Особенности климатических соотношений температуры поверхности воды и приводного слоя воздуха в период весеннего прогрева Ладожского озера

На основе временных пространственных распределений температуры поверхности воды Ладожского озера и температуры приводного воздуха в период существования весенней фронтальной зоны (термобара) установлены климатические количественные соотношения между температурами воды, воздуха, площадями стратифицированной (T_пов > 4 °C) и изотермической области (T_пов < 4 °C) в Ладожском озере. Эти эмпирические регрессионные модели указывают на устойчивое соотношение между выбранными параметрами и позволяют использовать их при анализе климатических вариаций. Определены климатические величины (нормы) температуры поверхности воды и приводного воздуха и даты их возникновения в период существования весенней термической зоны на Ладожского озера, относительно которых следует оценивать отклонения.
Минимальная температура поверхности воды в глубоководной части Ладожского озера в период возникновения термической фронтальной зоны является своеобразным индикатором («памятью») зимнего состояния озера и значением, с которого начинается прогрев после таянья льда и которое во многом определяет дату исчезновения фронта. Аппроксимация временного хода минимальной температуры поверхности воды в глубоководной зоне озера позволяет оценить дату возникновения первоначальной стратификации всего Ладожского озера. Межгодовые вариации даты исчезновения на поверхности воды 4 °C изотермы изменяются от одной до четырех недель, это связано с различиями год от года минимальной температуры поверхности озера в глубоководной части озера, определяемой зимними условиями, ветровой ситуацией, облачностью и, следовательно, интенсивностью прихода тепла в Ладожское озеро. Скорость увеличения температуры поверхности воды стратифицированной зоны значительно больше скорости нагревания изотермической области.

1. Филатов Н.Н. Состояние и перспективы исследований гидрофизических процессов и экоси-стем внутренних водоемов (обзор) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 1. С. 3–14. doi: 10.7868/S2073667319010015

2. Бояринов П.М., Петров М.П. Процессы формирования термического режима глубоких пресноводных водоемов. Л.: Наука, 1991. 178 с.

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

4. Науменко М.А. Горизонтальные градиенты температуры в термической фронтальной зоне крупного пресноводного озера // Метеорология и гидрология. 1989. № 6. C. 89–92.

5. Rodgers G. Time of onset of full thermal stratification in Lake Ontario in relation to lake temperature in winter // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 1987. N 44. P. 2225–2229.

6. Moll R.A., Bratkovich A., Chang W., Pu P. Physical, chemical and biological conditions associated with the early stages of the Lake Michigan vernal thermal front // Estuaries. 1993. V. 16, N 1. P. 92–103.

7. Malm J., Mironov D., Terzhevik A., Jonsson L. Investigation of the spring thermal regime in Lake Ladoga using field and satellite data // Limnology and Oceanography. 1994. V. 39, N 6. P. 1333–1348.

8. Fichota Cédric G., Katsumi Matsumotob, Benjamin Holtc, Michelle M. Gierachc, Kathy S. Tokos. Assessing change in the overturning behavior of the Laurentian Great Lakes using remotely sensed lake surface water temperatures // Remote Sensing of Environment. 2019. V. 235, 15 December 2019, 111427.

9. Ullman David, Jamie Brown, Peter Cornillon, Timothy Mavor. Surface temperature fronts in the Great Lakes // Journal of Great Lakes Research. 1998. V. 24, Iss. 4. P. 753–775.

10. Ладожское озеро: прошлое, настоящее, будущее / Под ред. В.А. Румянцева и В.Г. Драбковой. СПб.: Наука, 2002. 327 с.

11. Науменко М.А., Каретников С.Г. О скорости движения весенней термической фронтальной зоны в Ладожском озере // Метеорология и гидрология. 1998. № 4. C. 107–115.

12. Науменко М.А., Гузиватый В.В., Каретников С.Г. Изменчивость горизонтальных градиентов температуры поверхности воды и воздуха в весенней фронтальной зоне Ладожского озера // Океанология. 2012. Вып. 52, № 6. C. 798–803.

13. Иванова Е.В., Панин Г.Н., Поздняков Ш.Р., Румянцев В.А. Особенности режима испарения с акватории Ладожского озера // Метеорология и гидрология. 2013. № 11. С. 87–93.

14. 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, № 2. C. 250–253.

15. Блохина Н.С., Селин Д.И. Формирование весеннего термобара в водоеме со сложным рельефом дна (на примере Ладожского озера) // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. 2019. № 1. С. 58–63.

16. Naumenko М.А. Some aspects of the thermal regime of Large Lakes: Lake Ladoga and Lake Onega // Water Pollution Research Journal of Canada. 1994. V. 29, N2/3. P. 423–439.

17. Rahaghi A.I., Lemmin U., Cimatoribus A.A., Barry D.A. The importance of systematic spatial variability in the surface heat flux of a large lake: a multiannual analysis for Lake Geneva // Water Resources Research. 2019. V. 55, iss. 12. P. 10.248–10.267. doi: 10.1029/2019WR024954

18. Ладожское озеро и его достопримечательности (атлас) / Под ред. В.А. Румянцева. СПб.: Нестор-История, 2015. 200 с.

19. Блохина Н.С. Численное моделирование развития весеннего термобара и энергообмена между водоемом и атмосферой в ночное время // Водные ресурсы. 2014. Вып. 41, № 4. С. 355–361.

20. Блохина Н.С. Влияние длительности ветрового воздействия на формирование течений и термобара в пресном водоеме в период таяния ледового покрова // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 2018. № 4. C. 87–93.

21. Mason Lacey A., Catherine M. Riseng, Andrew D. Gronewold, Edward S. Rutherford, Jia Wang, Anne Clites, Sigrid D.P. Smith. Fine-scale spatial variation in ice cover and surface temperature trends across the surface of the Laurentian Great Lakes // Climatic Change, 2016. doi: 10.1007/s10584–016–1721–2