Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Озерные зоны
   Прибрежная зона
   Лимнетическая зона
   Профундальная зона
   Бентическая зона
Стратификация озера
   Эпилимнион
   Металимнион
   Гиполимнион
   Дестратификация
Типы озер
   Голомиктическое озеро
   Мономиктическое озеро
   Димиктическое озеро
   Полимиктическое озеро
   Меромиктическое озеро
   Амиктическое озеро
Смотрите также

Dimictic озера является органом пресной воды, разность температур между поверхностью и нижними слоями становится пренебрежимо малыми два раза в год, что позволяет все слоям воды озера циркулировать по вертикали. Все димиктические озера также считаются голомиктическими , в эту категорию входят все озера, которые смешиваются один или несколько раз в год. Зимой димиктические озера покрыты слоем льда, создавая холодный слой на поверхности, чуть более теплый слой подо льдом и еще более теплый незамерзший нижний слой, в то время как летом разделяются одни и те же температурные различия в плотности. теплые поверхностные воды ( эпилимнион ), более холодные придонные воды ( гиполимнион). Весной и осенью эти температурные перепады ненадолго исчезают, и водоем переворачивается и циркулирует сверху вниз. Такие озера распространены в среднеширотных регионах с умеренным климатом. [1]

Примеры димиктических озер [ править ]

Сезонные циклы смешения и стратификации [ править ]

Типичная схема смешивания для димиктического озера

Перемешивание (переворачивание) обычно происходит весной и осенью, когда озеро является «изотермическим» (то есть с одинаковой температурой сверху вниз). В это время вода по всему озеру составляет около 4 ° C (температура максимальной плотности), и, при отсутствии каких-либо различий в температуре или плотности, озеро легко перемешивается сверху вниз. Зимой любое дополнительное охлаждение ниже 4 ° C приводит к стратификации водной толщи, поэтому димиктические озера обычно имеют обратную термическую стратификацию, когда температура воды ниже 0 ° C ниже льда, а затем температура повышается примерно до 4 ° C у основания озера. [2]

Пружинный переворот [ править ]

Как только лед тает, столб воды может быть перемешан ветром. В больших озерах верхний слой воды часто бывает ниже 4 ° C, когда лед тает, так что весна характеризуется постоянным перемешиванием за счет конвекции, вызываемой солнечными батареями [3] [4], пока столб воды не достигнет 4 ° C. В небольших озерах период весеннего переворота может быть очень коротким [5], так что весенний переворот часто бывает намного короче, чем осенний переворот. Когда верхний слой воды нагревается выше 4 ° C, начинает развиваться термическая стратификация .

Летняя стратификация [ править ]

Летом потоки тепла из атмосферы в озеро нагревают поверхностные слои. Это приводит к тому, что димиктические озера имеют сильную термическую стратификацию с теплым эпилимнионом, отделенным от холодного гиполимниона металимнионом. Внутри металимниона есть термоклин , обычно определяемый как область, где градиенты температуры превышают 1 ° C / м. [6] Из-за стабильного градиента плотности смешивание в термоклине затруднено, [7] что снижает вертикальный перенос растворенного кислорода . Если озеро эвтрофноеи имеет высокую потребность донных отложений в кислороде, гиполимнион в димиктических озерах может стать гипоксичным во время летней стратификации, как это часто наблюдается в озере Эри .

Во время летней стратификации большинство озер испытывают внутренние волны из-за поступления энергии от ветра. Если озеро небольшое (менее 5 км в длину), то период внутренней сейши хорошо предсказывается формулами Мериана. [8] Долгопериодические внутренние волны в более крупных озерах могут находиться под влиянием сил Кориолиса (из-за вращения Земли). Ожидается, что это произойдет, когда период внутренней сейши станет сопоставимым с местным инерционным периодом , который составляет 16,971 час на широте 45 ° северной широты (ссылка на утилиту Кориолиса). В больших озерах (например, озере Симко , Женевском озере , озере Мичиган илиLake Ontario ) в наблюдаемых частотах внутренних сейш преобладают волны Пуанкаре [9] [10] и волны Кельвина . [11] [12]

Падение переворачивания [ править ]

В конце лета температура воздуха падает, и поверхность озер остывает, что приводит к более глубокому перемешанному слою, пока в какой-то момент столб воды не становится изотермическим и, как правило, с высоким содержанием растворенного кислорода. Осенью сочетание ветра и температуры охлаждающего воздуха продолжает поддерживать перемешивание водяного столба. Вода продолжает охлаждаться, пока температура не достигнет 4 ° C. Часто опрокидывание при падении может длиться 3–4 месяца.

