Географические закономерности термического режима разнотипных озер Северо-Запада России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.27, кандидат географических наук Ефремова, Татьяна Владимировна

• Ефремова, Татьяна Владимировна
• кандидат географических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат географических наук Ефремова, Татьяна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ВЛИЯНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ ОЗЕР.

1.1. Термический режим водоемов как следствие физико- > географической зональности.

1.2. Значение морфометрических характеристик для исследований термического режима озер.

1.3. Влияние глубины и площади озер на глубину расположения термоклина.

1.4. Физико-географическая характеристика Северо-Запада России.

1.5. Характеристика исследуемых озер.

1.6. Зависимость термической стратификации озер от их геометрических размеров.

Глава 2. СРЕДНЯЯ МНОГОЛЕТНЯЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ ТЕРМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОЗЕР В ПЕРИОД МАКСИМАЛЬНОГО ПРОГРЕВА.

2.1. Анализ данных и выбор приоритетных характеристик.

2.2. Зависимость вертикального распределения температуры воды в озерах от географических факторов.

2.3. Анализ полученных результатов.

Глава 3. СРЕДНИЙ МНОГОЛЕТНИЙ ГОДОВОЙ ХОД ТЕМПЕРАТУРЫ

ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ.

3. 1. Аппроксимация годового хода температуры воды функциями от времени.

3. 2. Сезонная изменчивость годовых циклов температуры воды озер Северо-Запада.

3.3. Зависимость температуры поверхности воды в озерах от географических факторов.

Глава 4. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СРЕДНЕМНОГОЛЕТНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ ГЛУБОКОВОДНЫХ ОЗЕР.

4.1. Сезонная изменчивость вертикальной термической структуры озер Инари и Каллавеси.

4.2. Пространственно-временная изменчивость температуры воды Онежского озера.

4.2.1. Краткая физико-географическая характеристика озера.

4.2.2. Температура поверхности воды по данным ИК-съемок.

4.2.3. Материалы и методика.

4.2.4. Термический режим Онежского озера.

4.3.3ависимость температуры воды на различных горизонтах от температуры воздуха (на примере Петрозаводской губы).

Заключение диссертации по теме «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия», Ефремова, Татьяна Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате обобщения многолетних данных инструментальных наблюдений за температурой воды озер Северо-Запада России и Финляндии установлено, что среднемноголетняя температура верхнего пятиметрового слоя определяется преимущественно географической широтой, а в слое скачка и гиполимнионе наибольшее влияние на нее оказывают морфометрические характеристики водных объектов. В годовом цикле температуры поверхности озер влияние географической широты отражается, прежде всего, на процессах их нагревания и на значениях температуры воды в период максимального прогрева, а скорости выхолаживания водоемов связаны преимущественно с их глубиной и площадью.

2. Показано, что для возникновения устойчивой термической стратификации в озерах должно существовать определенное сочетание геометрических размеров водоемов. Для данного региона получены количественные выражения для границ между эпи-, мета- и гипотермическими типами озер в зависимости от их площади и максимальной глубины.

3. Для описания среднемноголетних ежедневных значений температуры воды на различных горизонтах предложена 6-параметрическая аппроксимирующая функция. Для реконструкции термического состояния малоизученных или вновь создаваемых водных объектов разработана стохастическая модель, которая позволяет оперативно рассчитывать годовой ход температуры поверхности воды и вертикальную термическую структуру в период максимального прогрева для любого водоема в регионе на основе доступной географической информации широта, высота над уровнем моря, геометрические размеры, коэффициент условного водообмена). Модели в силу своей простоты, могут служить как рабочий инструмент для широкого круга специалистов при решении научных и практических задач.

4. Впервые получены среднемноголетние пространственные распределения полей температуры воды в Онежском озере на любую дату для периода открытой воды. Они позволили выявить характерные особенности в формировании температурного режима в различных районах озера на разных горизонтах, количественно оценить интенсивность нагревания и охлаждения отдельных слоев, определить сроки максимального прогревания различных горизонтов, время прохождения термобара, сроки наступления «биологического лета».

