Тип II (умеренно-холодные). Характерной чертой является хорошая укрытость котловин и грунтовое питание, создающие условия для температурной стратификации. Несмотря на их небольшие глубины (до 20 м) объём гиполимниона составляет 10-17 % водной массы, при небольшой мощности эпилимниона (3-4 м) и более значительной металимниона (5-6 м), по сравнению с I типом. Градиент температурного скачка составляет от 2,5 до 4,5 оС /м. Разница температур в летний период между поверхностью и дном достигает 12-14 оС. Зимой наблюдается обратная температурная стратификация и температуры у дна от 2 до 3,0 оС. Средняя толщина льда колеблется в пределах 45-52 см. Начало ледостава приходится на последнюю декаду ноября. Вскрытие наблюдается в последних числах марта-первой декаде апреля. Подтип II1. Умеренно-холодные поозерские ледниковые озёра. Эвтрофные, неглубокие (Нmax до 20 м ), небольшие по площади (менее 2 км2) со сложными, ложбинными и эворзионными котловинами (kоткр. - 0,03-0,15, kглубин. - 5,52-10,82). Подтип II2. Умеренно-холодные полесские карстовые и суффозионно-карстовые озёра. Эвтрофные, неглубокие (Нmax до 11 м ), небольшие по площади (менее 2 км2) воронкообразные котловины (kоткр. - 0,18-0,24, k глубин.-4,42-4,83).
Тип III (умеренно-тёплые). Основной закономерностью озёр этого типа является то, что температурная стратификация наблюдается лишь в тихую штилевую погоду, в зоне понижений дна (ям), при этом градиент в зоне скачка может достигать 2-2,5 оС /м, в силу большой площади котловин (10 км2 и более) и высокому показателю открытости (от 2,0 до 8,8). В температурном режиме характерно слабое температурное расслоение. Гиполимнион выражен слабо и занимает менее 5 % водной массы. В летний период разница температур поверхности и дна достигает 5-7 оС. Зимние придонные температуры достигают 2,0-3,5 оС. Средняя толщина льда колеблется в пределах 50-55 см, в отдельные годы - до 70 см. Начало ледостава приходится на первую декаду декабря, а вскрытие на 2-3 дня позже I типа.
Тип IV (тёплые). Озёра характеризуется отсутствием температурного расслоения летом и заморными явлениями зимой. Гиполимнион отсутствует. Для температурного режима характерна гомотермия. Разница температур поверхности и дна летом может достигать 4-5 оС, но, в основном, колеблется в пределах 1 оС. Зимние придонные температуры выше 4 оС. Средняя толщина льда колеблется в пределах 40-55 см, однако в отдельные суровые зимы она может составлять в пределах метра. Подтип IV1. Тёплые поозерские ледниковые озёра. Эвтрофные, мелководные (Нmax 5 м и менее), с простыми плоскими открытыми котловинами подпрудного и термокарстового типов (kоткр. - 3,5-26,4, kглубин. - 0,54-1,64). Подтип IV2. Тёплые полесские озера-разливы. Эвтрофные и дистрофирующие мелководные озёра (Нmax менее 3 м), с плоскими овальными вытянутыми котловинами, заболоченными торфянистыми берегами, способствующие интенсивному ветровому перемешиванию (kоткр. -10-58,31,kглубин. - 0,2-0,4).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные научные результаты диссертации
Автором, для условий Беларуси, определены закономерности формирования температурного и ледового режимов озёр на основании которых сделаны следующие выводы:
1. В результате обобщения многолетних данных инструментальных наблюдений за температурой воды озёр Беларуси установлено, что средняя многолетняя температура верхнего пятиметрового слоя определяется преимущественно географической широтой, а в слое скачка и гиполимнионе наибольшее влияние на неё оказывают их морфометрические характеристики. В годовом цикле температуры поверхности озёр влияние географической широты отражается, прежде всего, на процессах их нагревания и на значениях температуры воды в период максимального прогрева, а скорости выхолаживания водоёмов связаны преимущественно с их глубиной и площадью [1, 3, 4, 6, 13, 15, 22].
2. Статистический анализ и оценка степени однородности основных характеристик колебаний среднесуточной температуры воды в озёрах показал, что в последние два десятилетия наблюдается устойчивое её повышение за безледовый период и соответствует росту на 0,5 оС каждые 10 лет. Наиболее значительные отклонения от нормы (до 3,5-4,0 оС) наблюдаются в весенний период. В летние месяцы отклонения от среднемноголетних данных уменьшаются (0,5-1,0 оС), а в осенние - возрастают (до 2,5 оС). Отмечен переход температуры воды весной через 0,2, 4 и 10 оС, который происходит ранее отмечаемых сроков до периода потепления на 7 - 10 дней, а осенью на 4 - 9 дней позже обычного [8, 9, 10, 12, 24, 25].
