Водные массы озер

Озерам, так же как океанам и морям, свойственна большая неод­нородность характеристик вод в пространстве и во времени. Вместе с тем в озерах могут быть выделены отдельные достаточно большие объемы воды, сформировавшиеся в течение длительного периода времени и характеризующиеся более или менее однородными фи­зическими, химическими и биологическими свойствами. Такие круп­ные объемы воды называют водными массами, а их закономерное пространственное сочетание — гидрологической структурой водоема.

Основными показателями водных масс водоемов, позволяющи­ми отличить одну водную массу от другой, служат такие характе­ристики, как плотность, температура, электропроводность, мутность, прозрачность воды и другие физические показатели; минерализация воды, содержание отдельных ионов, содержание газов в воде и дру­гие химические показатели; содержание фито- и зоопланктона и другие биологические показатели. Среди перечисленных характе­ристик чаще всего для выделения водных масс водоемов суши — озер и водохранилищ — используют данные о температуре, про­зрачности и электропроводности воды (индикаторе минерализа­ции воды), а также данные о содержании растворенного кисло­рода.

Основное свойство любой водной массы в водоеме — ее генети­ческая однородность. По генезису выделяют два типа водных масс: первичные и основные.

Пер вичные водные массы озер формируются на их водосборах и поступают в водоемы в виде речного стока. Свой­ства этих водных масс зависят от природных особенностей водо­сборов и изменяются по сезонам в зависимости от фаз гидроло­гического режима рек. Основная особенность первичных водных масс фазы половодья — малая минерализация, повышенная мут­ность воды, достаточно высокое содержание растворенного кис­лорода. Температура первичной водной массы в период нагре­вания обычно выше, а в период охлаждения — ниже, чем в во­доеме.

Основные водные массы формируются в самих водо­емах; их характеристики отражают особенности гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов водоемов. Часть свойств основные водные массы наследуют от первичных водных масс, часть приобретают в результате внутриводоемных процессов, а также под влиянием обмена веществом и энергией между водо­емом, атмосферой и грунтами дна. Основные водные массы хотя и изменяют свои свойства в течение года, но в целом остаются более инертными, чем первичные водные массы.

Отличия основных водных масс от первичных зависят от мно­гих факторов, среди которых главное место занимает структура водного баланса и водообмен водоема. Чем меньше коэффициенты условного водообмена К_в, тем меньше роль речного стока в фор­мировании основной водной массы водоема, тем сильнее характе­ристики основной водной массы отличаются от характеристик пер­вичной водной массы. Так, в озерах, имеющих большой объем и большую глубину, основная водная масса может существенно отличаться по своим свойствам от первичной. Чем меньше объем озера и больше коэффициент К_в, тем больше проточность водоема, тем ближе по своим свойствам основная и первичная водные мас­сы. В ряде случаев (небольшие проточные озера) основная водная масса мало отличается от первичной и представлена трансформи­рованными речными водами.

Наиболее существенно основная и первичная водные массы отличаются друг от друга при впадении рек в солоноватые или соленые бессточные озера (Каспийское и Аральское моря, оз. Бал­хаш и др.). В этом случае четко различаются водные массы речного и морского типов, и их различия и взаимодействие аналогичны различию и взаимодействию речных и морских вод в морских устьях рек (см. разд. 6.14).

В пределах основной водной массы водоема в отдельные сезоны года удается выделить ее модификации: поверхностную, промежу­точную, глубинную и придонную водные массы. Модификации основ­ной водной массы определяются прежде всего различиями по глу­бине водоема в температуре воды, содержании кислорода и органи­ческого вещества. Наиболее четко модификации основной водной массы выделяются летом в водоемах в условиях умеренного климата.

Поверхностная водная масса — это верхний наиболее нагретый слой воды (эпилимнион); глубинная водная масса — обычно наибо­лее мощный и относительно однородный слой более холодной воды (гиполимнион); промежуточная водная масса соответствует слою скачка температуры (металимнион); придонная водная масса — это узкий слой воды у дна, отличающийся повышенной минерализацией и специфическими водными организмами.

Выделенные модификации основной водной массы в водоемах суши аналогичны поверхностной, промежуточной, глубинной и при­донной водным массам в океанах и морях (см. гл. 10).

Модификациями основной водной массы водоема могут быть также водные массы, формирующиеся в периоды охлаждения и нагре­вания озера и разграниченные в горизонтальном направлении тер­мическим баром.

В результате взаимодействия первичной (речной) и основной (озерной) водных масс формируется так называемая зона смешения, где одна водная масса трансформируется в другую. В пределах зоны смешения находятся фронтальная зона, фронтальный раздел и гидрофронт (см. разд. 6.14). Расположение водных масс и, соот­ветственно, фронтального раздела и гидрофронта изменяется в те­чение года в зависимости от изменений речного стока и термиче­ского режима озера.

Выделение водных масс в водоемах имеет важное значение для исследования и прогноза качества воды и биологической продук­тивности водных объектов. Оно осуществляется с помощью различ­ных методов. Водные массы выделяют по комплексу различных показателей, например с помощью Т, 5-анализа, принятого в оке­анологии и использующего данные о распределении температуры и солености воды (разд. 10.14). Для озер вместо солености воды S часто используют величину электропроводности ае.