Озеро Байкал. Объем, колебания уровня Байкала, прозрачность
В.Б. Шостакович, 1917 г.
Пользуясь картой глубин озера, можно вычислить его объем.
Оказывается, что почти 30% поверхности озера имеет глубины свыше 1000 метров, а вся масса воды в озере достигает внушительного объема в 23389 куб. км. Средняя глубина Байкала, т.е. объем, разделенный на площадь, равняется 685 метрам. Для сравнения приводим данные о 14 наиболее значительных озерах земного шара.
| Название | Высота над уровнем моря в метрах | Наибол. длина в км | Наибол. ширина в км | Площадь в кв. км | Наибол. глубина в м | Средняя глубина в м | Объем в куб. км |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Каспий (соленое) | 26 | 1330 | 440 | 436340 | 900 | 205 | 89676 |
| Верхнее | 177 | 697 | 314 | 107790 | 307 | *10000 | |
| Виктория–Нианца | — | — | — | 105600 | — | — | — |
| Аральское (соленое) | 50 | 428 | 284 | 67820 | 68 | 16 | 1028 |
| Танганийка | 823 | — | — | 62600 | 300 | *90 | *5600 |
| Гурон | 177 | — | — | 61600 | 265 | *80 | *4900 |
| Мичиган | 177 | 610 | 196 | 58100 | 214 | 65 | 3800 |
| Байкал | 462 | 630 | 69 | 34140 | 1521 | 685 | 23389 |
| Эри | 175 | 455 | 107 | 25800 | 64 | 20 | 516 |
| Винипег | — | — | — | 25000 | — | — | — |
| Медвежье | — | — | — | 21000 | — | — | — |
| Онтарио | 75 | 364 | 114 | 18750 | 225 | *68 | 1275 |
| Ладога | 18 | 202 | 75 | 17631 | 223 | 49 | 882 |
| Онежское | 40 | 224 | 91 | 11380 | 145 | *44 | *500 |
Так как для некоторых озер мне не удалось найти в литературе указаний на среднюю глубину и объем, то среднюю глубину их я вывел из наибольшей, приняв отношение наибольшей глубины к средней равным 3.
Эта табличка наглядно показывает положение Байкала в ряду других озер. Будучи восьмым по величине своей поверхности, он является первым по глубине и вторым по объему воды. Даже величайшее из озер — Каспийское — с площадью в 436340 кв. км. оказывается, по сравнению с Байкалом, очень мелким, так как только 0.2 всей его площади имеет глубины около 1000 метров; глубины 60% его площади не превышают 75 метров. Объем Каспия равен 89676 куб. км.
Благодаря большим глубинам, Байкал, имея в 14 раз меньшую поверхность, чем Каспий, обладает только в 3.8 раз меньшим объемом воды.
Из Байкала может выйти 23 таких моря, как Аральское.
Уровень воды в Байкале, как и во всяком озере, подвержен постоянным колебаниям.
Чисто теоретически, принимая во внимание, что площадь всего бассейна озера только в 16 раз больше поверхности самого озера, можно с уверенностью предположить, что колебания уровня не должны быть очень велики.
И действительно, ряд наблюдений над уровнем Байкала показывает, что разность между наибольшим и наименьшим годовыми уровнями не превышает 23 сантиметров. Таким образом, по вышине колебания уровня не могут быть названы большими, но зависящие от уровня колебания в объеме воды для всего Байкала выражаются в год в довольно значительных цифрах.
В среднем годовые колебания уровня влекут за собою увеличение или уменьшение массы воды озера на три с лишним кубических километра. Большая или меньшая высота воды в озере зависит от количества выпавших в Прибайкалье осадков. При этом средний годовой уровень озера повышается или понижается не в тот год, когда выпадение осадков было больше или меньше обычного, но годом позднее. Это зависит, вероятно, от того, что обильные дожди в Прибайкалье выпадают главным образом летом, а быстрое наступление осенних заморозков, особенно в возвышенных частях бассейна Байкала, не дает массе накопившейся за лето воды попасть в озеро до конца года.
Исключительный подъем воды в Байкале был в 1869 году; уровень воды в этот год был, по–видимому, на целый метр выше обычного.