3. Влияние водности года на термический режим водоёмов максимально проявляется для озёр Белорусского Поозерья. Водная масса прогревается быстрее и остывает медленнее в многоводном году, чем в маловодном и эта разница в первой декаде апреля варьируется от 0,7 до 6,3 оС, а в ноябре - от 0,6 до 4,7 оС соответственно. В период летней межени в маловодные годы температура выше на 1,9-4,7 оС многоводных лет. Влияние водности года на термический режим озёр Белорусского Полесья незначительно или вовсе отсутствует [10, 11, 18, 19, 26].
4. Получена количественная оценка изменения теплозапасов за период инструментальных наблюдений. Определено, что осреднённый диапазон колебаний градиентов теплозапасов озёр для Белорусского Поозерья составляет от 2,71 · 1015 Дж в мае до 54,56 · 1015 Дж в августе; для Белорусского Полесья - от 2,78 до 4,17 · 1015 Дж соответственно. Выявлена цикличность колебаний теплозапасов озёр Беларуси и обнаружены как короткопериодичные (3-5 лет), так и длиннопериодичные (10-11 лет) циклы [8, 9, 12, 24].
5. Выполненные исследования испарения с водной поверхности с использованением осредненных метеорологических данных за период с 1985 по 2005 год позволили построить карту испарения с поверхности водоемов Беларуси за безледовый период. Наибольшие трансформации наблюдаются в среднемесячных величинах скорости ветра. Исследовано влияние высоты береговых препятствий на скорость ветра над водоёмами. Максимальная длина зоны влияния препятствия на скорость ветра составляет 50-52 значения его высоты. Уменьшение средней величины испарения с водной поверхности водоёмов за счёт снижения скорости ветра составляет от 12 до 22 %. По результатам регрессионно-корреляционного анализа созданы прогнозные модели испарения с водной поверхности водоёмов Беларуси за отдельные интервалы времени, а также получены прогнозные численные характеристики метеорологических элементов и вычислены величины испарения с водной поверхности, по которым построены карты изменения испарения с поверхности водоемов Беларуси за безледовый период и карта испарения на ближайшую перспективу [2, 4, 5, 6, 7, 16, 17, 20].
6. За период наметившегося потепления на территории Беларуси по сравнению с периодом климатической нормы происходит более позднее наступление ледостава (на 2-6 дней), при этом средняя продолжительность его сократилась на 6-15 дней, а период свободного ото льда увеличился от 3 до 22 дней, очищение ото льда на водоёмах республики происходит за 2-4 суток после окончания ледостава. Наблюдается существенное уменьшение толщины льда и её максимальных величин на 1-13 см, а среднегодовой величины - на 4-9 см. В сроках начала разрушения льда и окончания ледостава на озёрах Беларуси отмечается тенденция к более раннему наступлению этих дат (на одну-две недели), при этом продолжительность весенних ледовых явлений на водоёмах Белорусского Поозерья существенно не изменилась, а на озёрах Полесья сократилась сроком от 3 до 7 дней. Комплексный анализ метеорологической информации позволил составить прогноз ледовой обстановки для озёр Беларуси на ближайшую перспективу с учётом сохранения тенденции потепления климата. В соответствии с прогнозом на территории Беларуси могут произойти изменения ледовой обстановки на рассматриваемых озёрных водоёмах в сравнении с периодом 1986-2007 гг.:
· даты начала осенних ледовых явлений и начала ледостава в целом по республике отодвинутся на более поздние сроки (на 2-6 дней), при этом их продолжительность увеличится также на 2-6 дней и составит от 6 до 20 суток;
· возможно произойдёт уменьшение величин максимальной толщины льда на 15-25 см, при этом её максимальные значения смещаются до 20-25 дней и фиксируются в третьей декаде февраля-первой декаде марта, тогда как раннее это было во второй-третьей декаде марта;
· сроки начала разрушения льда и окончания ледостава возможно сместятся на 5-7 суток;
· рост температуры воздуха и прогнозируемое уменьшение осадков сократит продолжительность ледостава на 3-10 дней, а период свободный ото льда увеличится на эти же сроки. Наиболее чётко эта тенденция отразится на глубоких и больших по площади озёрах [1, 4, 14, 23].
7. Экспедиционные исследования показали, что влияние льда на формирование береговой линии озёр весьма существенно. Величина массива грунта, изымаемая всплывающим льдом из тела литорали, составила от 0,061 до 0,116 м3/пог. м., при этом необходимо учитывать неоднородности грунта литорали. При подвижке льда с наступлением весны, под влиянием ветра, подо льдом формируются ветровые возмущения, которые создают подлёдные вдольбереговые течения со скоростями от 0,01 до 0,06 м/с и способствуют срезке грунта литорали за счёт выпахивания, формируя вдольбереговые экзарационные валы. Объём переработки береговых склонов изменяется от 1,5 до 2,3 м3/пог.м. Модель нарастания льда позволяет прогнозировать динамику формирования ледового покрова на озёрах Беларуси с использованием стандартной метеорологической информации, что особенно важно для озёр, на которых не проводятся специальные гидрологические наблюдения. [14, 21, 23].