Зимняя обратная стратификация [ править ]

После того, как водяной столб достигает температуры максимальной плотности 4 ° C, при любом последующем охлаждении образуется менее плотная вода из -за нелинейности уравнения состояния воды . Таким образом, ранняя зима - это период сдерживания. [13] Когда на озере образуется лед, потоки тепла из атмосферы в значительной степени прекращаются. Таким образом, развитие термической стратификации зимой определяется двумя периодами: Зимой I и Зимой II. [14] В ранний зимний период зимы I основной поток тепла происходит из-за тепла, накопленного в отложениях; в этот период озеро нагревается снизу, образуя глубокий слой воды с температурой 4 ° C. [14]В конце зимы поверхностный лед начинает таять, и с увеличением продолжительности дня увеличивается количество солнечного света, проникающего через лед в верхние слои воды. Таким образом, во время зимы II основной поток тепла теперь идет сверху, и потепление вызывает образование нестабильного слоя, что приводит к конвекции, вызываемой солнечными лучами. [4] [15] [2] Такое перемешивание верхнего слоя воды важно для удержания планктона во взвешенном состоянии [16] [2] [17]

См. Также [ править ]

  • Amictic
  • Голомиктический
  • Меромиктик
  • Мономиктик
  • Полимиктический
  • Термоклин

Ссылки [ править ]