Годовой ход колебания уровня в Байкале, считая от нуля футштока в сантиметрах, следующий:
| Январь | 65.3 |
| Февраль | 57.4 |
| Март | 49.1 |
| Апрель | 43.3 |
| Май | 50.2 |
| Июнь | 71.6 |
| Июль | 96.0 |
| Август | 115.9 |
| Сентябрь | 122.3 |
| Октябрь | 115.8 |
| Ноябрь | 99.0 |
| Декабрь | 79.9 |
| Год | 80.5 |
Низший уровень падает на апрель, с мая замечается постепенное повышение воды до сентября, когда уровень достигает наибольшей высоты, затем постепенно идет падение до апреля.
Воды Байкала отличаются замечательной прозрачностью. Прозрачность воды обычно определяется глубиной, на которой исчезает из глаз (делается невидимым) белый диск в 30 сантиметров диаметром, так называемый круг Секки.
Мы приводим табличку наибольших наблюдавшихся степеней прозрачности для самых прозрачных, преимущественно глубоких горных озер.
Наибольшая прозрачность в метрах:
| оз. Аннеси, Франция | 13.0 |
| оз. Естом, Пиренеи | 17.5 |
| оз. Д’оо, Пиренеи | 18.5 |
| оз. Штарнберг, Бавария | 15.5 |
| оз. Фирвальдштеттское, Швейцария | 17.5 |
| оз. Женевское, Швейцария | 15.9 |
| оз. Гарда, Италия | 15.0 |
| оз. Охрида, Балканы | 1.60 |
| оз. Гокча, Армения | 17.0 |
| оз. Ниасса, Африка | 16. 0 |
| оз. Боденское, Германия | 6.7 |
| оз. Байкал | 38.5 |
Для сравнения приведем еще несколько данных о прозрачности воды морей. В Средиземном море наибольшая прозрачность по наблюдениям кругом Секки диаметром в 50 сант. колеблется между 40–45 метрами; измерения производились вдали от берегов.
Наибольшая прозрачность вод в северной части Атлантического океана достигает 15–20 метров, в тропической части того же океана 40–50 метров, при поперечнике круга в 60 сантиметров.
Так как наблюдения указывают, что круг Секки большего диаметра исчезает на большой глубине, то для сравнения последних приведенных цифр с данными нашей таблички их надо несколько уменьшить. Приведенные к диаметру круга в 30 сант., они будут следующие: для Средиземного моря 33–35 метров, для северных частей Атлантического — 15 и для тропической части 33–37 метров.
Итак, Байкал по прозрачности своей воды далеко оставляет за собой остальные горные озера и превосходит даже моря.
Вероятно, эта особенность Байкала связана с его глубиной. Несомненно, что действию ветров подвергается только самый поверхностный, по сравнению со значительной глубиной озера, слой воды. Далее мы увидим, что и все тепловые изменения, вызываемые разницей зимней и летней температуры, и возбуждаемые этими разницами конвекционные токи возникают опять–таки только в поверхностном слое. Под этим, так сказать, активным слоем лежит мощная толща воды, не принимающая никакого участия в жизни озера. Здесь царят полный покой и неподвижность.
При отсутствии в Байкале заметных течений зимой, когда озеро покрыто льдом, а также и в теплую половину года при тихой погоде, взвешенные в воде частицы, которые мутят воду, делают ее менее прозрачной, спускаются все глубже и глубже и, наконец, достигают упомянутого мертвого слоя. С этого момента они навсегда исчезают из круговорота жизни озера и постепенно оседают на самое дно. Таким образом, благодаря глубине озера, количество взвешенных в его воде частиц, а вместе с тем и мутность воды должны быть очень не велики.
Такой значительный водоем, как Байкал, оказывает большое влияние на климатические условия своего побережья.
Чтобы уяснить роль Байкала как климатического фактора, надо познакомиться с годовым ходом температуры его воды на различных глубинах. Все довольно многочисленные наблюдения указывают на то, что в годовых изменениях температуры воды принимает участие только верхний слой, около 250 метров толщиной. Более глубокие слои круглый год сохраняют одинаковую температуру около 4°.
Наибольшая температура на поверхности воды достигает в августе 16°.1; на глубине 2 метров высшая месячная температура уже только 14°.4. Вообще, чем глубже, тем вода нагревается все меньше и меньше, и вместе с тем уменьшается величина годовых колебаний температуры.
