Тепловой баланс озер и термический режим - раздел Образование, ОБЩАЯ ГИДРОЛОГИЯ Процессы Теплообмена Воды С Атмосферой Наиболее Интенсивно Происходят В Самых...
Процессы теплообмена воды с атмосферой наиболее интенсивно происходят в самых верхних слоях озера. Перенос тепла вглубь осуществляется как при непосредственном проникновении солнечной энергии в воду, так и при перемешивании. Ледяной покров и снег препятствует теплообмену
с атмосферой и уже при толщине льда и снега 10-20 см он практически прекращается.
Уравнение теплового баланса водоема имеет следующий вид:
, (26)
где 
изменение запасов тепла в озере за рассматриваемый промежуток времени, 
– прямая и рассеянная солнечная радиация, 
– эффективное излучение (разница между длинноволновым излучением водоема и атмосферы), 
– турбулентный теплообмен с атмосферой, 
– теплообмен с дном, 
– поступление и потеря тепла со стоком втекающих и вытекающих рек, 
– поглощаемое или выделяемое тепло при фазовых переходах воды (испарение, конденсация, ледообразование и плавление льда), 
– теплообмен
с грунтовыми водами, 
– тепло, выделяемое или затрачиваемое при биохимических реакциях в водоеме.
Термический режим водоема (изменение распределения температуры по глубине или термическая стратификация), определяется соотношением элементов теплового баланса озера и зависит от времени года, географической широты местности, объема водной массы и формы озерной котловины.
В течение года наблюдается три основных вида термической стратификации: обратная (увеличение температуры с глубиной), прямая(уменьшение температуры с глубиной), гомотермия (температура одинакова по глубине).
Период осеннего охлаждения начинается с начала отдачи тепла водой
в атмосферу и заканчивается установлением осенней гомотермии – температуры наибольшей плотности воды по всей глубине водоема. После установления гомотермии наступает период зимнего охлаждения, в результате которого устанавливается обратная термическая стратификация. У нижней кромки льда температура воды приближается к нулю, а у дна – к 40С. В период весеннего нагревания формируется весенняя гомотермия. На крупных водоемах этот процесс может растягиваться до середины лета. В период летнего нагревания, который начинается после установления весенней гомотермии формируется прямая температурная стратификация.
В этот период вся водная толща разбивается на три вертикальные термические зоны:
- эпилимнион – верхняя зона с малыми градиентами температуры,
- металимнион или термоклин – средняя с высоким градиентом температуры,
- гиполимнион – нижняя, холодная с малыми градиентами температуры. Эпилимнион является слоем перемешивания, а термоклин затрудняет перемешивание более глубоких слоев воды. Толщина этих слоев зависит от размеров водоема и интенсивности ветровой деятельности. Мелководные водоемы могут быть перемешаны до дна и для них типична летняя гомотермия. В течение лета слой температурного скачка (термоклин) постепенно опускается на большую глубину и к началу осеннего охлаждения исчезает.
В водоемах, где присутствуют мелководные и глубоководные зоны, процесс нагревания и охлаждения происходит с разной интенсивностью и
в разные сроки. В мелководной зоне в весенний период формируется прямая стратификация, когда в глубоководной зоне всё еще сохраняется обратная. Это приводит к образованию между этими зонами вертикального слоя воды
с температурой наибольшей плотности, который называется термическим баром.
Все темы данного раздела:
Учебное-методическое пособие
Наука гидрология и ее связь с другими науками
Воды планеты образуют гидросферу – прерывистую водную оболочку, расположенную на поверхности и в толще земной коры, включающую в себя океаны, моря, воды поверхности суши
Методы исследований в гидрологии
Основными методами исследований современной гидрологии являются: 1) полевой, 2) экспериментальный и 3) теоретический.
Полевые исследования включают
Вода на земле. Водные ресурсы
Вода пребывает на Земле в самом различном состоянии в зависимости от мест своего сосредоточения. Основная ее масса содержится в трех следующих макроструктурных элементах планеты:
В м
Основные свойства воды
Вода – это светлая прозрачная жидкость, бесцветная в малых объемах и приобретающая голубовато-зеленоватую окраску своей толщи. Лед тоже прозрачен, так как коэффициент поглощения им света в видимой
Водные объекты. Круговорот воды в природе. Внутриматериковый влагооборот
В гидрологии выделяют три группы водных объектов: водоемы, водотоки и особые водные объекты.
Водоемы – это водные объекты в понижениях земной поверхно
Внутриматериковый влагооборот
Осадки, выпадающие на любой участок земли, складываются
из «внешних» и «внутренних» – образованных в результате испарения
с конкретного участка. «Внутренние» осадки – это испаривш
Водосбор реки. Морфометрические характеристики водосбора
Водосбор - это часть земной поверхности, а также толщи почвогрунтов,
с которых вода стекает в реку, речную систему или озеро, ограниченных водоразделом поверхностным и под
Водный баланс бассейна реки. Элементы водного баланса
Реки питаются за счет жидких осадков (дождевое питание), воды, образованной в результате таяния снега на поверхности водосбора (снеговое питание), таяния высокогорных ледников
Осадки. Перехват осадков растительностью
Осадки являются одной из самых важных составляющих гидрологического цикла. Они образуются путем конденсации водяного пара
в атмосфере. В зависимости от метеорологических условий формирован
Испарение
В результате процесса испарения часть поступивших на поверхность земли атмосферных осадков покидает пределы водосбора в виде водяного пара. Испарение происходит с водной поверхност
Речной сток. Факторы формирование стока на водосборе
Стоком в гидрологии называют движение воды по поверхности земли, а также в толще почв и горных пород в процессе ее круговорота в природе.