5. На примере Петрозаводской губы Онежского озера установлены эмпирические зависимости между годовым ходом температуры воздуха и температуры воды в губе на различных горизонтах, что позволяет прогнозировать сезонные изменения вертикальной термической структуры воды в губе при различных сценариях изменения регионального климата. Установлено, что отклонения температуры воздуха в период максимального прогрева на 3-4°С приводят к близким изменениям температуры воды в верхнем квазиоднородном слое (до 5 м), однако, в слое скачка и гиполимнионе зависимость температуры воды от температуры воздуха существенно уменьшается, но прослеживается связь в сроках и скоростях изменения температур воздуха и воды при весеннем нагревании и осеннем охлаждении.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Ефремова, Татьяна Владимировна, 2005 год

1. Адаменко В. Н. Климат и озера. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 263 с.

2. Алисов Б. П. Климат СССР. М.: «Высшая школа», 1969. 131 с.

3. Астраханцев Г.П., Мальгин А.Н., Минина Т.Р., Петрова Н.А., Полосков В.Н., Руховец Л.А., Белкина Н.А., Ефремова Т. В., Сабылина А.В., Тержевик А.Ю., Тимакова Т.М., Филатов Н.Н. Моделирование экосистемы Онежского озера. Препринт ЭМИ. 2004. 31 с.

4. Багрова Г. М. Оценка радиационного баланса в зависимости от широты и характеристик водоема.//Водные ресурсы. № 1, 1983. С. 94-101.

5. Бискэ Г. С., Лак Г. Ц., Лукашов А. Ц., Горюнова П. Н., Ильин В. А. Строение и история котловины Онежского озера. Петрозаводск, 1971. 73 с.

6. Богословский Б. Б. Озероведение. М.: Изд-во Московского университета, 1960.335 с.

7. Большие озера Кольского полуострова. Л.: Наука, 1975. 350 с.

8. Боровиков В. П. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб., Питер, 2001. 656 с.

9. Бояринов П. М., Ефремова Т. В., Пальшин Н. И., Петров М. П., Филатов Н.Н. Термика и динамика вод озера // Онежское озеро. Экологические проблемы. Петрозаводск: Изд-во КарНЦ РАН, 1999. С. 22-48.

10. Бояринов П. М., Петров М. П. Процессы формирования термического режима глубоких пресноводных водоемов. Л.: Наука. 1991. 175 с.

11. Бояринов П. М., Руднев С. Ф. Инструментальные исследования течений. Экосистема Онежского озера. Л.: Наука, 1990. С. 53-71.

12. Браславский А. П., Викулина 3. А. Нормы испарения с поверхности водохранилищ. J1., 1954. 212 с.

13. Верещагин Г. Ю. Методы морфологической характеристики озер. // Труды Олонецкой научной экспедиции. J1., 1930. Ч. 2, вып. 1. 106 с.

14. Гидрология озер Воже и Лача. Л.: Наука, 1979. 288 с.

15. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, Т. 1, вып. 5, 1986. 688 с.

16. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, Т. 1, вып. 7, 1987, 220 с.

17. Государственный водный кадастр. Основные гидрологические характеристики. — Л.: Гидрометеоиздат, Т. 2, 1978, 670 с.

18. ДоманицкиЙ А. П., Дубровина Р. Г., Исаева А. И. Реки и озера Советского Союза. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 104 с.

19. Домрачев П. Ф. К вопросу о классификации озер Сев. Зап. Края. // Изв. ГГИ. Вып. 4, №53. 1922. С. 1-43.

20. Драбкова В. Г., Сорокин И. Н. Озеро и его водосбор единая природная система. Л.: Наука, 1979. 195 с.

21. Драйпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М., 1986.Т.2. 350 с.

22. Ефремова Т. В. Физико-географическая характеристика озера. Экосистема Онежского озера. Л.: Наука, 1990. С. 5-11.

23. Ефремова Т. В. Температура поверхности воды по данным ИК-съемок. Экосистема Онежского озера. Л.: Наука, 1990. С. 37-46.

24. Ефремова Т. В. Термическая структура вод по данным многолетних наблюдений. // Биологические ресурсы водоемов бассейна Балтийского моря. Тез. докл. XXIII науч. конф. по изуч. Водоемов Прибалтики, Петрозаводск, 1991. С. 4-5.

