Гидрология озер Озеро природный водоем с

Гидрология озер

Озеро – природный водоем с замедленным водообменом

Типизация озер по размеру n очень большие n средние n малые F > 1000 км 2 100 < F < 1000 км 2 10 < F < 100 км 2 F < 10 км 2

Сведения о крупнейших озерах планеты Водоем Тип водоема Уникальность Каспийское солоноватый максимальные F море (км 2) и V (км 3) оз. Верхнее пресный максимальная F (км 2) оз. Байкал пресный максимальный V (км 3)

Крупнейшие пресные озера планеты

Классификация озер по времени существования n постоянные n временные

Днище высохшего соленого озера в центральной части пустыни Атакама Фото А. В. Бредихина

Происхождение озер и озерных котловин n n n тектонические вулканические метеоритные ледниковые карстовые n n n суффозионные термокарстовые речные морские эоловые органогенные

Тектонические озера наследуют крупные тектонические прогибы n занимают тектонические трещины n такой генезис имеют > 50% озер n Примеры n Ладожское, Онежское, Ильмень, Верхнее, Балхаш n Байкал, Танганьика, Ньяса

Тектоническая котловина оз. Накуру (Кения) Фото А. В. Бредихина

Вулканические озера Располагаются в кратерах вулканов n Возникают вследствие подпруживания воды лавовыми массами n Примеры n Озера Италии, Японии n Кроноцкое (Камчатка), Киву (Африка)

Вулканическое озеро в Чили Фото А. В. Бредихина

Метеоритное озеро на территории КНР (Земля, 2003) возникают в метеоритных воронках n встречаются относительно редко n

Типы ледниковых озер n n n троговые каровые моренные приледниковые надледниковые

Троговые озера n результат экзарации n Женевское, озера Скандинавии, Кольского полуострова

Каровые озера n Созданы эрозионной n Озера в Альпах, работой ледника, горах Кавказа расположены на склонах гор в карах Фото С. А. Добролюбова

Моренные озера n созданы ледником, подпружены конечной мореной n озера древнего и современного оледенения Фото С. А. Добролюбова

Надледниковые (а) и приледниковые (б) озера Гренландии Фото С. А. Добролюбова

Карстовые озера возникают вследствие растворения водой горных пород (гипс и т. п. ) n могут быть поверхностными и подземными n n Примеры озера на Урале на Кавказе в Крыму

Подземное карстовое озеро Фото из архива Н. Л. Фроловой

Термокарстовые озера существуют в районах мерзлоты n возникают вследствие оттаивания и просадки грунтов n Фото А. Н. Козлова

Суффозионные озера возникают на участках выноса подземными водами мелких частиц грунта n распространены в степных и лесостепных районах Сибири n Из архива Н. Л. Фроловой

Озера речного происхождения старицы n дельтовые озера n долинные (завальные) n Фото А. Г. Косицкого

Озера морского происхождения лиманы (при затоплении местности в условиях повышения уровня моря n лагуны (при отчленении водоема от берега косами) n Лагуны в новой дельте Терека (фото А. А. Лукашова)

Эоловые озера – образуются в понижениях между песчаными дюнами Органогенные озера – водоемы, возникающие на заболоченных территориях www. fatal. ru

Отличия озер по типу водообмена n сточные (частный случай - проточные) n бессточные

Сточные озера и их особенности поступающая в них вода расходуется на образование речного стока n примеры: Байкал, Ладожское озеро и др. n некоторые такие озера проточны (Зайсан, Чудское) n Исток Сухоны из Кубенского озера (шлюз Знаменитый)

Особенности бессточных озер поступающая в озера вода расходуется на испарение, фильтрацию и не образует стока n внутренние водоемы n проблемы определения статуса Каспийского и Аральского морей n Из архива Н. Л. Фроловой Бессточные озера на юге Западной Сибири