Формирование стока на водосборе – сложный многофак
Основные характеристики стока воды. Фазы водного режима. Гидрограф стока
Расход воды – количество воды, протекающее через живое сечение русла в единицу времени.
Уровень воды. Уровенный режим
Уровень воды – высота поверхности воды над условной плоскостью сравнения, называемой «нулем графика», H, [см], смотри рисунок 5.
Уровень воды измеряется на пунктах
Краткосрочные, годовые и многолетние колебания уровней воды
К краткосрочным колебаниям уровня воды относятся: сгонно-нагонные (в устьевых областях), паводки (ливневые), суточные колебания (при суточном регулировании ГЭС – волны попусков и в
Связь поверхностных и подземных вод
В результате процесса фильтрации вода с поверхности проникает в толщу почво-грунтов и формирует подземный сток. В подземных горизонтах вода присутствует в трех агрегатных состояниях: в виде водяног
Река и речная система
Совокупность всех водных объектов в пределах какой-либо территории называется гидрографической сетью данной территории. В пределах гидрографической сети речного бассейна выделяют
Скорость течения воды в руслах рек
Движение воды в руслах рек осуществляется под действием силы тяжести. Скорость течения зависит от уклона, количества воды в русле и шероховатости подстилающей поверхност
Тепловой баланс бассейна реки. Термический и ледовый режим рек
Тепловой баланс бассейна реки.
, (18)
где
Режим стока наносов. Гидрохимический режим рек
Твердые частицы, образующие речные наносы, поступают в русла рек
в результате процессов эрозии поверхности водосбора и речного русла. Интенсивность процесса эрозии поверхности водосбора за
Гидрохимический состав речных вод
Речные воды имеют, как правило, сравнительно невысокую минерализацию и относятся к пресным водам. Формирование химического состава речных вод определяется как естественными, климатически
Морские устьевые области
Устьевая область реки – это особый физико-географический объект, расположенный при впадении крупной реки в море, в пределах которого происходят специфические устьевые процессы. Они обусловлены взаи
I. Физические процессы
A. Динамика вод. Динамическое взаимодействие вод реки и приемного водоема, включая формирование сопряжения реки и водоема в виде гидравлического подпора или спада; распластыван
Б. Ледо-термические процессы на устьевом участке реки, в водоемах дельты и на устьевом взморье.
B. Динамика наносов на устьевом участке реки и устьевом взморье.
Г. Эрозионно-аккумулятивные (морфологические процессы, включая формирование продо
Основные морфометрические характеристики озера
Длина (L, м) – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга точками береговой линии озера, измеряемое по его поверхности. В зависимости от формы озера
Водный баланс озера. Режим уровня воды в озерах
Уравнение водного баланса озера в общем виде:
, (25)
где
Уровенный режим озер
Многолетние колебания воды в озере зависят от климатических факторов. Сезонные колебания определяются в основном притоком воды как русловым, так и распределенным (особенно в период таяния снегового
Болота. Типы болот и их режим
Болото –природное образование, представляющее собой переувлажненный участок земной поверхности со слоем торфа и специфическими формами растительности, приспособившимися к условиям
Ледники. Определение. Образование, типы, строение. Движение ледников. Питание ледников. Баланс массы льда. Влияние на сток рек
Масса естественного фирна и льда, сформированная в результате накопления и преобразования твердых атмосферных осадков, расположенная главным образом на суше, существующая длительное время и обладаю
Типы ледников
Выделяют покровные, горно-покровные и горные ледники. Среди покровных ледников выделяют ледниковые щиты и купола, выводные ледники и шельфовые ледники. Они распространены в пол
Строение ледников
Наземный ледник можно разделить на две части, верхнюю – область питания (аккумуляции) и нижнюю – область абляции. Линяя разделяющая эти зоны называется гра
Опасные гидрологические явления
Проблема. Стихийные бедствия существуют лишь в силу того, что человек часто живет и работает в местах, которые являются ареной развития опасных гидрологических явлений, иногда и ка
Прорывные паводки
Большие уклоны и перепады высот, особенно при слабой устойчивости склонов, активности гляциальных явлений и сейсмических воздействиях, иногда приводят к перегораживанию рек естественными плотинами,
Волновые катастрофы
Если вы, поскользнувшись, упадете в свою ванну, то выплеснете половину воды на пол. А что случится, если в водоем обрушится обвал, оползень, сель? Последствия могут быть самыми разными, но все они
Селевые потоки
Проблема. Селевые потоки – одно из самых опасных и распространенных гидрологических явлений в горных странах и вообще в мире больших уклонов. Проблема селей постоянно остаётся проб
Селевые очаги
Селевой очаг – морфологическое образование, способное концентрировать сток, вмещающее ПСМ (потенциальный селевой массив) и имеющее достаточный уклон для развития сдвигового или транспортно-сдвигово
Селевые водосборы и водосборы селевых очагов
Селевой водосбор – краткое наименование бассейна, содержащего стокообразующие поверхности и способные сформировать наносоводный селевой поток. Обычно это водосборы поверхностного стока.
География селей
Многочисленные скальные селевые очаги на южном склоне Рушанского хребта, легко обозреваемые с Памирского тракта, вследствие слабых ливневых возможностей района десятки и сотни лет ждут своего часа.
Оползни, снежные лавины, снеговодные потоки
Оползни.Горный оползень – массив рыхлообломочной породы, сильно насыщенный водой, смещающийся вниз по склону. Образуется, когда сдвигающаяся сила превысит удерживающую или при сейс
Селевые потоки на ледниках
Геналдонские катострофы.При катастрофических подвижках и обвалах ледников иногда наблюдается отрыв части ледниковой массы, сопровождающийся дроблением льда, выбросом внутриледников
Новости и инфо для студентов