Так, на глубине 10 метров высшая месячная температура достигает только 9°.3, годовое колебание 8°.7, на глубине 50 метров наибольшая температура только 5°.9, колебание 4°.6, на глубине 100 м высшая температура 5°.6, годовое колебание 2°.
6, и, наконец, на глубине 250 метров совершенно исчезают годовые изменения температуры. Круглый год вода здесь имеет около 4°.0.
Наибольшее количество тепла содержится в воде озера в октябре; начиная от этого месяца до марта, замечается постепенное уменьшение тепла. Минимум тепла приходится на март. С апреля количества тепла в воде заметно возрастает, и этот прирост продолжается до октября.
Интересно заметить, что количество тепла в 250 метровом слое в ноябре значительно больше, чем в июле, и даже в декабре больше, чем в июне. Из приведенных выше глубин озера видно, что 27500 кв. километров всей площади Байкала имеют глубины больше 200 метров, а каждый кв. метр водной поверхности такой глубины отдает воздуху тепла в килограмм–калориях: с октября по ноябрь около 100000, с ноября по декабрь около 250000, с декабря по январь 245000, а всего с октября по март около 600000 килограмм–калорий.
Отдача тепла происходит главным образом до тех пор, пока озеро не покроется льдом, что происходит в среднем в половине января.
Ледяной покров представляет превосходную защиту от потери тепла и месячная убыль тепла от значительной величины 245000 килограмм–калорий между декабрем и январем падает к февралю всего до 16000.
Если принять во внимание обширное водное пространство озера, то станет понятно мощное влияние Байкала на температуру воздуха его побережья. Согревающее действие Байкала осенью и в первую половину зимы по А.В. Вознесенскому ощутимо совершенно ясно в Иркутске в 60 верстах от озера.
Если осенью и в первую половину зимы озеро нагревает лежащий над ним воздух, то весной и летом оно, наоборот, охлаждает его, поглощая для нагревания своих вод довольно большое количество тепла.
В общем Байкал значительно умеряет годовые колебания температуры своего побережья. Другими словами, лето на озере холоднее, а зима теплее. Очень заметное на побережье влияние озера, конечно, сглаживается и уменьшается с удалением от озера. Во всяком случае, влияние Байкала на климат сказывается еще в Иркутске. Воздух в Иркутске с сентября до мая теплее других мест, лежащих вокруг озера, но более удаленных от него, с мая до сентября — холоднее.
Разницы эти достигают в:
| Янв. | Февр. | Мар. | Апр. | Май | Июнь | Июль | Авг. | Сент. | Окт. | Нояб. | Дек. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5°.0 | 3°.0 | 1°.0 | 0°.5 | 0°.1 | -0°.4 | -1°.0 | -0°.6 | 0°.1 | 1°.3 | 2°.8 | 5°.3 |
- В.Б. Шостакович. Озеро Байкал. Часть 1.
- В.Б. Шостакович. Озеро Байкал. Часть 2.
- В.Б. Шостакович. Озеро Байкал. Часть 3.
- В.Б. Шостакович. Озеро Байкал. Часть 4.
Источник: «Природа», июль–август 1917 г.
Прозорість та колір вод Байкалу
Котловину Байкала наполняют 23 000 км3прозрачнейшей воды. Замечательная прозрачность байкальских вод и их насыщенный синий, сине-зеленый цвет — это то, что поражает при первом же знакомстве с озером и оставляет неизгладимое впечатление.
Чем же объясняется большая прозрачность байкальских вод и каково ее значение в жизни озера?
Прозрачностью воды, как и любого вещества, мы называем способность пропускать световые лучи. Прозрачность природных вод изменяется от присутствия в них примесей в виде мельчайших частиц различного происхождения. Большая прозрачность байкальских вод свидетельствует об их чистоте и о малом содержании в них примесей. Но не всегда и не везде эта прозрачность одинакова: в известные сезоны, в некоторых районах озера, а также в зависимости от различных случайных обстоятельств, она может сильно уменьшаться.
