Хімічний, газовий і тепловий режим озер. Значення озер у народному господарстві.

Озерні води мають відмінний від річкових та морських хімічний склад. На склад озерних солей серйозно впливають біологічні процеси. Солоність і склад солі у водах озер визначається наявністю макрокомпонентів (іони HCO3, CO3, SO4, Ca, Mg, Na, K) і мікро компонентів (N2, P, Si, Fe).

За ступенем солоності виділяють озера 4 типів: 1) прісні (до 1‰ - межа смакового відчуття); 2) солонуваті (1-24.7‰ - точка співпадання температури максимальної щільності з температурою замерзання); 3) солоні (24.7-47‰); 4) дуже солоні (соляні, мінеральні – понад 47‰ - Велике Солоне – 265.5‰, Ельтон – 291‰ ).

За складом солей солоні озера дуже різноманітні. НАЙЧАСТІШЕ ЗУСТРІЧАЮТЬСЯ ОЗЕРА З ПЕРЕВАЖАННЯМ ХЛОРИДНИХ СОЛЕЙ (NaCl, MgCl2), з домішкою сірчанокислого натрію (Na2SO4) і магнію (MgSO4) (Ельтон, Баскунчак, Мертве море). Нерідко до хлористих солей домішується значна кількість вуглекислого натрію (Na2CO3) – це так звані содову озера. Рідше зустрічаються борні озера, які вміщують буру (Na2В4О7). Такі озера відомі в Ірані, Центральній Азії, Каліфорнії.

Загалом солоні озера можна поділити на 3 основні типи: гідрокарбонатні (з переважанням HCO3), сульфатні (з переважанням сірчаних сполук) і хлоридні (з переважанням іонів Cl). Кожен тип може перейти в інший при зміні кліматичних умов. У тих озер, де мінералізація дуже висока (вони заповнені розсолом - ропою) можлива кристалізація («садка») солей та їх осадження. Такі озера називаються самоосадочними.

При дослідженні озер визначається їх хімічний (сольовий) баланс – різниця між надходженням і втратою солей.

Крім різноманітних солей води озер містять також ГАЗИ. Основними серед них є кисень, вуглекислий газ і сірководень.

Кисень (О2) - потрапляє з атмосфери і за рахунок фотосинтезу (коли кисню мало виникають замори – масова загибель риби);

Вуглекислий газ (CO2) – (утворюється у водній товщі озера і використовується при фотосинтезі);

Сірководень (H2S) – (виникає, головним чином зимою, у придонних шарах при розкладанні білкових речовин за відсутності кисню).

Крім названих газів у озерній воді є: N2, H2, CH4, NH3 та ін. З підвищенням температури озерної води кількість розчинених газів зменшується, а при зниженні – зростає.

Тепловий режим озер. Озера одержують ы витрачають тепло. Їх тепловий баланс складається : +g = (I-IE) + (Ct+Cd) + Sg, де +g - тепловий баланс озера; (I-IE) – радіаційний баланс (І – поглинене на водою пряма сонячна радіація, IE – ефективне випромінювання); (Ct+Cd) – (теплообмін з атмосферою, Ct– турбулентний теплообмін, Cd – приховане тепло пароутворення; Sg– теплообмін з дном озера.

Інтенсивніше за все сонячну радіацію поглинає верхній шар води. В залежності від мутності процент поглинання радіації верхнім шаром коливається від 40 до 80%. Добові коливання температури нерухомої води озер проникають до глибини 0.4 м, а річні – 8м. Це пов’язане з низькою теплопровідністю води. В озерах з рухомою водою добові коливання становлять кілька метрів, а річні охоплюють всю товщу.

В результаті нагрівання і охолодження поверхневого шару і перерозподілу тепла в озерах виникають різні типи теплового (термічного) режиму. Тепловий режим прісних озер помірних районів ділиться на кілька періодів в залежності від сезону. Ці періоди визначають динаміку озерних вод.

Глибокі озера прогріваються лише у верхніх шарах, а на глибині зберігається гомо термія. Для мілких озер характерне поступове зниження температури від поверхні до дна.

Сезонна динаміка температури озерних вод має такий характер:

Весна - нагрівання і перемішування води призводить до вирівнювання температури в усій водній масі до однакової (+4ºС). Це весняна гомотермія (гр.. – рівна температура). Проте, при подальшому нагріванні верхнього шару виникають і посилюються відмінності в температурі води і її щільності. Верхні шари нагріті до температури більшої за +4ºС, стають легшими ніж нижні, температура яких лише +4ºС.Поступове проникнення тепла вглиб озера призводить до виникнення прямої температурної стратифікації – (положення при якому температура нижніх шарів води виявляється більш низькою, ніж температура верхніх шарів).

Літо – температура знижується з глибиною. Вона залежить від погодних умов навесні, а також від зміни погоди протягом літа. Внаслідок перемішування на поверхні озер з’являється більш теплий шар води, який відокремлюється від холодного глибоководного – ТЕРМОКЛИНОМ (шаром температурного стрибка). Для термоклину характерна різка зміна температури, а температурний градієнт в його межах становить 8-10º на 1 м. Влітку в озерах чітко виділяється 3 вертикальні зони:1)верхня (епілімніон – гр. – верхня вода) – найтепліша, оскільки температура змінюється з глибиною повільно; 2) середня (металімніон - гр. – середня вода) – це ТЕРМОКЛИН; 3) нижня (гіполімніон - гр. – низька вода) – холодна з незначним зниженням температури з глибиною.

Осінь – охолодження води відбувається шляхом конвективного перемішування, яке триває до +4ºС (осіння температурна гомотермія).Восени створюються умови, коли поверхневі шари стають більш холодними і охолодження повільно передається вниз - виникає явищезворотної температурної стратифікації.

Зима –замерзання озера є наслідком зворотної температурної стратифікації. Чим більша солоність, тим менша температура замерзання. В озерах солоністю води понад 24.7‰зворотна температурна стратифікація неможлива, адже температура найбільшої щільності нижча за температуру замерзання. В процесі замерзання озер мають місце такі льодові утворення як: забереги, сало, шуга та донний лід. Замерзання (льодостав) озер відбувається майже на декаду раніше ніж річок, а скресання на 8-15 днів пізніше.

За термічним режимом Ф. Форель класифікував прісні озера світу на 3 типи:

Тропічні (теплі) – мають високу температуру (понад +4ºС) і незначні її річні коливання. Для них характерна постійна пряма стратифікація (озера Африки, Південної Америки, Женевське та ін.).

Помірні(змішані) – мають пряму стратифікацію літом і зворотну зимою (озера помірних широт Євразії, Північної Америки).

Полярні (холодні) – характеризуються зворотною температурною стратифікацією (температура поверхневого шару ніколи не перевищує +4ºС) протягом тривалого часу. Період літнього термічного режиму короткий (північ Сибіру та Канади, високогір’я).

Значення озер у народному господарстві: 1) судноплавство і рибальство; 2) використання родючого мулу в сільському господарстві; 3) наявність мінеральних солей; 4) розробка залізистих відкладів; 5) бальнеологія; 6) відпочинок і туризм.