Стратификация озера
Стратификация озер - это тенденция озер образовывать отдельные и отчетливые термальные слои в теплую погоду. Обычно стратифицированные озера состоят из трех отдельных слоев: Эпилимнион , включающий верхний теплый слой, термоклин (или Металимнион ): средний слой, глубина которого может меняться в течение дня, и более холодный Гиполимнион , простирающийся до дна озера.
Термическая стратификация озер связана с изменением температуры на разных глубинах в озере и связана с изменением плотности воды в зависимости от температуры. [1] Холодная вода более плотная, чем теплая, и эпилимнион обычно состоит из воды, которая не такая плотная, как вода в гиполимнионе. [2] Однако температура максимальной плотности пресной воды составляет 4 °C. В регионах с умеренным климатом, где вода в озере нагревается и остывает в зависимости от времени года, наблюдается циклический характер опрокидывания, который повторяется из года в год по мере того, как холодная плотная вода в верхней части озера опускается. Например, в димиктовых озерахвода в озере переворачивается весной и осенью. В более глубокой воде этот процесс происходит медленнее, в результате чего может образоваться термобар . [1] Если стратификация воды продолжается длительное время, озеро меромиктическое .
В мелководных озерах стратификации на эпилимнион, металимнион и гиполимнион часто не происходит, так как ветер или похолодание вызывают регулярное перемешивание в течение всего года. Эти озера называются полимиктовыми . Не существует фиксированной глубины, которая разделяет полимиктовые и стратифицирующие озера, поскольку помимо глубины на нее также влияют мутность, площадь поверхности озера и климат. [3]
Режим смешения озер (например, полимиктовый, димиктовый, меромиктический) [4] описывает годовые модели стратификации озер, которые происходят в течение большей части лет. Однако кратковременные события также могут влиять на стратификацию озера. Тепловые волны могут вызвать периоды стратификации в смешанных мелководных озерах [5] , в то время как такие явления смешения, как штормы или большой речной сток, могут нарушить стратификацию. [6] Недавние исследования показывают, что сезонно покрытые льдом димиктовые озера могут быть описаны как «криостратифицированные» или «криомиктовые» в соответствии с их режимами стратификации в зимнее время. [7] Криостратифицированные озера имеют обратную стратификацию у поверхности льда и средние по глубине температуры около 4°С, в то время как криомиктические озера не имеют подледного термоклина и имеют средние по глубине зимние температуры ближе к 0°С. [8]
Накопление растворенного углекислого газа в трех меромиктических озерах Африки ( озеро Ньос и озеро Монун в Камеруне и озеро Киву в Руанде ) потенциально опасно, потому что, если в одном из этих озер начнется лимническое извержение , очень большое количество углекислого газа может быстро покинуть озеро и вытеснить кислород , необходимый для жизни людей и животных, на прилегающую территорию.
В умеренных широтах многие озера, которые стратифицируются в летние месяцы, дестратифицируются в более прохладную и ветреную погоду, при этом важным фактором в этом процессе является поверхностное перемешивание ветром. Это часто называют «осенним оборотом». Смешивание гиполимниума со смешанным водоемом озера рециркулирует питательные вещества, особенно соединения фосфора, попавшие в гиполимнион в теплую погоду. Это также представляет риск падения кислорода, поскольку давно установившийся гиполимнион может быть бескислородным или с очень низким содержанием кислорода .
.svg)
I. Эпилимнион
II. Металимнион III
. Гиполимнион Шкалы
используются для связывания каждой секции стратификации с соответствующими глубинами и температурами. Стрелкой показано движение ветра над поверхностью воды, которое инициирует круговорот в эпилимнионе и гиполимнионе.