Морфология и морфометрические характеристики озер

Морфологические элементы озер 1 - котловина 1 - котловина различного генезиса, 2 - ложе –часть котловины, занятая водой 3 - береговая область

Районирование ложа озера по глубинам n литораль – мелководная часть ложа, сильное влияние волн (побережье + береговая отмель) n сублитораль (подводный откос) n пелагиаль –глубоководная часть ложа n профундаль – придонная область озера

Морфометрические характеристики озер площадь зеркала Fоз n объем воды Vоз n длина береговой линии n Lбп кратчайшее расстояние между максимально удаленными точками береговой линии – длина Lоз n максимальная ширина n ом оз Вом n ширина Воз бп п

Расчет некоторых морфометрических характеристик озер n средней ширины n средней глубины

Влияние колебаний уровня воды на морфометрические характеристики озер 1 - кривая площадей Fоз = f (H) 2 - кривая объемов Vоз = k(H) 3 - кривая средних глубин озера hoc = l (H)

Водный баланс озер

Уравнение водного баланса проточных озер = х (y 2 + z + wп 1) z – (y 1 + х + wп 2) = - H > 0, H < 0, H > 0 - результирующая баланса, H – изменение запасов воды в озере (уровень, объем) H > 0 y 2 y 1 H < 0 wп 1 wп 2

Бессточное озеро на востоке Ставропольской возвышенности

Уровень равновесия (уровень тяготения) – уровень озера, при котором расходная и приходная часть баланса одинаковы

Колебания уровня Каспийского моря

Сезонные колебания уровня воды в озерах (Телецкое – 1, Плещеево -2, Ладожское – 3)

Классификация озер по структуре водного баланса а) расходной части баланса n стоковые n испаряющие y 2 > x y 2 < z б) приходной части баланса приточное n нейтральное n дождевое n y 1 > x y 1 < x

Термический режим озер

Основные факторы изменения температуры воды в озерах n поглощение солнечной радиации (Qрб) n теплообмен с атмосферой (Qта) n затрата теплоты на испарение (Qи) n теплообмен с дном (Qтд) n приток (Qп) и расход теплоты с речным стоком (Qр)

Факторы перераспределения тепла в озерах n динамическое (ветровое) перемешивание n конвективное перемешивание

Перемешивание – процесс устранения различий физических, химических и биологических характеристик по длине, ширине и глубине водных объектах

Вертикальная устойчивость воды К = d /dz K – коэффициент вертикальной устойчивости, d /dz – вертикальный градиент плотности, d /dz = 0 нейтральная устойчивость

Условия вертикальной устойчивости воды d /dz =0 К>0 d /dz > 0 прямая плотностная стратификация 2 > 1 z 4 > 3 Вертикальная устойчивость 1 > 2 К<0 d /dz < 0 обратная плотностная стратификация 3 > 4 z Вертикальная неустойчивость

Механизм вертикальной конвекции -10 0 4 20 10 лед вода нагревание перемешивание = f(T) Распределение температуры перемешивание охлаждение Z, м Т 0 С

Виды распределения температуры воды по глубине озер Температура воды 1 гомотермия -1 обратная стратификация -2 прямая стратификация - 3 глубина 2 3

Термическая классификация озер (Ф. А. Форель) n полярные n озера умеренной зоны n тропические озера

Термические особенности полярных озер n холодные 4 n. T < 4 0 C n преобладает обратная температурная стратификация T = f (h) h, м Т 0 С

Термические особенности тропических озер n теплые 4 n. T > 4 0 C n преобладает прямая температурная стратификация T = f (h) h, м Т 0 С

Термические особенности озер умеренной зоны n теплые летом (T > 40 C) n холодные зимой (T < 40 C) n осенью и весной наблюдается условие Т= 40 C 4 Т 0 С III II I h, м I – прямая, II – обратная стратификация, III - гомотермия

Сезоны термического режима озер умеренного климата n весеннего n летнего нагревания n осеннего n зимнего нагревания охлаждения