25. Ефремова Т. В. Термическая структура вод по данным многолетних наблюдений.//Деп. ВИНИТИ 25.11.91. №4400-В91. 1991.23 с.

26. Ефремова Т. В., Пальшин Н. И. Формирование вертикальной термической структуры озер Северо-Запада России и Финляндии. // Вод. ресурсы.2003, том 30, № 6. С. 696-706.

27. Ефремова Т. В., Пальшин Н. И. Стохастическая модель вертикальной термической структуры Петрозаводской губы Онежского озера. Труды VI конференции «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей». М., 2004. С. 140-143.

28. Ефремова Т. В., Петров М. П. Моделирование термического режима глубоководной зоны Большой губы Повенецкого залива. // Повенецкий залив Онежского озера. Петрозаводск, 1992. С. 12—18.

29. Ефремова Т. В., Петров М. П. Многолетние характеристики термического режима Онежского озера. // Деп. ВИНИТИ 14.04.95. № 1033-В95, 1995.30 с.

30. Изотова А. Ф. Турбулентный тепло- и влагообмен больших озер. Л.: Наука, 1982. 144 с.

31. Кириллова Т. В. Радиационный режим озер и водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 253 с.

32. Китаев С. П. Термические классификации озер мира. // Водные ресурсы. 1978. № 1.С. 97-103.

33. Китаев С. П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука, 1984. 207 с.

34. Лифшиц В. X. Краткая физико-географическая характеристика и некоторые элементы гидрологического режима Петрозаводской губы. Гидробиология Петрозаводской губы Онежского озера. Петрозаводск, 1980. С.5-10.

35. Молчанов И. В., Былинкина В. Н., Викулина 3. А., Горшунова Т. А. Онежское озеро. Л., 1946. 207 с.

36. Муравейский С. Д. Очерки по теории и методам морфометрии озер. // Реки и озера. М., 1960. С. 91-125.

37. Науменко М. А. О термических различиях между центральной и прибрежной частями крупного озера в период развитой стратификации. Водные ресурсы, 1994, т. 21, №6. С. 590-594.

38. Науменко М. А. Закономерности пространственно-временной изменчивости термических процессов в крупных димиктических озерах. Автореф. дис. док. геог. наук. СПб, 1998.38 с.

39. Науменко М. А., Гузиватый В. В., Каретников С. Г. Ежедневные средние пространственные распределения температуры поверхности воды Ладожского озера с мая по ноябрь // Ладожское озеро. Петрозаводск, 2000. С. 335 -345.

40. Науменко М. А., Каретников С. Г. Морфометрия и особенности гидрологического режима Ладожского озера. // Ладожское озеро: прошлое, настоящее, будущее. СПб., Наука, 2002. С. 16-49.

41. Науменко М. А., Каретников С. Г. Сезонная эволюция пространственного распределения температуры поверхности воды Ладожского озера в связи с его морфометрией. // Доклады Академии Наук, 2002. Т.386, N 2. С. 250 -253.

42. Несина Л. В., Огнева Т. А. Солнечная радиация и тепловой баланс водоемов. // Круговорот вещества и энергии в озерных водоемах. Новосибирск, 1975. С. 308-313.

43. Николаев И. И. Современное состояние Петрозаводской губы Онежского озера как экологической системы. Гидробиология Петрозаводской губы Онежского озера. Петрозаводск, 1980. С. 169-174.

44. Пальшин Н. И., Ефремова Т. В. Пространственная и временная изменчивость термохалинной структуры и динамики вод Выгозерского водохранилища. Деп. ВИНИТИ 13.03.92. № 869-В92, 1992.45 с.

45. Пальшин Н. И., Ефремова Т. В. Гидрологическая структура вод Петрозаводской губы. Гидрологические исследования на водоемах Карелии. Петрозаводск, 1994. С. 3-9.

46. Пальшин Н. И., Ефремова Т. В Стохастическая модель годового хода температуры поверхности воды в озерах. // Метеорология и гидрология. 2005, № 3, (в печати).

47. Пановский Г. А., Брайер Г. В. Статистические методы в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 209 с.