  1. ^ Льюис, Уильям М., младший (1983). «Пересмотренная классификация озер на основе смешивания» (PDF) . Канадский журнал рыболовства и водных наук . 40 (10): 1779–1787. DOI : 10.1139 / f83-207 . Архивировано из оригинального (PDF) 06 марта 2009 года.
  2. ^ a b c Ян, Бернард; Янг, Джоэл; Браун, Лаура; Уэллс, Мэтью (23 декабря 2017 г.). «Высокочастотные наблюдения температуры и растворенного кислорода показывают подледную конвекцию в большом озере» . Письма о геофизических исследованиях . 44 (24): 12, 218–12, 226. Bibcode : 2017GeoRL..4412218Y . DOI : 10.1002 / 2017gl075373 . ISSN 0094-8276 . 
  3. ^ Кэннон, ди-джей; Трой, компакт-диск; Liao, Q .; Bootsma, HA (28.06.2019). «Свободная ото льда радиационная конвекция вызывает весеннее перемешивание в большом озере». Письма о геофизических исследованиях . 46 (12): 6811–6820. Bibcode : 2019GeoRL..46.6811C . DOI : 10.1029 / 2019gl082916 . ISSN 0094-8276 . 
  4. ^ a b Остин, Джей А. (22.04.2019). «Наблюдения радиационной конвекции в глубоком озере» . Лимнология и океанография . 64 (5): 2152–2160. DOI : 10.1002 / lno.11175 . ISSN 0024-3590 . 
  5. ^ Пирсон, округ Колумбия; Weyhenmeyer, GA; Arvola, L .; Benson, B .; Blenckner, T .; Kratz, T .; Ливингстон, DM; Markensten, H .; Marzec, G .; Петтерссон, К .; Уэзерс, К. (февраль 2011 г.). «Автоматизированный метод мониторинга фенологии озерного льда» . Лимнология и океанография: Метод . 9 (2): 74–83. DOI : 10,4319 / lom.2010.9.0074 . ISSN 1541-5856 . 
  6. ^ Горам, Eville; Бойс, Фаррелл М. (январь 1989 г.). «Влияние площади и глубины озера на термическую стратификацию и глубину летнего термоклина» . Журнал исследований Великих озер . 15 (2): 233–245. DOI : 10.1016 / s0380-1330 (89) 71479-9 . ISSN 0380-1330 . 
  7. ^ Chowdhury, Mijanur R .; Уэллс, Мэтью Дж .; Коссу, Ремо (декабрь 2015 г.). «Наблюдения и экологические последствия изменчивости вертикального турбулентного перемешивания в озере Симко». Журнал исследований Великих озер . 41 (4): 995–1009. DOI : 10.1016 / j.jglr.2015.07.008 . ISSN 0380-1330 . 
  8. Перейти ↑ Mortimer, CH (январь 1974 г.). «Гидродинамика озера». SIL Communications, 1953–1996 . 20 (1): 124–197. DOI : 10.1080 / 05384680.1974.11923886 . ISSN 0538-4680 . 
  9. ↑ Чой, Джун; Трой, Кэри Д.; Се, Цунг-Чан; Хоули, Натан; Маккормик, Майкл Дж. (Июль 2012 г.). «Год внутренних волн Пуанкаре на юге озера Мичиган». Журнал геофизических исследований: океаны . 117 (C7): н / д. Bibcode : 2012JGRC..117.7014C . DOI : 10.1029 / 2012jc007984 . ЛВП : 2027,42 / 95363 . ISSN 0148-0227 . 
  10. ^ Chowdhury, Mijanur R .; Уэллс, Мэтью Дж .; Хауэлл, Тодд (апрель 2016 г.). «Движение термоклина приводит к высокой изменчивости бентического смешения на берегу большого озера». Исследование водных ресурсов . 52 (4): 3019–3039. Bibcode : 2016WRR .... 52.3019C . DOI : 10.1002 / 2015wr017725 . ISSN 0043-1397 . 
  11. ^ Флуд, Брайан; Уэллс, Мэтью; Данлоп, Эрин; Янг, Джоэль (2019-08-14). «Внутренние волны перекачивают воду в глубокую прибрежную бухту большого озера» . Лимнология и океанография . 65 (2): 205–223. DOI : 10.1002 / lno.11292 . ISSN 0024-3590 . 
  12. ^ Буффар, Дэмиен; Леммин, Ульрих (декабрь 2013 г.). «Волны Кельвина в Женевском озере». Журнал исследований Великих озер . 39 (4): 637–645. DOI : 10.1016 / j.jglr.2013.09.005 . ISSN 0380-1330 . 
  13. ^ Фармер, Дэвид М .; Кармак, Эдди (ноябрь 1981 г.). «Перемешивание и сдерживание ветра в озере вблизи температуры максимальной плотности» . Журнал физической океанографии . 11 (11): 1516–1533. Bibcode : 1981JPO .... 11.1516F . DOI : 10.1175 / 1520-0485 (1981) 011 <1516: wmaria> 2.0.co; 2 . ISSN 0022-3670 . 
  14. ^ a b Кириллин Георгий; Леппяранта, Матти; Тержевик, Аркадий; Гранин, Николай; Бернхардт, Джулиана; Энгельгардт, Кристоф; Ефремова, Татьяна; Голосов, Сергей; Палшин, Николай; Шерстянкин Павел; Здоровеннова, Галина (октябрь 2012 г.). «Физика сезонно покрытых льдом озер: обзор». Водные науки . 74 (4): 659–682. DOI : 10.1007 / s00027-012-0279-у . ISSN 1015-1621 . S2CID 6722239 .  
  15. ^ Буффар, Дэмиен; Вюэст, Альфред (05.01.2019). «Конвекция в озерах» (PDF) . Ежегодный обзор гидромеханики . 51 (1): 189–215. Bibcode : 2019AnRFM..51..189B . DOI : 10.1146 / annurev-fluid-010518-040506 . ISSN 0066-4189 .  
  16. ^ Келли, Дэн Э. (1997). «Конвекция в озерах, покрытых льдом: влияние на водорослевую взвесь». Журнал исследований планктона . 19 (12): 1859–1880. DOI : 10.1093 / plankt / 19.12.1859 . ISSN 0142-7873 . 
  17. ^ Буффар, Дэмиен; Здоровеннова, Галина; Богданов, Сергей; Ефремова, Татьяна; Лаванши, Себастьен; Палшин, Николай; Тержевик, Аркадий; Винно, Любовь Рамана; Волков, Сергей; Вюэст, Альфред; Здоровеннов, Роман (19.02.2019). «Динамика подледной конвекции в северном озере» . Внутренние воды . 9 (2): 142–161. DOI : 10.1080 / 20442041.2018.1533356 . ISSN 2044-2041 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • «Круговорот: годовые модели димиктических озер» в Encyclopædia Britannica Online