ВВЕДЕНИЕ 5
1. ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕДОВО-ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ОЗ.
БАЙКАЛ 7
1.1. Общие сведения об оз. Байкал 7
1.2. История и результаты исследований 8
2. ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ОЗ. БАЙКАЛ И ФАКТОРЫ ЕГО
ФОРМИРОВАНИЯ 13
2.1. Природные особенности озера 13
2.1.1. Рельеф и орография прилегающей территории 13
2.1.2. Морфометрия отдельных котловин озера 13
2.2. Климатические характеристики 14
2.2.1. Тепловой баланс 14
2.2.2. Осадки 17
2.2.3. Ветер 18
2.3. Термический режим и процессы 20
2.3.1. Годовой термический цикл 20
2.3.2. Конвекция 23
2.3.3. Термический барьер (термобар) 24
2.4. Вертикальный и горизонтальный перенос тепла 26
2.4.1. Течения 26
3. ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ ОЗ. БАЙКАЛ И ФАКТОРЫ ЕГО
ФОРМИРОВАНИЯ 28
3.1. Характеристики ледостава 28
3.1.1. Толщина льда 29
3.2. Факторы формирования ледового режима 30
3.2.1. Климатические факторы формирования ледового режима..30
3.2.2. Морфометрические особенности и ледовый режим 31
4. МАТЕРИАЛЫ И ИХ ОБРАБОТКА 31
4.1. Гидрометеорологические посты и станции 31
4.2. Исходные данные 33
4.3. Статистическая обработка исходных данных 34
4.3.1. Проверка рядов на однородность 35
4.3.2. Выявление трендов и оценка их значимости 37
4.3.3. Сглаживание рядов 38
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ
ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕДОВО-ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА И ИХ АНАЛИЗ 44
5.1. Изменения в Северной котловине 44
5.1.1. Изменение температуры воздуха 44
5.1.2. Изменение температуры поверхности воды 45
5.1.3. Изменение дат замерзания и вскрытия 46
5.1.4. Изменение толщины льда 48
5.2. Изменения в Центральной котловине 48
5.2.1. Изменение температуры воздуха 48
5.2.2. Изменение температуры поверхности воды 49
5.2.3. Изменение дат замерзания и вскрытия озера 50
5.2.4. Изменение толщины льда 52
5.3. Изменения в Южной котловине 52
5.3.1. Изменение температуры воздуха 53
5.3.2. Изменение температуры поверхности воды 53
5.3.3. Изменение дат замерзания и вскрытия озера 54
5.3.4. Изменение толщины льда 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЬЕ ИСТОЧНИКОВ 59
Байкал - крупнейшее из пресноводных озер мира, занимающее первое место среди них по максимальной и средней глубинам и объему водных масс и седьмое место по площади. В соответствии с рельефом дна озера выделяются три котловины: Северная, Центральная, Южная. Северная котловина является самой большой по площади, но самой мелкой. Центральная котловина является самой объемной и глубокой. Эти особенности, наряду с климатическими, играют важную роль в формировании ледово-термического режима.
Изменение климата в Прибайкалье оказывает заметное воздействие на ледовые характеристики озера. Знать эти характеристики необходимо для организации ледовых переправ, например, на о. Ольхон, так как за короткий период действия этой переправы нужно успеть доставить на остров большой объём разнообразных грузов.
Целью работы является изучение современных изменений характеристик ледово-термического режима в отдельных котловинах Байкала в условиях глобального потепления.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- собрать и статистически обработать данные;
- оценить значимость временных трендов;
- проанализировать взаимосвязи между характеристиками ледово
термического режима, климатическими и морфометрическими характеристиками котловин озера;
- оценить изменение характеристик ледово-термического режима за два периода: с 1950-х годов до 1990 г. и с 1990 до 2015 гг.
В качестве исходных данных использовались ряды средних месячных температур воздуха и поверхности воды, дат вскрытия и замерзания и средней годовой толщины льда за период 1950-2015 гг. Данные получены: в Северной котловине - ст. Нижнеангарск и Байкальское, в Центральной - ст. Узур, в Южной - ст. Листвянка.
Данная работа выполнена в сотрудничестве с лабораторией гидрологии и гидрофизики Лимнологического Института СО РАН.
В данной работе были оценены изменения ледово-термических характеристик в трех котловинах оз. Байкал. В качестве исходных данных использовались ряды средних месячных температур воздуха, поверхности воды, дат вскрытия и замерзания и средней годовой толщины льда за период 1950-2015 гг. по станциям: Северная котловина - ст. Нижнеангарск и Байкальское, Центральная - ст. Узур, Южная - ст. Листвянка и Бабушкин. Были выделены два периода: с начала наблюдений по 1989 г. и с 1990 по 2015 гг. Общее представление о периодичности изменений температур воздуха и воды было получено в результате сглаживания их рядов методом скользящих средних (и=11). Можно сделать вывод, что после 1990-го года в районе Байкала уже не наблюдается заметного потепления. Кроме того, наблюдается некоторая асинхронность изменения температур воздуха и воды, что обусловлено сложным характером взаимодействия атмосферы и водной массы озера.
Статистический анализ рядов исходных данных показал их не однородность. Изменение характеристик ледово-термического режима выявлялось сравнением средних значений этих характеристик за два указанных периода.
В результате анализа удалось показать, что изменение большинства характеристик зависит не только от климатических характеристик, но и от морфометрии отдельно взятой котловины и от различных внутриозерных процессов. Так, температура воздуха повысилась практически одинаково в Северной и Центральной котловинах (на 1.38° С и 1.30° С соответственно), а вот температура поверхности воды в Северной котловине повысилась значительнее (на 1.70° С), чем в других, в силу морфометрии котловины.
Влияние морфометрии четко прослеживается на изменении продолжительности ледостава: в Северной котловине она уменьшилась на четырнадцать дней, в Центральной - на десять дней, а в Южной - на восемь. Это связано с тем, что во всех котловинах замерзание происходит позже, а вскрытие - раньше. Сокращение ледоставного периода и потепление вызвало уменьшение толщины льда. В Северной котловине толщина льда уменьшилась на 12 см, что больше, чем в других котловинах. Это обусловлено наибольшим повышением температуры воздуха и сокращением периода ледостава.
Для более детального анализа причин и особенностей изменения характеристик ледово-термического режима в отдельных котловинах Байкала требуется более подробное исследование.
