Термический режим малых озер Карелии (расчеты на численной модели FLake)

По результатам расчетов на одномерной численной модели FLake изучена изменчивость термического режима малых (площадью менее 5 км2 ) разнотипных озер Карелии в разные по погодным условиям годы (1999–2012 гг.). Рассмотрена реакция температуры, толщины и теплозапаса поверхностного перемешанного слоя озер в период максимального прогрева их водной толщи (вторая декада июля) на погодные условия холодного 2007 г. и аномально жаркого 2010 г. В жаркий год прирост температуры поверхностного слоя в “цветных” озерах заметно выше, чем в прозрачных. При этом глубина перемешанного слоя сокращается наиболее заметно в глубоких прозрачных озерах. В жаркий год теплозапас поверхностного перемешанного слоя в эпи- и метатермических “цветных” и прозрачных озерах увеличивается, а в гипотермических – уменьшается. Численные расчеты показали, что при росте прозрачности наиболее выраженное увеличение глубины поверхностного слоя и его теплозапаса наблюдается в глубоких прозрачных водоемах, по сравнению с “цветными” эпи- и метатермическими. При возможных климатических изменениях испарения и поступления в озера растворенных веществ с водосборов можно ожидать наиболее выраженных изменений в термическом режиме именно глубоких прозрачных озер.

1. Ефремова Т.В., Пальшин Н.И., Белашев Б.З. Температура воды разнотипных озер Карелии в условиях изменения климата (по данным инструментальных измерений 1953-2011 гг.) // Водные ресурсы. 2016. Т. 43. № 2. С. 228–238.

2. Карпечко Ю.В. Изменение годового стока с речных водосборов // Климат Карелии: Изменчивость и влияние на водные объекты. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. С. 55–63.

3. Кузьменко Л.Г. Термический режим водной массы и донных отложений // Биологическая продуктивность озера Красного. Л., Наука, 1976. С. 18–36.

4. Лаборатория Имитационного Моделирования. Моделирование солнечной радиации. URL: http://energovent.com/ru/stati/modelirovanie-solnechnoj-radiatsii (дата обращения 16.09.2020 г.)

5. Назарова Л.Е. Влияние колебаний климата на сток с водосбора Онежского озера // География и природные ресурсы. 2010. № 1. С. 171–174.

6. Озера Карелии. Справочник. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2013. 464 с.

7. Океанографические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.

8. Пальшин Н.И., Ефремова Т.В., Здоровеннова Г.Э., Здоровеннов Р.Э. Показатель ослабления облученности в озерах Карелии // Изв. РГО. 2018. Т. 150. Вып. 6. С. 58–72. https://doi.org/10.7868/S08696071180600512018

9. Пальшин Н.И., Ефремова Т.В., Потахин М.С. Влияние морфометрических характеристик и географической зональности на термическую стратификацию озер // Водные ресурсы. 2008. Т. 35. № 2. С. 202–209.

10. Погода России. URL: http://meteo.infospace.ru/ (дата обращения 16.09. 2020 г.)

11. Потахин М.С. Новые данные по морфологии озер Заонежского полуострова // Общество. Среда. Развитие. 2017. № 3. С. 91–98.

12. Хомскис В. Динамика и термика малых озер. Вильнюс: Минтис, 1969. 204 с.

13. Brönmark C., Hansson L.A. The Biology of Lakes and Ponds. Oxford: Oxford University Press, 2005. P. 285.

14. Christianson K.R., Johnson B.M., Hooten M.B., Roberts J.J. Estimating lake-climate responses from sparse data: An application to high elevation lakes // Limnol. Oceanogr. 2019. V. 64. P. 1371–1385.

15. Del Sontro T., Beaulieu J.J., Downing J.A. Greenhouse gas emissions from lakes and impoundments: Upscaling in the face of global change // Limnol. Oceanogr.: Letters. 2018. V. 3(3). P. 64–75. https://doi.org/10.1002/lol2.10073

16. Fee E.J., Hecky R.E., Kasian S.E.M., Cruikshank D.R. Effects of lake size, water clarity, and climatic variability on mixing depths in Canadian shield lakes // Limnol. Oceanogr. 1996. V. 41(5). P. 912–920.