48. Пехович А. И., Жидких В. М. Расчет термического режима водохранилищ и озер. //Тр. IV Всесоюз. гидрол. съезда. Т. 6. Л., 1976. С. 172-185.

49. Пивоварова 3. И. Радиационные характеристики климата СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 336 с.

50. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 1. Кольский полуостров. Л., 1970. 316с.

51. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 2. Карелия и Северо-Запад. Часть 1. Л., 1972. 527 с.

52. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 2. Карелия и Северо-Запад. Часть 2. Л., 1972. 278 с.

53. Румянцев В. А., Тройская Т. П., Догановский А. М. Озера и водохранилища: проблемы изучения, охраны и рационального использования. VI Всероссийский гидрологический съезд. Тезисы докладов, пленарное заседание. 2004. С. 39-42.

54. Румянцев В. А., Трапезников Ю. А., Григорьев А. С. Стохастические модели влияния климата на гидрологию озер. СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2001. 156 с.

55. Рянжин С. В. Закономерности температурного режима пресноводных озер мира. Л., 1989. 70 с.

56. Рянжин С. В. Температура поверхности пресноводных озер северного полушария в зависимости от географической широты и высоты озера над уровнем моря. //Докл. АН СССР, 1990. Т. 312, № 1. С. 209-214.

57. Рянжин С. В. Зональные закономерности элементов термического режима пресноводных озер северного полушария // Вод. ресурсы. 1991. № 4. С. 1529.

58. Смирнова Н. П. Классификация озер по температуре воды и элементам теплового баланса. // Теоретические вопросы классификации озер. СПб.: Наука, 1993. С. 35-51.

59. Советов С. Л. Онежское озеро. Пгр., 1917. 164 с.

60. Сорокин И. Н. Морфологические, морфометрические и гидрологические показатели и их роль в комплексной классификации озер и районировании. // Теоретические вопросы классификации озер. СПб.: Наука, 1993. С. 24-35.

61. Состояние окружающей среды Северо-западного и Северного регионов России. СПб.: Наука. 1995. 370 с.

62. Страшкраба М., Гнаук А. Пресноводные экосистемы. Математическое моделирование. М.: Мир. 1989. 373 с.

63. Тихомиров А. И. Некоторые результаты исследований термического режима Онежского озера// Изв. ВГО. Т.98, вып. 6, 1966. С. 513-520.

64. Тихомиров А. И. Температура воды, теплозапасы, тепловой баланс и термический режим Онежского озера // Тепловой режим Онежского озера. Л.: Наука, 1973. С. 202 323.

65. Тихомиров А. И. Термика крупных озер. Л.: Наука, 1982. 232 с.

66. Филатов Н. Н. Зона проявления, повторяемость прибрежного апвеллинга и циркуляция вод озера // Экосистема Онежского озера. Петрозаводск, 1990. С. 47-53.

67. Форш Л. Ф. Термический и тепловой режим озер Кольского полуострова. // Озера различных ландшафтов Кольского полуострова. 4.1, Л.: Наука,, 1974. С.156-194.

68. Хатчинсон Дж. Лимнология. М.: Прогресс, 1969. 592 с.

69. Хендерсон-Селлерс Б. Инженерная лимнология. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 335 с.

70. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1973.957 с.

71. Хомскис В. Динамика и термика малых озер. Вильнюс: Минтис, 1969. 220 с.

72. Хуббатуллин В. J1. Особенности температурного режима малых озер (на примере Запада и Северо-Запада ETC). Автореф. дисс. канд. геогр. наук, Л.,1989. 20 с.

73. Чудско-Псковское озеро. Под ред. А. А. Соколова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 162 с.

74. Экосистема озера Плещеево. Л.: Наука, 1989. 263 с

75. Якушко О. Ф. Белорусское Поозерье. Минск, 1971. 336 с.

76. Arai Т. Climatic and geomorphological influences on lake temperature // Int. Ver. Theor. Angew. Limnol. Verh. 1981. V. 21. P. 130-134.

77. Bennett E. B. Characteristics of the thermal regime of Lake Superior. J. Gr. Lakes Res., 1978. V. 4, №3-4. P. 310-319.

