Температурный режим Ладожского озера

Температурный режим озера – один из важнейших энергетических факторов, контролирующих все протекающие в озере процессы. За время полевых работ Комплексная ладожская экспедиция измерила температуру воды на 2800 термических станциях. На основе этих многочисленных измерений собраны сведения о температурном режиме Ладожского озера и рассчитаны средние месячные температуры поверхности воды и всей водной массы озера за период 1957-1962 гг. Для случаев, когда непосредственных измерений оказывалось недостаточно, А. И. Тихомиров (1966) разработал новые методы расчета, учитывающие особенности температурного режима: метод ежесуточного приращения эквивалентной температуры, метод тенденций и метод графиков связи температуры поверхности воды.

Из-за большого объема водной массы Ладожского озера велика и его тепловая инерция; оно медленно нагревается и медленно остывает. Мы должны сделать также вывод, что Ладожское озеро холодное. Средняя температура водной массы в озере вдвое ниже температуры поверхности. Разумеется, осредненная картина, изображенная в таблице, не дает еще полного представления о динамике явления. Температурный режим озера весьма сложный, и целесообразно вкратце обрисовать его главные фазы.

Годовой термический цикл озера слагается из четырех периодов: весеннего и летнего нагревания и осеннего и зимнего охлаждения (Тихомиров, 1964, 1966, 1968).

Период весеннего нагревания начинается с момента, когда приток тепла за сутки устойчиво преобладает над потерями тепла. Это приходится в среднем на середину марта; запас тепла в Ладоге в это время минимальный. В раннюю фазу весеннего периода температура воды у поверхности близка к 0°, а с глубиной возрастает, достигая у дна 2-2,7°, т.е. существует обратная термическая стратификация.

Чем больше озеро очищается ото льда, тем сильнее ветровое перемешивание водных масс: идет выравнивание температуры воды по глубине и по акватории. Когда лед исчезает, в центральной части озера наступает гомотермия.

Вода в прибрежных районах нагревается быстрее, чем в открытом озере. Поэтому на мелководьях в конце апреля – начале мая она имеет уже температуру 4° и выше, что вызывает здесь перемену обратной стратификации на прямую, а в пелагической области в то же время отмечается слабая обратная стратификация. На границе водных масс, обладающих противоположной стратификацией, образуется весенний термический бар, знаменующий своим появлением вторую фазу весеннего нагревания и разделяющий озеро на теплоактивную и теплоинертную области.

По мере нагревания воды весной фронт термического бара перемещается на большие глубины. К 1 июня он лежит на изобате 30-35 м; температура поверхности воды в теплоактивной области 6-10°, в теплоинертной 2-2,5°. В теплоактивной области к этому времени формируется слой скачка, который затем делается все резче выраженным. К 1 июля термобар оказывается в пределах изобат 70-85 м; на теплоинертную область остается лишь 18-20% площади озера, и вода здесь приобретает температуру 3,4-3,8°.

В конце периода весеннего нагревания вся толща воды в озере прогревается до температуры наибольшей плотности, вследствие чего термический бар исчезает. Наступает период летнего нагревания.

Начало летнего нагревания, или гидрологического лета, совпадает обычно с серединой июля. Летом температура поверхности воды доходит иногда до 24°, но в придонных слоях она близка к 4°. Таким образом, на глубинах в озере создается своеобразный купол воды с температурой наибольшей плотности. Но именно потому, что в нем вода плотнее, чем в обрамляющей его массе, он со временем «распластывается»: в придонных слоях вода оттекает к побережьям, а «крыша» купола опускается. Последнее способствует выравниванию температуры верхнего слоя воды на всем озере. Под воздействием ветра растет мощность эпилимниона и металимниона. Летом господствует прямая термическая стратификация.

В последних числах августа или в начале сентября начинается осеннее охлаждение озера. В центральной части озера процесс остывания постепенно приближает водную массу к гомотермии (следовательно, к исчезновению купола плотной воды). Так как охлаждение в прибрежных районах протекает быстрее, чем в удалении от берега, в конце октября – начале ноября вдоль южного побережья зарождается на Ладоге осенний термический бар, «Стенка» наибольшей плотности, по одну сторону которой (в литорали) существует обратная стратификация, а по другую – прямая, затем постепенно смещается в сторону больших глубин. В прибрежных районах, изолированных баром, появляются забереги. Осенний бар в конце декабря исчезает, во всем озере устанавливается гомотермия.

Период зимнего охлаждения начинается со второй-третьей декады декабря и продолжается до 15 марта. Зимой для озера характерна повсеместная обратная стратификация и, разумеется, наличие ледяного покрова.

Комплексная ладожская экспедиция участвовала в отдельных ледовых авиаразведках озера совместно с Северо-Западным управлением Гидрометслужбы СССР. Но наиболее полные данные по этому вопросу собраны Северо-Западным управлением и обобщены за 14 лет (1943-1956) в интересной и содержательной работе П. Л. Медреса (1957).

Ладожское озеро полностью одевается в ледяную броню не каждую зиму. В среднем один раз в 4-5 лет глубоководные его области, а иногда и центральная часть остаются открытыми. Озеро вообще замерзает с трудом: на замерзание ему нужно около 2,5 месяцев.

Ледостав, начинающийся около 1 декабря, сперва захватывает прибрежные части, наиболее спокойные мелководные заливы, а затем концентрически продвигается все дальше и дальше от берегов к середине озера и завершается здесь 15-20 февраля. Позже всех замерзает акватория к юго-западу от Валаамских островов. К 1 декабря льдом закрыт всего 1% площади озера, к 15 января – 54%, к 31 января – 91%, к 15-20 февраля – 100%. Толщина ледяного покрова увеличивается до 15 марта, после чего медленно уменьшается.

Средняя толщина ладожского льда в марте 50-60 см, наибольшая 70-90 см, но в особенно суровые зимы, например 1941/42г., когда действовала на озере «Дорога жизни», толщина льда доходила до 110 см.

В центральной части озера, где лед образуется позже всего, он зеркально-гладкий, мало заснеженный, тогда как в остальных местах озера более старый лед застлан пеленой снега. На границе этих разновозрастных льдов бугрятся подчас торосы высотой до 6 м, а вдоль цепочки их темнеют разводья. Наблюдались и торосы высотой до 15-25 м (у маяка Сухо и близ Кареджинской косы).

Разрушаться ледяной покров на озере начинает после 15 марта. Вскрытие происходит в порядке, обратном порядку замерзания: раньше всего (между 1 и 10 апреля) на юго-западе от Валаамского архипелага, к 20 апреля на всей центральной акватории (на 53% площади озера). Вскрытие озера заканчивается между 5 и 10 мая, очищение от льда – во второй декаде мая.

Основная масса ладожского льда тает в самой Ладоге. Лишь очень незначительная его часть – от 1 до 5% – попадает в Неву. Ладожский лед обычно проходит мимо Ленинграда в течение 7-8 дней; это бывает в среднем в последнюю неделю апреля. Из Ладоги в Неву лед поступает при восточных и северо-восточных ветрах.