Тема 8. Термический режим озер умеренного пояса

Материалы и оборудование:

• Калька (15 х 15 см) – 2 шт;

• Миллиметровка (15 х 15 см) – 2 шт;

• Простой карандаш, ластик, линейка;

• Калькулятор.

Понятия и определения.

Годовой термический цикл в озерах умеренного пояса имеет 4 периода:

В начальный период весеннего нагревания наблюдается обратная стратификация слоев воды, т.е. температура от поверхности ко дну повышается. Позже она сменяется весенней гомотермией, когда весь объем воды имеет температуру придонных слоев.

Период летнего нагревания начинается с прямой стратификации (температура уменьшается с глубиной). В этот период наблюдается расслоение на 3 термические зоны:

• Гиполимнион – нижний слой с холодной «весенней» водой;

• Металимнион – слой температурного скачка, где вертикальный градиент температуры может достигать 8-10⁰С на 1 м глубины.

• Эпилимнион – поверхностный, наиболее теплый слой воды.

Период осеннего охлаждения первоначально протекает в условиях прямой стратификации, а в дальнейшем при осенней гомотермии.

Период зимнего охлаждения начинается с момента установления обратной термической стратификации. Охлаждение приводит к замерзанию поверхностных слоев воды.

Термические периоды выделяются по внутригодовым изменениям температуры воздуха, поверхностных и придонных слоев воды (рис. 9).

Рис. 9. Схема внутригодовых изменений температуры воздуха (1) и температуры в поверхностном (2) и придонном (3) слоях глубокого пресноводного озера в умеренных широтах северного полушария

Периоды: А – весеннего нагревания, Б – летнего нагревания, В – осеннего охлаждения, Г – зимнего охлаждения

Задание 1. По данным таблицы 13 построить график внутригодовых температур воздуха, поверхностных и придонных слоев воды оз. Широкого и выделить на нем термические периоды.

Таблица 13

Месячные значения температур воздуха, поверхностных и донных слоев

оз. Широкого

Методические указания.

1. На миллиметровке построить координатную плоскость, нанеся на ось абсцисс температуры, а на ось ординат – месяцы. Масштаб выбрать самостоятельно.

2. Согласно таблице 13 вынести на координатную плоскость точки со значениями температур воздуха, поверхностных и донных слоев воды оз. Широкого, соединив их затем плавными линиями. Линии должны отличаться друг от друга по цвету или толщине.

3. Используя материалы учебника [13, c. 223-228]и лекций, выделить на графике периоды весеннего и летнего нагревания, осеннего и зимнего охлаждения.

4. Охарактеризовать условия в точках, где происходит смена термических периодов.

Задание 2. Используя рисунок 10, построить осредненный график распределения температур по глубине для периода летнего нагревания, выделив на нем эпилимнион, металимнион и гиполимнион.

Рис. 10. Изотермы в водном сечении озера

Методические указания.

1. Перечертить рисунок 10 на кальку.

2. На промерных вертикалях №1 и №2 методом интерполяции определить температуру воды через каждый метр от поверхности до дна. Результаты занести в таблицу 14.

Таблица 14

Алгоритм расчета вертикального градиента температур оз. Глубокого

3. Для каждой строки таблицы рассчитать среднее арифметическое значение температуры (колонка 4).

4. По данным колонки 4 на миллиметровке построить кривую распределения температур по глубине, отложив по вертикали глубину, а по горизонтали – температуры.

5. Вычислить вертикальный градиент температур на каждый метр глубины. Для этого определить разницу между средними температурами на глубинах, отличающихся на 1 м (колонка 5).

6. В колонке 5 найти максимальные величины градиентов, значительно превышающие остальные. Определить к каким глубинам озера они относятся.

7. Верхний и нижний пределы максимальных градиентов, соответствующих металимниону, показать на графике двумя горизонтальными пунктирами. Выделившиеся, таким образом, три термических слоя подписать.