40 Глава 4 Ленгмюровски „ „” Рис 4.1.1. Схематичное представление основных гидрофизических про- цессов и явлений в озерах: / — солнечная радиация, 2 — напряжение трения ветра, 3 — поверхностные волны, 4 — сдвиг скорости потока, 5 — обрушение внутренних волн, 6 — обмен вода-дно, 7 — турбулентность, & — циркуляции Ленгмюра, 9 — инерционные течения, 10 — речные потоки вания вод между отдельными его частями и в конечном итоге к изменению экосистемы озера, как это наблюдалось на озерах Се- ‚ ван, Балхаш, Чаны. Другой важный фактор формирования течений в озерах — это нерегулярные, непостоянно действующие внешние источни- ки, к которым относятся напряжение трения ветра, локальный термодинамический обмен через поверхность водоема, сток рек. Именно эти факторы определяют вероятностный, стохастический характер изменчивости динамики озерных вод. Внутренними источниками динамических процессов являют- ся неоднородности полей плотности (бароклинность) вместе с бароклинной и баротропной неустойчивостью, а также влияние морфометрии дна и берегов. Взаимодействие внешних и внутренних факторов приводит к формированию сложного спектра динамики вод с несколькими максимумами. Стохастический характер колебаний позволил в свое время Р.В. Озмидову (1968) трактовать спектры движений с ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 41 позиций турбулентности с выделением в спектре крупно-, сред- не- и мелкомасштабных движений. Это так называемый турбу- лентный подход к описанию гидродинамических движений в мо- ре и озере. Анализ многочисленных натурных данных показал наличие квазипостоянных зон в спёектрах течений и температуры воды, которые возможно идентифицировать с волновыми движе- ниями. Спектры движений в озере можно рассматривать и с по- зиции „волнового подхода” (рис. 4.1.2). Все разнообразие волновых движений, наблюдаемых в озере, можно разделить на капиллярные, инерционно-гравитационные, инерционные, гироскопические, длинные гравитационные (баро- тропные и бароклинные), топографические волны Россби, захва- * 19 $(е } б в ` 9(а Ик П а @ е 100 сут. 24 ч12 ч 10с 16 а. н | | Рис. 4.1.2. Спектр волно- вых движений (Ле-Блон, Майсек, 1981). Волны: а— Россби, Кельвина, 6 и в — инерционные (Пуан- каре) и приливные коле- бания, г — зыбь, д — ветровые, е — капил- лярные 7654 3 2 1.0 - юТ ченные шельфовые и стоячие волны — сейши, Характерные ми- нимальные пространственно-временные- масштабы поверхност- ных волн в озерах ограничиваются капиллярными волнами. В крупных озерах минимальные частоты внутриволновых движе- ний @ могут быть меньше локальной инерционной частоты . Среди низкочастотных наблюдаются относительно долгопери- одные (несколько суток) волны Кельвина и топографические. Короткопериодные волны — капиллярные, ветровые, по- верхностные и мелкомасштабная турбулентность не оказывают существенного влияния на общую циркуляцию. ‚ В озерах наблюдаются не только волновые движения, но и вихри с пространственными масштабами, сравнимыми с разме- рами бассейна или его частей, моно- и диполи или грибовидные образования, меандры (особенно на фронте — термобаре),