом и осенью она может увеличиваться на сотые доли градуса за счет внутреннего тепла Земли. А весной и в начале зимы – понижаться на величину до 0,1 °С из-за опускания холодных вод из верхних слоев озера.

Рассмотрим, каким образом происходит перемешивание и перераспределение тепла в толще байкальских вод. В середине марта, под лучами весеннего солнца температура верхнего подлёдного слоя воды начинает повышаться. После таяния льда вода продолжает прогреваться, верхние слои воды нагреваются сильнее, нижние – слабее.

Распределение температуры в толще воды

В это время усиливается ветровая деятельность и перемешивание верхних и нижних слоёв воды. В результате уже в июне температура в слое 0 – 300 м выравнивается, достигая +3,6 °С по всей глубине. Это явление называется весенней гомотермией.

В конце июня, когда стихают ветры, верхние слои воды снова начинают прогреваться под воздействием летнего солнца. В самый жаркий и безветренный месяц года, июль, прогревание верхних слоёв максимально – +14…+16 °С. С глубиной температура постепенно понижается, достигая +3,5…+3,6 °С на глубине 300 м: наступает прямое температурное расслоение – от более высокой температуры на поверхности к более низкой на глубине.

Со второй половины августа воздух над Байкалом становится прохладнее. Вслед за воздухом остывает поверхность воды. Увеличивается количество штормов, усиливается перемешивание, охлаждённые воды распространяются всё глубже и глубже. В ноябре в слое 0 – 300 м вновь устанавливается одинаковая температура, равная 3,6 °С – наступает осенняя гомотермия. Морозная погода, сильные ветры и штормы усиливают охлаждение байкальских вод. Температура верхних слоёв продолжает понижаться, и в декабре устанавливается обратное температурное расслоение – от более низкой температуры на поверхности к более высокой на глубине. Температура от 0 °С у поверхности увеличивается до +3,6 °С на глубине 300 м. На поверхности воды образуется лёд.

Весной солнечные лучи сквозь лёд снова начинают прогревать верхние слои воды, однако обратное температурное расслоение сохраняется подо льдом, и даже после вскрытия озера от льда. Постепенно прогревание воды под влиянием солнца и перемешивание её верхних и нижних слоёв вновь приводят к весенней гомотермии.

К сезонным изменениям в толще воды приспосабливаются все живые организмы, обитающие в озере. Как правило, микроскопические водоросли и их потребители – мельчайшие рачки – концентрируются в наиболее тёплых и достаточно освещённых слоях. А к скоплениям рачков подходят бычки, омуль и другие рыбы. На самых больших глубинах, где температура ниже +3,6 °С, Байкал также обитаем. Там живут различные бактерии, ракообразные, губки, черви, бычки.

Сезонное распределение температуры воды от поверхности до 300 м

Ледовый режим

Около пяти месяцев в году Байкал покрыт льдом. Замерзание происходит постепенно, с севера на юг.

Во время штормов на скалистых берегах намерзают брызги воды, нарастают слои льда в виде сосулек и наплесков, которые имеют название сокуи. Сначала замерзают мелководные заливы. Затем открытый Байкал покрывается «кашей» из кусочков льда, и в один из безветренных и морозных дней поверхность озера быстро «схватывается» тонкой корочкой льда. Полностью озеро замерзает к середине января.

В малоснежные зимы лёд прозрачен, и его толщина достигает 100—110 см. В многоснежные зимы лёд более тонкий. Считается, что байкальский лёд не толстый. На небольших сибирских озёрах мощность ледового покрова может достигать 2,5 метров.

Из-за медленного охлаждения больших масс воды лёд на Байкале формируется достаточно поздно, а в конце марта под весенними лучами солнца он уже начинает подтаивать.

После становления льда усиливается мороз, температура, особенно ночью, резко понижается. При резком понижении температуры внутри льда возникает мощное механическое напряжение, и ледяной покров со страшным грохотом разрывается на огромные поля, размер которых может достигать 10-30 км в поперечнике. Между полями возникают щели, которые называют становыми. Ближе к весне температура воздуха начинает резко изменяться в течение суток от отрицательной ночью до положительной днём. Вслед за изменениями температуры воздуха, сужение и расширение льда приводят к тому, что вдоль становых щелей края ледяных полей дробятся и нагромождаются друг на друга, формируя становые торосы. При дальнейшем потеплении могут возникнуть надвиги – огромные глыбы льда под влиянием усиливающихся в это время ветров выдавливаются на берег, сметают со своего пути причальные постройки, и даже могут повредить суда, стоящие на приколе. Так, весной 1960 года в результате надвига льда пирс в посёлке Листвянка был значительно повреждён, а ледокол «Ангара» водоизмещением 3000 тонн сдвинут на берег.

