44 
— 
Глава 4
элементов водного баланса. Вклад различных факторов в форми-
рование динамики вод озер варьируется в зависимости от формы
и размеров бассейна, особенностей стратификации, изменчивости
полей ветра. Спектры течений и температуры воды меняются от
очень простых форм, с 1-2 доминирующими максимумами на
низкой частоте для малых озер, до полициклических для круп-
‚ ных глубоких сфашфишщваншх водоемов озер. Это разнооб-
разие движений для озер разных природных зон и размеров будет
проиллюстрировано данными натурных наблюдений.
Проявления различных движений в озерах, как и в океане,
иногда нельзя отйести ни к волновым, ни к вихревым, и в этом
случае их определяют как волны-вихри. В особенносгирэто
относится к движениям в шельфовой зоне озер над неровностями
дна (например, топографические волны-вихри). Существенная
особенность геофизической гидродинамики — нелинейность
большинства ее исходных уравнений. Оказалось, что в одних
пространственно-временных масштабах 
формируются устой-
чивые динамические структуры, а в других такие структуры
неустойчивы. Это так называемое явление самоорганизации
геофизических полей (Монин, Озмидов, 1981).
П (@),смис?
1,0
$ (а,)
о(0
е|
450
300
150
0,5 
@, рад/ч ` 1,0
Рис. 4. 1.4. Частотно-временной спектр Ладожского озера: а — частотно-
временной спектр течений $ (ш‚[) ; 6 — осредненный по ансаблю реализаций
частотный спектр; в — изменение кинстической энергии во времени
ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 
45
Имеется еще несколько проявлений самоорганизации дина-
мических процессов, характерных,как для океана, так и для озер:
например, эффект отрицательной вязкости (Старр,1971), когда
малые возмущения передают энергию более крупным; возбужде-
ние слабыми внешними сигналами мощных колебаний системы;
конвекция и подчинение одних движений другими. Характерно
все это и для озер; несмотря на кажущуюся непрерывность спек-
тров течений, между пиками спектров в синоптическом масштабе
(несколько десятков часов) и в меньших масштабах (часы-
минуты) отмечается минимум (рис. 4.1.4).
Однако, хотя в спектрах течений существует зона с.большей
энергией, неправомерно говорить о главном факторе формиро-
вания озерной циркуляции. Так, например, ранее доказывалось,
что главным фактором формирования циркуляции вод в крупных
озерах является ветер или его неоднородность над акваторией
либо совместный эффект бароклинности и рельефа дна и (или)
ветра. Выявление главного фактора является неправомерным в
силу нелинейного характера процессов.
4.2. Тепловой баланс
Протекание тепловых процессов в озерах и водохранилищах
определяется поглощением энергии Солнца, энергообменом с
атмосферой 
и 
дном 
водоема, 
перераспределением — тепла
вследствие переноса течениями и перемешиванием. Термический
режим 
озер 
и 
водохранилищ 
определяется 
совокупностью
взаимосвязанных тепловых процессов. Описание совокупного
действия 
тепловых 
процессов 
на 
водный 
объект 
дается
уравнением теплового баланса, выражающего закон сохранения
и 
превращения 
энергии. 
Основными 
источниками 
тепла
являются: 
поглощение водой 
суммарной лучистой энергии
Солнца, 
поступление 
тепла 
из 
атмосферы 
в 
результате
турбулентного обмена и конденсации водяного пара, приток
тепла из грунта и теплых течений. Охлаждение воды происходит
в результате эффективного излучения водной поверхности,
испарения, теплоотдачи атмосфере и грунту дна, холодных
течений. Для водной массы озера уравнение теплового баланса
имеет следующий вид:
жВ+ЖЛЕ + Р 
+ 
Оц - О+ О. + 0,+0,=ЖАИ, , 
(4.2.1)