Характерные черты климатического годового хода придонной температуры различных районов Ладожского озера

В настоящее время не существуют количественные оценки среднеклиматического годового хода параметров придонных температур в Ладожском озере, позволяющие судить о их межгодовых вариациях. Предложена феноменологическая модель среднеклиматической годовой изменчивости придонной температуры Ладожского озера в зависимости от глубины лимнического района. На основе анализа большого массива измерений температуры за столетний период определены характерные температуры и даты сезонного возникновения и диссипации вертикальной стратификации в течение года в связи с вариациями придонной температуры. Проведена оценка дисперсии и скорости изменения придонных температур в различные сезоны.

Начиная с глубины 100 м, в течение летнего периода существуют очень малые колебания придонной температуры в Ладожском озере. В зимний сезон эти колебания составляют примерно 1,5 °C и во многом зависят от даты возникновения и продолжительности периода открытой воды акватории и интенсивности вертикальной и горизонтальной конвекции. Эти показатели могут служить базовыми для оценки отклика реально измеренных или смоделированных термических параметров Ладожского озера на вариации климата, а также для сравнения с другими димиктическими озерами мира. Созданные эмпирические зависимости изменения придонной температуры от глубины дна для среднеклиматического года с ледовым покрытием и теплого (с не полным ледоставом) имеют прогностическое значение.

1. Schneider P., Hook S.J., Radocinski R.G., et al. Satellite observations indicate rapid warming trend for lakes in California and Nevada // Geophysical Research Letters. 2009. No. 36. P. 22402. https://doi.org/10.1029/2009GL040846

2. Schneider P., Hook S.J. Space Observations of Inland Water Bodies Show Rapid Surface Warming since 1985 // Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37. P. L22405. https://doi.org/10.1029/2010GL045059

3. O’Reilly C.M., Sharma S., Gray D.K., et al. Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42, No. 24. P. 10773–10781. EDN WOYONH. https://doi.org/10.1002/2015GL066235

4. Woolway R.I., Sharma S., Weyhenmeyer G.A., et al. Phenological shifts in lake stratification under climate change // Nature Communications. 2021. Vol. 12. 2318. EDN XGZONB. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22657-4

5. Kraemer B.M., Anneville O., Chandra S. et al. Morphometry and average temperature affect lake stratification responses to climate change // Geophysical Research Letters. 2015. No. 42. P. 4981–4988. EDN VFRRDV. https://doi.org/10.1002/2015GL064097

6. Fang X., Stefan H.G. Simulations of climate effects on water temperature, dissolved oxygen, and ice and snow covers in lakes of the contiguous United States under past and future climate scenarios // Limnology and Oceanography. 2009. No. 54. P. 2359–2370. https://doi.org/10.4319/lo.2009.54.6_part_2.2359

7. Butcher J.B., Nover D., Johnson T.E., et al. Sensitivity of lake thermal and mixing dynamics to climate change // Climatic Change. 2015. No. 129. P. 295–305. EDN UQGUHF. https://doi.org/10.1007/s10584-015-1326-1

8. Austin J.A. What controls the onset of winter stratification in a deep, dimictic lake? // Limnology and Oceanography. 2024. Vol. 69. P. 2791–2800. EDN UAAXOB. https://doi.org/10.1002/lno.12704

9. Livingstone D.M. Temporal structure in the deep-water temperature of four Swiss lakes: A short-term climatic change indicator? // Verhandlungen des Internationalen Verein Limnologie. 1993. Vol. 25. P. 75–81.

10. Науменко М.А., Гузиватый В.В. Методические подходы и результаты анализа климатического сезонного хода параметров устойчивой стратификации димиктического озера (на примере центральной части Ладожского озера) // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58, № 1. С. 52–62. EDN JBDDAL. https://doi.org/10.31857/S0002351522010102

11. Naumenko M., Guzivaty V. Seasonal Evolution of Stable Thermal Stratification in Central Area of Lake Ladoga // Limnological Review. 2023. Vol. 23, No. 3. P. 177–189. EDN UDPBJI. https://doi.org/10.3390/limnolrev23030011

12. Jansen J., MacIntyre S., Barrett D.C., et al. Winter limnology: How do hydrodynamics and biogeochemistry shape ecosystems under ice? // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2021. 126. e2020JG006237. EDN LMRTBN. https://doi.org/10.1029/2020JG006237

13. Titze D., Austin J. Winter thermal structure of Lake Superior // Limnology and Oceanography. 2014. Vol. 59, No. 4. P. 1336–1348. EDN UTQMRF. https://doi.org/10.4319/lo.2014.59.4.1336

14. Salonen K., Pulkkanen M., Salmi P., Griffiths R.W. Interannual variability of circulation under spring ice in a boreal lake // Limnology and Oceanography. 2014. Vol. 59, No. 6. P. 2121–2132. EDN URYVHF. https://doi.org/10.4319/lo.2014.59.6.2121

15. Anderson E.J., Stow C.A., Gronewold A.D., et al. Seasonal overturn and stratification changes drive deep-water warming in one of Earth’s largest lakes // Nature Communications. 2021. No. 12. 1688 p. EDN GNMQDB. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21971-1

16. Ambrosetti W., Barbanti L. Deep water warming in lakes: an indicator of climatic change // Journal of Limnology. 1999. 58 (1). P. 1–9. https://doi.org/10.4081/jlimnol.1999.1

17. Дучков А.Д., Казанцев С.А. Результаты изучения теплового потока через дно озер // Теоретические и экспериментальные исследования по геотермике морей и океанов. М.: Наука, 1984. С. 104–113.