78. Birge E. A. Plankton studies on Lake Mendota. Ttans. Wis. Acad. Sci. Arts. Lett., II., 1897. P. 274-448.

79. Birge E. A. On the evidence for temperature seiches. Ttans. Wis. Acad. Sci. Arts. Lett., 16, 1910. P. 1005-1016.

80. Birge E. A. The heat budget of American and Europian lakes. Trans. Wis. Acad. Sci. Arts. Lett. 18, 1915. P. 166-391.

81. Birge E. A., Juday C., March M.W. The temperature of the bottom deposits of Lake Mendota. — A chapter in the heat exchange of the lake. Trans. Wise. Acad. 1927, vol. 23. P. 187—232.

82. Blumberg Л. F., Di Того D.M. Effect of Climate Wanning on Dissolved Oxygen Concentrations in Lake Erie. 210-223.

83. Carmack E. C., Farmer D. M. Cooling processes in deep, temperate lakes. A review with examples from two lakes in British Columbia // J. Mar. Res. 1982. 40. Suppl. P. 85-111.

84. Efremova Т. V., Palshin N. I. Effect of morphometry and climate on the thermal regime of large lakes. Proceedings of the Fourth International Lake Ladoga Symposium 2002. Joensuu. 2003. P. 26-30.

85. Efremova Т. V., Petrov M. P. Characteristic of thermal regime in lake Onego. Proceedings of the third international lake Ladoga symposium. 2000. P. 202-205.

86. Forel F. A. La thermique des lacs Lean douce. Verh. Schweiz. Naturforsch. Ges. 1882. 75. P. 5-8.

87. Geistbeck A. Die Seen der Deutschen Alpen mit 128 Figuren geologischen and geographischen profilen, Tiffenschichtenkarten und Diagrammen. Leipzig, 1885. 47 p.

88. Gorham E. Morphometric control of annual heat budget in temperate lakes. Limnol. Oceanogr., 1964, № 9, P. 525-529.

89. Gorham E., Boyce F. M. Influence of lake surface area and depth upon thermal stratification and the depth of the summer thermocline // J. Gr. Lakes Res. 1989. V. 15(2). P. 233-245.

90. Hondzo M., Stefan H.G. Regional water temperature characteristics of lakes subjected to climate change. Climate change, 1993. 24. P 187-211.

91. Korhonen J. Suomen vesistojen lampotilaolot 1900-luvulla. Suomen ymparisto 566, Helsinki, 2002. P. 116. In Finish..

92. Kuusisto E. Suomenvesistojen lampotilat kaudella 1961-1975. Vesihallitus -National Board of Waters, Finland. Helsinki, 1981. 40 p. In Finish..

93. Lathrop R. C., Lillie R. A. Thermal stratification of Wisconsin lakes. J. Wise. Acad. Sci. 68, 1980. P. 90-96.

94. Lesht В. M., Brandner D. J. Functional representation of Great Lakes Surface temperatures —J. Great Lakes Res. 1992. Vol. 18, N 1. P. 98—107.

95. Lewis W. M. A revised classification of lakes based on mixing. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1983. 40, N 10. P 1779-1787.

96. McCormic M. J. Potential Changes in Thermal Structure and Cycle of Lake Michigan Due to Global Wanning. Transact. Amer. Fisher. Soc. 1990, 119(2). P. 183-194.

97. Mortimer С. H. Lake hydrodynamics. Int. Ver. Theor. Angew. Limnol. Verh., 20. 1974. P. 124-197.

98. Rogers G.K. Time and onset of full thermal stratification in Lake Ontario in relation to lake temperatures in winter. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 1987. 44(12). P. 2025-2229.

99. Ruttner F. Hydrographische und hydrochemische Beobachtungen auf Java, Sumatra und Bali. Arch. Hydrobiol., Suppl., 1931, 8. P. 197-454.

100. Yoshimura S. A. A contribution to the knowledge of deep water temperatures of Japanese lakes. Part I, Summer temperatures. Japan. J. Astr. Geophs., V. 13, 1936. P. 20-61.

101. Zalar A. R. Taxonomy oflakes. Hydrobiologia. 1959. Vol. 13, N 3. P. 287-299.