Меню

Чем может подогреваться озеро

Почему в этом озере вода кипит?

Кипящее озеро с бурлящей серовато-голубой водой и поднимающимися клубами пара. Звучит, как описание пейзажей ада? Нет, такое озеро действительно существует. Но как природа сотворила такое чудо?

Какое оно — озеро с кипящей водой?

Водоём с незамысловатым названием Бойлинг-Лейк (Boiling Lake, Кипящее озеро) находится на склоне вулкана Морн-Ватт в окружении тропических лесов на карибском острове Доминика. Озеро представляет собой почти идеальный круг. Вода в нем бурлит, имеет сероватый цвет, а над поверхностью всегда поднимаются густые клубы пара. Порой туристы между собой называют его «Адским озером».

Температура воды Кипящего озера ˗ 82-92°. И это только по краям водоёма: учёные не смогли получить данные о температуре в его середине из-за большой опасности. Так что купаться в нём не стоит.

Исследователи полагают, что глубина озера составляет около 15 метров, но точно установить это не удалось. Под водой могут бить струи обжигающей воды и даже лавы. Глубина водоёма меняется из-за вулканической активности.

Несмотря на вулканическую опасность, к Кипящему озеру ходят туристы. Чтобы посмотреть на чудо природы, им приходится пробираться через джунгли и преодолевать 13-километровый подъем. Почва из-за вулканической активности меняется ежедневно, поэтому в этой долине нет подготовленной тропы, и это действительно физически тяжелый маршрут. Без гида лучше туда не соваться.

Почему в этом озере вода кипит?

Почему оно кипит?

Озеро никогда не остывает, потому что оно расположено в трещине в земной коре, которая соединяется с подземной магмой. Такие трещины называются фурамолами. В них попадает вода из ручьёв и нагревается горячими паром и газами от раскаленной вулканической лавы, расположенной ниже.

Размеры и глубина Кипящего озера зависят от активности вулкана: когда он извергается, водоём может и вовсе исчезать, а потом вода накапливается снова. Так, полное исчезновение озера наблюдали в 1880 году. Тогда произошло извержение вулкана, и на месте водоёма образовался фонтан горячей воды и пара. Потом озеро постепенно восстановилось. С конца 2004 по 2005 год наблюдался спад уровня воды на 10 метров. Восстановление произошло всего за один день.

Интересный факт

В 2007 году нашёлся смельчак, решившийся первым пересечь Кипящее озеро. Им был режиссер Джордж Курунис. Его подвиг снимали для для сериала «Злая Планета» (Angry Planet). Разумеется, Курунис добирался от одного берега до другого не вплавь, а по подвешенным над водой верёвкам.

Хотели бы отдохнуть на берегу такого озера?

Источник

Термический режим озер в условиях умеренного климата

Термический режим озер третьей группы, по классификации Фореля, и димиктических, по классификации Хатчинсона, наиболее сложен. Рассмотрим достаточно глубокое слабопроточное пресноводное озеро в условиях умеренного климата. В режиме температуры воды в озере выделяют четыре сезона (периода): весеннего нагревания, летнего нагревания, осеннего охлаждения, зимнего охлаждения.

Зимой подо льдом в озере наблюдается обратная температурная стратификация (рис. 7.9, в, 1) . В поверхностном слое температура близка к 0°С, в придонном слое — около 3—4 °С (в более мелких водоемах у дна температура немного ниже).

В период весеннего нагревания температура воды в поверхностном слое повышается. Этот процесс начинается, когда озеро еще покрыто льдом, и продолжается после схода ледяного покрова. Когда температура поверхностного слоя станет несколько выше температуры нижерасположенных слоев, нарушится вертикальная плотностная устойчивость вод: более теплая и более плотная вода начинает опускаться, а менее теплая и менее плотная — подниматься к поверхности. Возникшее интенсивное вертикальное конвективное перемешивание приведет к выравниванию температуры по вертикали (рис. 7.9, в, 2), наступает весенняя гомотермия (обычно при температуре от 2 до 4°С). В это время создаются благоприятные предпосылки и для вертикального динамического (ветрового) перемешивания. Вода в толще озера может обновиться.