18. Тихомиров А.И. Температурный режим и запасы тепла Ладожского озера // Тепловой режим Ладожского озера. Л.: Издательство Ленинградского университета. 1966. C. 144–217.

19. Ладожское озеро и достопримечательности его побережья. Атлас / Под ред. Румянцева В.А. СПб.: Нестор-История, 2015. 200 с.

20. Науменко М.А., Каретников С.Г., Гузиватый В.В. Пространственно-временная термическая дифференциация вод Ладожского озера // Доклады РАН. 2000. Т. 373, № 2. С. 247–250. EDN MUCREV

21. Деньгина Р.С. Сезонная динамика зоопланктона в глубоководной части Ладожского озера. В сб.: Элементы режима Ладожского озера. М.–Л.: Наука, 1964. С. 80–107.

22. Науменко М.А. Анализ морфометрических характеристик подводного рельефа Ладожского озера на основе цифровой модели // Известия РАН. Серия географическая. 2013. № 1. C. 62–72. EDN PUWVHJ

23. Гузиватый В.В., Каретников С.Г., Науменко М.А. Опыт создания и использования банка термических данных Ладожского озера // География и природные ресурсы. 1998. № 3. С. 89–96. EDN IBWWHX

24. Jones I., Sahlberg J., Persson I. Modelling the Impact of Climate Change on the Thermal Characteristics of Lakes / In: George G. (eds) The Impact of Climate Change on European Lakes. Aquatic Ecology Series. Dordrecht. Springer, 2010. Vol. 4. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2945-4_7

25. Ye X., Anderson E.J., Chu P.Y., Huang C., Xue P. Impact of Water Mixing and Ice Formation on the Warming of Lake Superior: A Model-guided Mechanism Study // Limnology and Oceanography. 2019. Vol. 64. P. 558–574. EDN QZUYDO. https://doi.org/10.1002/lno.11059

26. Kirillin G., Aslamov I., Leppäranta M., Lindgren E. Turbulent mixing and heat fluxes under lake ice: The role of seiche oscillations // Hydrology and Earth System Sciences. 2018. Vol. 22. P. 6493–504. EDN CAKJZM. https://doi.org/10.5194/hess-22-6493-2018

27. Austin J.A. Observations of radiatively driven convection in a deep lake // Limnology and Oceanography. 2019. Vol. 64. P. 2152–2160. EDN DJUVEE. https://doi.org/10.1002/lno.11175

28. Здоровеннова Г.Э., Здоровеннов Р.Э., Пальшин Н.И., Ефремова Т.В. Сезонная и межгодовая изменчивость температуры воды в Петрозаводской губе Онежского озера // Известия Русского географического общества. 2023. Т. 155, № 3–4. С. 47–61. EDN RRKKBK. https://doi.org/10.31857/S0869607123030126

29. Тихомиров А.И. Термика крупных озер. Л.: Наука, 1982. 232 c.

30. Чубаренко И.П. Горизонтальная конвекция над подводными склонами / Калининград: Терра Балтика, 2010. 256 c. EDN UBCINF

31. Науменко М.А. Особенности климатических соотношений температуры поверхности воды и приводного слоя воздуха в период весеннего прогрева Ладожского озера // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 2. С. 78–88. URL: https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/80 (дата обращения: 20.03.2025). EDN SIZOND. https://doi.org/10.7868/S2073667321020076

32. Hughes K.S., Forrest A.L., Cortés A., Bombardelli F.A. Transitional circulation patterns from full ice cover to ice-off in a seasonally ice-covered lake // Aquatic Sciences. 2024. 86. 40. EDN GRMDEW. https://doi.org/10.1007/s00027-024-01044-3

33. Kirillin G., Leppäranta M., Terzhevik A., et al. Physics of seasonally ice-covered lakes: a review // Aquatic Sciences. 2012. Vol. 74. P. 659–682. EDN RGOEET. https://doi.org/10.1007/s00027-012-0279-y

34. Mironov D., Terzhevik A., Kirillin G., et al. Radiatively driven convection in ice-covered lakes: Observations, scaling, and a mixed layer model // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2002. Vol. 107, No. 4. EDN GWPPZP. https://doi.org/10.1029/2001JC000892

35. Lemmin U. Insights into the dynamics of the deep hypolimnion of Lake Geneva as revealed by long-term temperature, oxygen, and current measurements // Limnology and Oceanography. 2020. Vol. 65. P. 2092–2107. EDN CQSMAX. https://doi.org/10.1002/lno.11441

36. Yang B., Young J., Brown L., Wells M. High-frequency observations of temperature and dissolved oxygen reveal under-ice convection in a large lake // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, P. 12218–12226. EDN YENAVF. https://doi.org/10.1002/2017GL075373