17. Flake Online – Lake model Flake. URL: http://www.flake.igb-berlin.de/ (дата обращения 16.09.2020 г.)

18. Golosov S., Kirillin G. A parameterized model of heat storage by lake sediments // Environmental modelling & Software. 2010. 25. P. 793–801.

19. Golosov S., Terzhevik A., Zverev I., Kirillin G., Engelhardt C. Climate change impact on thermal and oxygen regime of shallow lakes // Tellus A. 2012. V. 64. P. 17264. https://doi.org/10.3402/tellusa.v64i0.17264

20. Gorham E., Boyce F.M. Influence of lake surface area and depth upon thermal stratification and the depth of the summer thermocline // J. Great Lakes Research. 1989. V. 15(2). P. 233–245. http://purl.umn.edu/148413

21. Grechushnikova M.G., Repina I.A., Stepanenko V.M. et al. Methane Emission From the Surface of the Mozhaisk Valley-Type Reservoir. // Geogr. Nat. Resour. 2019. V. 40. P. 247–255. https://doi.org/10.1134/S1875372819030077

22. IPCC – The Intergovernmental Panel on Climate Change. Reports. URL: https://www.ipcc.ch/reports/ (дата обращения 16.09.2020 г.)

23. Jöhnk K.D. 1D hydrodynamic models in limnophysics (Turbulence – Meromixis Oxygen) // Habilitationschrift. Limnophysics Rep. 2001. V. 1(1). P. 1–235.

24. Kirillin G. Modelling the impact of global warming on water temperature and seasonal mixing regimes in small temperate lakes // Bor. Environ. Res. 2010. V. 15. P. 279–293.

25. Mazumder A., Taylor W.D. Thermal structure of lakes varying in size and water clarity // Limnol. Oceanogr. 1994. V. 39(4). P. 968–976.

26. Mironov D.V., Heise E., Kourzeneva E., Ritter B., Schneider N., Terzhevik A. Implementation of the lake parameterization scheme FLake into the numerical weather prediction model COSMO // Boreal Env. Res. 2010. V. 15. P. 218–230.

27. O’Reilly C.M., Sharma S., Gray D. et al. Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42. I. 24. P. 10773–10781. https://doi.org/10.1002/2015GL066235

28. Patalas K. Mid-summer mixing depths of lakes of different latitudes // Verh. Int. Ver. Theor. Angew. Limnol. 1984. V. 22. P. 97–102.

29. Read J.S., Winslow L.A., Hansen G.J.A., Van Den Hoek J., Hanson P.C., Bruce L., Markfort C.D. Simulating 2368 temperate lakes reveals weak coherence in stratification phenology // Ecological Modelling. 2014. V. 291. P. 142–150. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2014.07.029

30. Stepanenko V., Mammarella I., Ojala A., Miettinen H., Lykosov V., Vesala T. LAKE 2.0: a model for temperature, methane, carbon dioxide and oxygen dynamics in lakes // Geoscientific Model Development. 2016. V. 9. № 5. P. 1977–2006. https://doi.org/10.5194/gmd-9-1977-2016

31. Subin Z.M., Riley W.J., Mironov D. An improved lake model for climate simulations: model structure, evaluation, and sensitivity analyses in CESM1 // J. Adv. Model Earth Syst. 2012. V. 4. P. M02001. https://doi.org/10.1029/2011MS000072

32. Tranvik L.J. et al. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate // Limnol. ceanogr. 2009. V. 54(6). P. 2298–2314. https://doi.org/10.4319/lo.2009.54.6_part_2.2298

33. Zdorovennova G., Palshin N., Zdorovennov R., Golosov G., Efremova T., Gavrilenko G., Terzhevik A. The oxygen regime of a shallow lake // Geography. Environment. Sustainability. 2016. № 2. V. 9. P. 47–57. https://doi.org/10.15356/2071-9388_02v09_2016_04