Рис. 7.9. Схема температурной стратификации в озерах полярного ( а), тропического (б)

и умеренного ( в) климатов:

1 — обратная температурная стратификация зимой; 2 — весенняя гомотермия; 3 — прямая температурная стратификация летом; 4 — осенняя гомотермия; А — весеннее нагревание; Б — летнее нагревание; В — осеннее охлаждение; Г—предзимнее и зимнее охлаждение; I — эпилимнион, II — металимнион, III — гиполимнион, IV — ледяной покров

В период летнего нагревания в озере устанавливается прямая температурная стратификация (рис. 7.9, в, 3) . Наиболее высокую температуру приобретает поверхностный слой воды — эпилимнион. Ниже этого слоя лежит так называемый слой температурного скачка — металимнион. Основная же толща озерных вод сохраняет относительную невысокую температуру. Этот слой называется гиполимнион. В эпилимнионе температура воды может повышаться до 20—25 °С, в гиполимнионе температура может сохраняться равной 5—6 °С. Таким образом, в слое скачка температура может резко изменяться на величину до 20 °С (при этом вертикальные градиенты температуры иногда достигают 8—10 °С на 1 м). Пример вертикального распределения температуры в глубоком озере в летнее время приведен на рис. 7.10. На рисунке одновременно показано вертикальное распределение содержания кислорода и СО 2, о чем будет подробнее сказано ниже.

Рис. 7.10. Типичное распределение по глубине температуры воды ( 1), содержания кислорода ( 2)и диоксида углерода ( 3)в глубоком озере в летнее время

В период осеннего охлаждения температура в поверх­ностном слое понижается. После того как она станет несколько ниже температуры нижерасположенных слоев, более плотные воды начинают опускаться вниз, возникает активное конвективное пере­мешивание. В результате устанавливается осенняя гомотермия (см. рис. 7.9, в, 4) . Как и во время весенней гомотермии, создаются благоприятные условия и для вертикального динамического перемешивания. Вода в придонных слоях обновляется. Гомотермия обычно устанавливается при температуре около 4 °С, а иногда (при сильном ветровом воздействии на поверхность озера) и при несколько большей температуре (5—6°С и выше).

Читайте также:  Кумжа в озерах карелии

Наконец, наступает период предзимнего и зимнего охлаждения. В это время температура в поверхностном слое по­степенно понижается до температуры замерзания (0 °С для пресных вод), в толще воды устанавливается обратная температурная стратификация, а на поверхности озера образуется ледяной покров (см. рис. 7.9, в, 1) . Температура в придонных слоях снижается до 4, а иногда и до 2—3 °С, а в очень мелководных озерах — и до 0,5—1 °С.

Но вода на глубинах озера не достигает 0 °С и не замерзает, что предохраняет живые организмы от гибели.

Некоторые нарушения в описанные закономерности изменения вертикального распределения температуры в озерах может вносить сильное ветровое волнение, вызывающее динамическое перемешивание. В мелководных водоемах динамическое перемешивание может в ослабленном виде распространяться до самого дна. В таких случаях в гиполимнионе температура воды будет, конечно, выше упомянутых 5—6 °С. Иногда в результате динамического перемешивания гомотермия в мелководном водоеме может установиться на непродолжительное время даже летом. Кроме того, вызванное сильным ветром и волнением динамическое перемешивание часто приводит к «размыванию» эпилимниона и заглублению слоя скачка. Последующее нагревание поверхностного слоя воды создаст новый эпилимнион и новый слой скачка. В результате в водоеме может сформироваться довольно сложная вертикальная структура вод с 2—3 слоями скачка температуры.

Изменяет распределение температуры и антропогенное воздействие, проявляющееся либо в сбросе в озеро нагретых вод (например, отработанных вод ГРЭС), либо в искусственном перемешивании вод в небольших водоемах для обогащения придонных слоев кислородом в зимний подледный период.

Внутригодовое изменение температуры воды в рассматриваемом озере схематично представлено на рис. 7.11. Обращают на себя внимание такие основные особенности внутригодового хода температуры воды в озере.

Во-первых, изменения температуры на поверхности воды отстают от изменений температуры воздуха. Во-вторых, отрицательные значения температура воды в пресноводном озере принимать не может, поэтому средняя годовая температура воды в поверхностном слое озера выше, чем средняя годовая температура воздуха. В-третьих, размах колебаний температуры воды в поверхностном слое существенно больше, чем на глубине. Если у поверхности эта величина может достигать 15—20 и даже 20—25 °С, то у дна в глубоком озере — всего 2—4 °С. Изменения температуры на глубине всегда отстают во времени от ее изменений в вышележащих слоях.

На рис. 7.11 выделены характерные периоды термического режима глубокого озера. Период весеннего нагревания А начинается, когда озеро еще покрыто льдом, но уже повышается температура воды (точка а),а заканчивается, когда температура в поверхностном и придонном слоях выравнивается и становится равной приблизительно 4 °С (точка Б) . Период летнего нагревания Б оканчивается при достижении температурой в поверхностном слое максимума (точка с). В придонном слое максимум температуры наступает позже (точка с’). Период осеннего охлаждения В заканчивается, когда температура в поверхностном и придонном слоях выравнивается (приблизительно при 4 °С, точка d) . И наконец, период предзимнего и зимнего охлаждения Г оканчивается, когда в конце зимы температура придонного слоя достигнет минимума (точка а‘), а в поверхностном слое температура начинает повышаться (точка а).