Определение прозрачности имеет большое значение для характеристики водоема: оно позволяет судить не только о чистоте вод, присутствии в них примесей и о происхождении последних, но и о той глубине, на которую может проникать в воду солнечный свет. Последнее имеет громадное биологическое значение.
Существует несколько способов определения прозрачности воды. Издавна для этой цели используется белый диск.
Благодаря своей простоте этот способ, хотя и имеет ряд недостатков и не отличается большой точностью, широко применяется до сих пор. Металлический диск диаметром в 30—50 см, покрытый белой эмалью, опускается в горизонтальном положении на шнуре в воду. Наблюдатели с лодки или с борта судна замеряют по шнуру ту глубину, на которой белый диск перестал быть видимым. Прозрачность, или глубина видимости, выражается в метрах.
Наибольшая прозрачность, отмеченная в открытом Байкале весной после освобождения его ото льда, иногда достигает 40 м и превосходит намного прозрачность в других озерах. Даже в обширном и глубоком Каспии прозрачность не превышает 25 м, в горных озерах Иссык-Куль и Севан она достигает 20 м. И только в наиболее прозрачной части Мирового океана — Саргассовом море — глубина видимости доходит до 66 м.
Прежде, чем выяснить причины исключительно большой глубины видимости байкальских вод, нужно сказать об источниках примесей, уменьшающих прозрачность природных вод.
К ним относятся: размывание глинистых берегов прибоем; взмучивание волнением и течениями со дна на мелководьях мельчайших частиц грунта; приток в озеро мутных речных вод, несущих глинистые и илистые частицы; массовое размножение в водоеме бактерий и микроскопически малых водорослей и водных животных. Берега Байкала почти на всем протяжении сложены из скал, камней или промытых песков, прибрежные мелководные части дна занимают очень небольшое пространство и к тому же выстланы каменистыми или песчаными грунтами. Эти источники почти не дают примесей, уменьшающих прозрачность. Но тем не менее с приближением к берегу прозрачность байкальской воды уменьшается.
Притоки Байкала — Селенга, Верхняя Ангара с Кичерой, Баргузин — несут множество глинистых и илистых частиц. В результате на более или менее обширных пространствах перед устьями рек прозрачность вод озера резко уменьшается, причем местами — даже до 1—3 м. Однако уменьшение прозрачности в этих районах объясняется не только притоком мутных речных вод: перед устьями рек имеются мелководные участки, с которых волна взмучивает глину и ил.
Течения выносят мутные воды в открытый Байкал. Их потоки можно проследить на большом расстоянии. Но все же они мало влияют на глубину видимости вод озера в целом.
Большая прозрачность воды Байкала наблюдается зимой и особенно весной. Но затем она уменьшается. Летом и осенью даже в открытом Байкале прозрачность обычно не превышает 7—10 м. Это понижение связано с массовым развитием в нагревающихся водах озера бактерий, водорослей и мелких животных.
Большой прозрачности байкальских вод соответствует и большая глубина проникновения солнечного света. Как известно, свет — это необходимое условие для развития растений. Поэтому область существования водных растений ограничивается глубиной, на которой свет имеет еще достаточную силу. На Байкале водоросли, обитающие на дне, спускаются до глубин около 70 м. Интересно отметить, что в океанах граница распространения водорослей лежит на глубине около 60 м.
Цвет водной поверхности озера или моря при наблюдении издали постоянно меняется: она то голубая, то серая, то переливчато-перламутровая.
Эта изменчивость цвета отражает состояние неба и окраску облаков. Но если смотреть в глубь байкальских вод с высокой скалы, с борта судна или даже с лодки, легко заметить, что их насыщенный сине-зеленый цвет не меняется при любом состоянии неба.
Почему это происходит?
Известно, что солнечный луч может быть разложен на световой спектр. При прохождении света через воду разные части спектра поглощаются не одинаково. Больше всего поглощаются красные лучи, отличающиеся наибольшей длиной волны, а меньше всего — синие коротковолновые лучи. Чем большую толщу воды проходит свет, тем синее он становится: лучи других цветов все более и более поглощаются. Отсюда понятна связь между большой прозрачностью байкальских вод и их сине-зеленым цветом. Мы воспринимаем тот рассеянный и отраженный частицами воды свет, спектр которого был изменен при прохождении большой толщи воды. Синий оттенок байкальских вод можно наблюдать в то время, когда они имеют наибольшую прозрачность. Когда же прозрачность уменьшается до 6—8 м, цвет воды становится зеленым и синевато-зеленым.