Стновая щель и становые торосы

Зимой на Байкале образуются пропарины – полыньи или участки с очень тонким льдом, от полутора до сотен метров в поперечнике. Они возникают ежегодно в одних и тех же местах в результате подтаивания нижней поверхности льда под влиянием поднимающегося со дна природного газа, вод горячих источников и притоков озера. Пропарины можно наблюдать вблизи реки Селенга, в районе мыса Лиственничный и мыса Большой Кадильный, в проливе Ольхонские ворота, над Академическим хребтом, около Ушканьих островов, в Чивыркуйском и Баргузинском заливах, в Малом Море и в других местах.

Пропарины очень опасны для транспорта, который ходит по ледовым байкальским дорогам до самого вскрытия льда. Взлом льда начинается, обычно, в конце апреля в районе мыса Большой Кадильный. Это происходит под действием тёплых глубинных вод. Полное очищение Байкала от льда наступает в середине июня. Колебания сроков взлома льда достигает целого месяца. Например, у посёлка Листвянка крайние даты взлома льда в разные годы наблюдались в период с 17 апреля по 10 мая.

При выезде на Байкал в зимнее время, и особенно ближе к весне, когда лёд начинает подтаивать, необходимо соблюдать чрезвычайные меры осторожности: ехать на малой скорости, с приоткрытыми дверьми, перед переездом через места повышенного риска выходить из машины и осторожно обходить опасные места.

Влияние глобального потепления климата

В конце XX столетия на Земле стали проявляться признаки глобального потепления климата. Слово «глобальный» означает, что эти признаки обнаруживаются в любом уголке земного шара – от Северного до Южного полюсов. Наиболее значительные проявления, связанные с глобальным потеплением – таяние ледников на Северном и Южном полюсах и высоко в горах, увеличение количества и силы ураганных ветров, штормов и наводнений.

Отмечаются признаки потепления и на Байкале. Учёные обнаружили, что среднегодовая температура воздуха на Байкале за 100 последних лет, увеличилась на 1,2 °С. Это в два раза быстрее, чем среднегодовая температура на всём земном шаре! Повышение температуры воздуха привело к тому, что прогреваемость поверхностных вод открытого Байкала в летнее время тоже увеличилась. Так, летом 2003 и 2005 годов поверхность воды в открытом Байкале прогревалась до +18…+20 °С. До 2003 года максимальный прогрев поверхностных вод достигал всего +14 °С.

В связи с глобальным потеплением климата, на Байкале уменьшается продолжительность ледостава, толщины льда. Если потепление будет происходить такими же темпами, то в последующие 100 лет на Байкале могут появиться зимы с коротким и даже с неустойчивым ледоставом. Учёные также обнаружили, что за последние 60 лет увеличилась доля мельчайших теплолюбивых рачков, живущих в толще байкальских вод.

Глоссарий:

Период открытой воды – период времени, в который водоёмы освобождены от ледового покрова.

Микроорганизмы – мельчайшие живые организмы, различимые только под микроскопом (например, бактерии, микроскопические водоросли).

Гомотермия – однородное распределение температуры в толще воды.

Прямое температурное расслоение – распределение температуры в слое воды от более высокой на поверхности к более низкой на глубине.

Обратное температурное расслоение – распределение температуры в слое воды от более низкой на поверхности к более высокой на глубине.

Ледостав – полное замерзание поверхности водоёма.

Сокуи – замёрзшие на береговых скалах наплёски воды.

Становая щель – сквозная трещина во льду, возникающая при расширении и сжатии ледового покрова под влиянием значительных изменений температуры воздуха.

Надвиг – нагромождение льда на береговой линии.

Пропарина – полынья или ледовый покров с очень тонким льдом, образовавшиеся под влиянием источников тёплых вод, а также газов, поднимающихся со дна озера.

Источник: Е.Н. Кузеванова, В.Н. Сергеева, Байкаловедение. Байкал с древних времен до наших дней. – Иркутск, 2014