Суточные колебания температуры воды, как и сезонные, также затухают с глубиной.

Рис. 7.11. Схема внутригодовых изменений температуры воздуха ( 1) и температуры воды в поверхностном ( 2)и придонном ( 3)слоях глубокого пресноводного озера в умеренных широтах Северного полушария; 4 — ледостав; периоды: А — весеннего нагревания, Б — летнего нагревания, В — осеннего охлаждения, Г — предзимнего и зимнего охлаждения (другие обозначения см. в тексте)

В процессе нагревания и охлаждения озера может отмечаться большая горизонтальная неоднородность температуры воды, особенно в больших озерах. На прибрежных мелководьях вода быстрее прогревается и быстрее остывает. В центральных районах озера благодаря инерционности тепловых процессов в больших объемах воды температура изменяется более медленно.

Наиболее характерна для крупных и глубоких озер в условиях умеренного климата горизонтальная неоднородность температуры воды весной и осенью. В процессе весеннего нагревания температура воды в прибрежных районах быстрее достигает 4 °С, чем в центральной части озера. При последующем нагревании между прибрежными водами, нагретыми до температуры выше 4 °С, и водами центральной части озера с температурой ниже 4 °С формируется так называемый термический бар — вертикальный пояс с температурой воды 4 °С (рис. 7.12, а). В этом поясе вода, имеющая повышенную плотность, опускается. Термический бар изолирует прибрежные быстро нагревающиеся воды (теплоактивную область — ТАО) от более холодной воды центральной части озера (теплоинертной области — ТИО). Водо- и теплообмен через термический бар затруднен. По мере общего нагревания водоема термический бар смещается к центру озера и в конце концов исчезает.

Рис. 7.12. Схема термического бара (по А.И. Тихомирову) весной ( а)и осенью ( б):

1 — термический бар; 2—циркуляция вод; 3— изотермы

Осенью прибрежные воды охлаждаются до 4 °С быстрее, чем воды центральной части озера. При последующем охлаждении вод, так же как и весной, возникает термический бар (рис. 7.12, б), отделяющий более холодные прибрежные воды температурой ниже 4 °С от вод температурой выше 4 °С. Как и весной, термический бар постепенно смещается к центру озера. Будучи, прежде всего своеобразным тепловым барьером в озерной толще, термический бар служит также и динамическим барьером между прибрежными водами и водами центральной части озера, которые благодаря это­му могут обладать и существенно различными физико-химическими и гидробиологическими свойствами. Поэтому роль термического бара в водоемах чрезвычайно велика. Это явление впервые было обнаружено еще Ф.А. Форелем и детально исследовано отечественным озероведом А.И. Тихомировым.

Читайте также:  Уровень ладожского озера над уровнем моря

Своеобразны изменения температуры воды во время сгонно-нагонных явлений. Летом у наветренного («нагонного») берега, куда ветер сгоняет воду верхнего нагретого слоя, температура воды может несколько повыситься. Зато у подветренного («сгонного») берега, где благодаря сгонно-нагонной циркуляции на поверхность поднимаются глубинные воды, температура воды может резко упасть. Так, по наблюдениям Б.Б. Богословского, на Онежском озере во время ветра в начале августа у наветренного берега температура воды была 15,5—16,5 °С, а у подветренного — всего 5,7—5,8 °С.

Термический режим озер с повышенной минерализацией воды существенно отличается от термического режима пресноводных озер. Летом сильно минерализованные воды могут нагреваться до 50—70 °С. Зимой такая вода в поверхностном слое, не замерзая, охлаждается до значительной отрицательной температуры. У дна же может сохраниться в течение всего года положительная, иногда заметно повышенная температура воды. Термический режим озер с солоноватой или соленой водой (водой морской солености) имеет много общего с термическим режимом морей.

Интересное явление (так называемая термическая инверсия)наблюдается осенью в прибрежной зоне озер (и морей тоже) с солоноватой и соленой водой, если в этом месте в водоем впадает река. Осенью обычно отмечается заметный контраст в температуре речной воды (она уже охладилась) и морской воды (она еще сохраняет повышенную температуру). В результате в поверхностном слое озера вблизи устья реки вода оказывается холоднее, чем в нижележащих слоях. Вертикальная плотностная устойчивость вод при этом не нарушается: в поверхностном слое располагается хотя и более холодная, но опресненная и поэтому менее плотная вода, а ниже — хотя и более теплая, но более соленая и поэтому более плотная вода.