Характеристика зимнего сезона озер n охлаждение водной массы n тем-ра у поверхности близка к 00 C, у дна – к 23 0 C 4 лед T = f (h) h, м Т 0 С

Характеристика сезона весеннего нагревания озер повышение Т в поверхностном слое до 4 0 C n нарушение плотностной устойчивости n конвекция n перемешивание до состояния гомотермии (T (h) = 40 C =const) 4 n h, м Т 0 С

Характеристика сезона летнего нагревания озер n n прогрев поверхностного слоя водной массы (ВМ) устойчивая плотностная стратификация ВМ три зоны с характерным изменением Т (1, 2, 3) возможно лишь динамическое перемешивание ВМ 4 1 - эпилимнион 2 – металимнион 3 гиполимнион h, м Т 0 С

Характеристика сезона осеннего охлаждения озер более быстрое охлаждение поверхности воды до T =40 C n потеря плотностной устойчивости и перемешивание ВМ n осенняя гомотермия n зимнее охлаждение 4 n ВМ лед h, м Т 0 С

Классификация озер по типу ледового режима n не имеют ледовых явлений nс неустойчивым ледоставом nс круглогодичным ледоставом

Характерные фазы ледового режима озер зоны умеренного климата n замерзания n ледостава n вскрытия

Гидрохимические характеристик озер. Классификация озер по минерализации и солевому составу

Классификация озер по минерализации n пресные (S < 1 ‰) n солоноватые (1 < S < 25 ‰) n соленые (соляные) (25 < S < 50 ‰) Вода в озерах с S > 50 ‰ - рассол Озера с соленостью больше, чем в океане (35‰) – минеральные озера

Соляное озеро в Танзании Фото А. В. Бредихина

Соленость некоторых озер Название Тип озер Соленость, ‰ Байкал пресное <0, 1 Севан пресное 0, 7 Балхаш солоноватое 1, 2 -4, 2 Иссык-Куль солоноватое 5, 0 -8, 0 Эльтон, Баскунчак Мертвое море соленое 200 -300 соленое 262 -287

Химический состав озерных вод определен содержанием основных ионов (анионов, катионов) n существуют классы гидрокарбонатных, сульфатных и хлоридных вод n существуют группы кальциевых, магниевых и натриевых вод n

При высоком содержании солей (рассол, рапа) возможно достижение состояния насыщения) – самосадочное озеро Классификация самосадочных озер nкарбонатные nсульфатные nхлоридные

Классификация озер по условиям питания гидробионтов n олиготрофные n мезотрофные n евтрофные n дистрофные

Естественная эволюция озер Дистрофные озера Болота Олиготрофные озера Евтрофные озера Мезатрофные озера

Проблемы Каспийского моря n проблема национальных интересов прикаспийских государств n проблема управления режимом природопользования в береговой зоне моря в условиях многолетних колебаний его уровня n проблема сохранения биопродуктивности Каспия

Проблемы прикаспийских государств в охране моря и использовании ресурсов Каспия Казахстан Россия Азербайджан Туркменистан Иран

Особенности изменения уровня Каспийского моря Период Уровень воды, м БС Изменение период уровня за (число лет) в начале периода в конце периода м см/год 1900– 1929 (30) – 25, 57 – 25, 88 – 0, 31 – 1, 0 1930– 1941 (12) – 25, 88 – 27, 84 – 1, 96 – 16, 3 1942– 1977 (36) – 27, 84 – 29, 01 – 1, 17 – 3, 3 1978– 1995 (18) – 29, 01 – 26, 66 +2, 35 +13, 1 1996– 2002 (7) – 26, 66 – 27, 16 – 0, 5 – 7, 1

Медико-географическая обстановка в береговой зоне моря (С. М. Малхазова)

Экономические ущербы при повышении уровня моря в 1985 -1995 гг. Фото Е. И. Игнатова