8. Выделены 4 типа и 6 подтипов озёр по температурным различиям водной массы и характеру ледовой обстановки, на основании происхождения котловин, географического положения, морфологии и морфометрии: холодные, умеренно-холодные, умеренно-тёплые и тёплые, [1, 15, 16, 22].
Рекомендации по практическому использованию результатов
Результаты исследований внедрены в практику расчётных и научно-исследовательских работ ГУ «Республиканский гидрометеорологический центр», РУП «Белгипроводхоз», РУП «Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов», используются в учебном процессе при подготовке специалистов гидрометеорологического профиля Белорусского государственного университета.
На основании полученных результатов может быть проведена разработка методических и практических рекомендаций по комплексному использованию и охране озёр, а также прогнозированию качества воды различными организациями: Департаментом по мелиорации и водному хозяйству, Министерством спорта и туризма, а также специалистами в области использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в научных журналах
1. Кирвель, П.И. Генэзiс i марфалогiя Будавiчскай гляцыгеннай калдобiны / П.И. Кирвель, А.А. Новик // Вес. Беларус. дзярж. пед. ун-та. Сер. 3, Фізіка. Матэматыка. Інфарматыка. Біялогія. Геаграфія. - 2003. - № 2. - С. 137-140.
2. Кирвель, И.И. Ветравы рэжым над сажалкамi Беларусi / И.И. Кирвель, Ф.В. Саплюков, П.И. Кирвель // Вес. Беларус. дзярж. пед. ун-та. Сер. 3, Фізіка. Матэматыка. Інфарматыка. Біялогія. Геаграфія. - 2005. - № 4. - С. 61-63.
3. Кальмакова, Е.Г. Сучасная прасторавая структура бiягеннага сцёку рэк бассейна Нёмана / Е.Г. Кальмакова, П.И. Кирвель // Вес. Беларус. дзярж. пед. ун-та. Сер. 3, Фізіка. Матэматыка. Інфарматыка. Біялогія. Геаграфія. - 2006. - № 4. - С. 72-77.
4. . Кирвель, П.И. Особенности ледового режима озёр Беларуси / П.И. Кирвель // Вес. Беларус. дзярж. пед. ун-та. Сер. 3, Фізіка. Матэматыка. Інфарматыка. Біялогія. Геаграфія. - 2007. - № 3. - С. 59-65.
5. Волчек, А.А. Пространственно-временные изменения испарения с водной поверхности водоёмов Беларуси / А.А. Волчек, П.И. Кирвель, В.И. Мельник // Природ. ресурсы. - 2007. - № 4. - С. 14-24.
6. Волчек, А.А. Прогнозирование колебаний испарения с поверхности водоёмов Беларуси / А.А. Волчек, П.И. Кирвель // Вестн. Белорус. гос. ун-та. Сер. 2, Химия. Биология. География. - 2008. - № 2. - С. 86-93.
7. Kirvel, P.I. The spatial and temporary evaporation changes from the Belarus water reservoirs / P.I. Kirvel // Acta Geographica Silesiana / Uniw. Њl№ski, Wydz. Nauk o Ziemi. - Sosnowiec, 2009. - № 5. - P. 5-11.
8. Волчек, А.А. Пространственно-временные колебания температуры воды озёр Беларуси в условиях изменяющегося климата / А.А. Волчек, П.И. Кирвель, В.И. Мельник // Вестн. Брест. гос. техн. ун-та. - 2009. - № 2: Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика, экология. - С. 28-34.
Статьи в сборниках научных трудов
9. Кирвель, П.И. Некоторые особенности термического режима озёр Полесского региона / П.И. Кирвель // Прыроднае асяроддзе Палесся: асаблiвасцi i перспектывы развiцця : зб. навук. прац : у 2 т. / рэдкал.: М.В. Міхальчук (адк. рэд.) [і інш.]. - Брэст, 2006. - Т. 2. - С. 467-472.
10. Волчек, А.А. Трансформация гидрологического режима озёр Белорусского Полесья и мероприятия по их оздоровлению (на примере оз. Червоное) / А.А. Волчек, П.И. Кирвель // Теория и практика восстановления внутренних водоемов : сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф., Санкт-Петербург, 15-18 окт. 2007 г. / Ин-т озероведения Рос. акад. наук ; отв. ред.: В.А. Румянцев, С.А. Кондратьев. - СПб., 2007. - С. 55-62.
11. Кирвель, П.И. Закономерности формирования температурного режима озёр Беларуси в зависимости от водности года / П.И. Кирвель // Вопросы естествознания : сб. науч. ст. / Белорус. гос. пед. ун-т ; редкол.: М.Г. Ясовеев [и др.] ; отв. ред. Ф.Ф. Лахвич. - Минск, 2008. - Вып. 2. - С. 79-84.