Ледовые явления на озерах

Озера по характеру ледового режима в зависимости от климатических условий подразделяются на четыре группы: не имеющие ледовых явлений, с неустойчивым ледоставом, с устойчивым ледоставом зимой, с ледоставом в течение всего года (например, подледные озера в Антарктиде).

У озер третьей группы, находящихся в основном в условиях умеренного климата, так же как и у рек, выделяют три характерных периода ледового режима: замерзания (осенних ледовых явлений), ледостава, вскрытия (весенних ледовых явлений).

Ледовые явления начинаются после того, как температура поверхностного слоя достигнет точки замерзания (0 °С для пресноводных озер, точка h на рис. 7.11). Этот момент, в свою очередь, наступает несколько позже перехода средней суточной температуры воздуха через 0 °С (точка g). Ледостав устанавливается позже начала ледовых явлений (точка i).

В той же последовательности наступают характерные моменты ледового режима в весенний период: сначала средняя суточная температура воздуха переходит через 0 °С (точка е), затем начинает повышаться температура воды в полыньях и закраинах (точка а) и, наконец, с некоторым запозданием озеро освобождается от льда (точка f).

Осенние ледовые явления начинаются в наиболее быстро охлаждающихся прибрежных районах озера. На отмелях у берегов возникают забереги. На крупных озерах эти ледяные образования (как и на морях) называют припаем. Образованию заберегов и припая препятствует волнение.

Нарастание льда в период ледостава происходит тем быстрее, чем суровее зима и меньше слой снега на льду. По аналогии с реками для расчета нарастания толщины льда применяют формулы типа формул Быдина (6.58) — (6.59).

Озерный лед обычно имеет слоистое строение. Непосредственно на поверхности воды лежит прозрачный водный кристаллический лед, на котором в случае выхода воды по трещинам образуется малопрозрачный водно-снеговой лед (наслуз) из пропитанного водой снега. При подтаивании и последующем смерзании лежащего на льду снега формируется снеговой лед.

Толщина льда на озерах северо-запада Европейской части России достигает 50—60 см, на озерах севера Сибири — 2—3 м.

Таяние и разрушение льда на озерах происходит под воздействием солнечной радиации, теплообмена льда с атмосферой и с нагревающейся водой самого озера, теплоты, поступающей с талыми снеговыми, дождевыми и речными водами. В ряде случаев заметное влияние оказывают и механические факторы — течения, волнение, ветер. Чаще всего лед на озерах тает на месте, причем лед стаивает как с верхней, так и с нижней своей поверхности. Раньше всего лед тает вблизи берегов, уже освободившихся от снежного покрова и поэтому быстрее нагревающихся. Участки чистой воды у берегов, так же как и на реках, называют закраинами. Часть льда может быть вынесена из озера вытекающей из него рекой. Поскольку лед сходит на озерах позже, чем на реках, на вытекающей из озера реке могут наблюдаться два ледохода: «речной» и «озерный». Так, на Неве появление «ладожского льда» уже после очищения от «невского льда» — явление довольно обычное.

Источник



Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами

Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами

Мы все знаем о том, что Солнце с началом каждого земного дня посылает свои лучи на поверхность нашей планеты, и под их воздействием предметы начинают нагреваться, однако о природе данного явления не все мы знаем хоть какие-то подробности. И сегодня мы уделим внимание именно данной теме в рамках нашей статьи.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Читайте также:  Белое озеро в москве котловина

Почему Солнце нагревает поверхность Земли

Объяснение данному явлению, при котором Солнце влияет на температуру предметов на поверхности Земли, является достаточно простым. Здесь все дело в теплоемкости. Плотные предметы, находящиеся на поверхности Земли, будь то сооружения, деревья, земля или асфальт, пребывают под воздействием солнечных лучей, которые поднимают коэффициент их общей температуры.

p, blockquote 2,0,1,0,0 —>

Однако завели мы данный разговор не для того чтобы объяснить и без того очевидное явление. Дело в том, что существует еще и такой вопрос, почему реки и озера нагреваются солнечными лучами значительно медленней, чем просто поверхность земли. И об этом ниже.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами медленно

В то время, как асфальт и земля способны накалиться от солнечных лучей так, что на них вполне можно жарить яичницу, реки и озера нагреваются от нашего естественного светила не так сильно. Это условие соблюдается даже в самые жаркие и знойные дни. Но почему же так происходит? Давайте разберемся.