Резко меняется цвет воды в районах влияния вод притоков Байкала, где глинистые частицы и другие примеси придают ей серовато-желтый и бурый цвет.
- ← О климате и погоде Байкала
- Водный баланс и колебания уровня Байкала →
>> Baikalex.com / Информация / Вода Байкала — Прозрачность ЛИЦО БАЙКАЛА — ВОДА © Описание байкальской воды и вопросы по поводу его загрязнения Гурулевым С.А. Прозрачность |
| Прозрачность воды обычно измеряется с белым металлическим диском, опущенным горизонтально в воду на тросе. Глубина на которой диск становится невидимым, отмечается в метрах. Есть, конечно, спец. также приборы для измерения прозрачности. В Байкале диск диаметром 30 см. виден до глубины 40 метров в лучших условиях для наблюдений, т. весной после освобождения озера ото льда. Такая высокая степень прозрачности обычно типичны для горных озер, расположенных среди скал с небольшим количеством легкорастворимые вещества.  Высокая степень прозрачности вод Байкала обусловлена количество факторов. Тот факт, что берега озера состоят в основном из скал; который вдоль берегов мало мелководных участков, в результате чего мало взбалтывание напольных илов; также то, что под влиянием сложных биохимических процессы, в том числе деятельность байкальских организмов, взвешенного органического вещества частично разлагается и частично уносится на значительные глубины для отложения в осадок; двухатомные водоросли усваивают кремний из неорганических минеральных взвесей, вытягивая его в напольные отложения. Байкал действует как своеобразная очистная станция, очищаясь, чистая вода. В летний период прозрачность Байкала меняется в зависимости от количество наносов, приносимых в озеро реками, и рост планктона. Прозрачность низкая в устьях рек и вблизи них. Высшая степень прозрачность можно наблюдать поздней осенью и ранней весной. По своей прозрачности Байкал опережает Каспийское море (25 метров), а
озера Севан (Армения) и Иссык-Куль (20 метров). Изменение прозрачности байкальской воды с глубиной изучено в южную часть гидрологами М.Е.Ли, Г.Г.Нейминым и И.П.Шерстянкиным, с помощью морского импульсного фотометра. Прозрачность на глубине зависит от вертикали распределение температуры и химических компонентов. Три слоя воды имеют различают по степени прозрачности: поверхностные, глубоководные и низ. Поверхностный слой опускается на глубину 250 — 300 метров (где температура воды резко меняется). В глубоководном слое резко возрастает прозрачность. Это где самые чистые воды. Нижняя граница глубоководной зоны опускается до 300-400 метров над дном озера. В нижнем слое прозрачность различна: в одних случаях уменьшается, в других наоборот
остается прежним, а у третьих даже увеличивается. Так что можно найти очень
прозрачная вода даже на дне Байкала. В общем, прозрачность здесь
зависит от наличия или отсутствия токов в полу. Прозрачность вод Байкала неодинакова у разных его берегов. Прозрачность резко меняется на глубине 200 — 250 метров (т. изоклины расположены близко друг к другу). Высокая повторяемость изоклин начинается ближе к поверхность у крутых западных берегов и постепенно опускается к восточному берегу. Подобное распределение прозрачности можно объяснить скрытым течением прозрачные глубокие воды вдоль западных берегов озера. Байкальские рыбаки дифференцируют воды озера по их
прозрачность и цвет очень хорошо. Они ловят омуля, промысловую рыбу Байкала, а не
только у берегов и у поверхности, но и в открытом море на больших глубинах путем
опускание специальных глубоководных сетей до 400 метров. Прозрачность и цвет
воды являются важными знаками для рыбаков. Они называют глубокие прозрачные воды
«голомянные» «глубокие, открытые воды» и отличить их от прибрежных «серых»
и «белые» воды. В XVII веке русские принесли слово «голомен» в
Байкал из Северной Руси. Здесь это имеет значение — бездонные места на Байкале. |
В этом отношении он конкурирует с
различных морей, уступая лишь чрезвычайно прозрачному Саргассову морю
(66 метров).