p, blockquote 4,1,0,0,0 —>

Дело в том, что здесь на передний план вновь выходит такая физическая величина, как теплоемкость. Теплоемкостью называют величину, которая определяется соотношением количества теплоты и прироста температуры, полученных телом. Чем больше теплоемкость тела и вещества, тем сложнее его нагреть.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Соответственно, теплоемкость, например, асфальта, является достаточно низкой, именно поэтому летом почти каждый день мы имеем возможность наблюдать за тем, что асфальт на улицах накаляется до такой степени, что даже становится мягким.

p, blockquote 6,0,0,1,0 —>

В случае с водой, заполняющей реки и озера, дела обстоят несколько иначе. Лучи, проходя через воду, рассеиваются, соответственно, чтобы нагреть воду в озерах и реках так, как нагревается асфальт, энергии необходимо значительно больше. Именно поэтому, даже в знойные летние дни мы имеем возможность охладиться и отдохнуть в местных водоемах, сохраняющих относительную прохладу, в сравнении с температурой воздуха и всего вокруг нас.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —> p, blockquote 8,0,0,0,1 —>

Впрочем, если говорить о мелких водоемах, то они, за счет близкого расположения дна к поверхности воды, а также его прогрева, и небольшого количества воды, также способны нагреваться достаточно сильно от лучей Солнца.

Источник

Чем может подогреваться озеро

Температурный режим.

В тепловом балансе озер основным источником поступления тепла является солнечная радиация — 90—98%. Часть тепла водные массы получают за счет теплообмена с атмосферой и из некоторых других источников. Расходуется тепло озер главным образом на испарение (от 45 до 75%), а также на излучение тепла с поверхности озер (до 25—35%). Распределение тепла в водной толще озер происходит за счет волнения, вертикальной циркуляции.

Тепловой баланс озер республики начиная с весны и до конца лета положительный, т.е. озера получают тепла больше, чем теряют. С осени до весны этот показатель отрицательный.

Тепловой баланс формирует термический режим озер, который влияет на физические, химические свойства озерных вод: содержание газов в воде (в холодной воде растворяется больше газов, чем в теплой, она лучше насыщается кислородом), перемешивание, ее плотность, биологическую продуктивность.

В зависимости от сезона года вода в озерах нагревается или охлаждается. От температуры воды зависит ее плотность. Известно, что пресная вода имеет наибольшую плотность при температуре +4°С. Весной или осенью, когда температура воды поверхностной толщи достигает +4°С, она как более плотная опускается на дно, а на ее место поднимается более теплая или холодная, но менее плотная вода. Происходит вертикальная циркуляция, т.е. перемешивание водных масс озера. А это способствует насыщению кислородом всей водной толщи озера.

Интересным свойством озер является разделение их водной толщи на слои с разной температурой. Это явление носит название термической стратификации (расслоения) водной толщи. Если в реках температура воды практически одинакова от поверхности до дна, то в озерах она делится на теплые и холодные слои. Причиной этого является замедленный обмен или застойный характер озерных вод.

Температурный режим озер Чувашии определяется главным образом их морфологическими особенностями — небольшими размерами, мелководностью, а отсюда и крайняя неустойчивость температуры. При небольшом теплозапасе температура воды легко изменяется в зависимости от погоды, а небольшая водная масса почти полностью участвует в перемешивании. Летом воды мелких озер прогреваются значительно: почти везде их температура превышает +20°С, а иногда достигает до + 27. +29°С (Большое и Малое Лебединое, Балахонка, Старица).

В более обширных неглубоких водоемах обычно господствует гемотермия, которая может во время коротких отрезков безветренной погоды нарушаться, особенно при наличии подземного питания, когда даже при сравнительно небольшой глубине (1,5—3 м) нередко наблюдается резкая температурная стратификация с большими градиентами в 3. 4 СС и даже 10°С. Например, в озере Волчья Яма с максимальной глубиной 3,5 м и температурой на поверхности +2ГС, на глубине 3 м температура составила + 17°С (24 июня 1997 г., 11.00 ч.). В немногих сравнительно глубоких озерах, имеющих впадины с затрудненным водообменом, сохраняется устойчивая стратификация при общем падении температуры от поверхности до дна примерно на 15°С. Такое падение температуры с глубиной наблюдается в озере Сюткюль (Моргаушский район), озерах Тени (Аликовский район), Кюльхири (Красноармейский район). В придонных слоях указанных озер даже летом сохраняются низкие температуры +6. +7°С. Такую температурную стратификацию создают выходы подземных вод в карстовых озерах.

Источник

Adblock
detector