Термоклин и факторы, влияющие на его образование Термоклин, или слой температурного скачка — слой воды, в котором градиент температуры резко отличается от градиентов выше- и нижележащих слоев. Возникает при наличии неперемешивающихся слоёв воды с разной температурой. Может иметь мощность от нескольких метров до десятков метров.
Подразделяется на сезонный и глубоководный. Сезонный термоклин возникает и разрушается в течение годового хода температуры, например, при таянии льдов или увеличении стока тёплых вод в море. Обычно располагается на глубинах не более 200 метров. Глубоководный существует постоянно, охватывая толщу воды до 2000 метров.
По сути, термоклин – средний слой воды с переменной температурой, разница на верхней и нижней границе которого может достигать десяти градусов. Образуется он из-за воздействия трех природных факторов:
солнечного нагрева;
ветра;
смены дня и ночи.
Прежде чем объяснить сезонную картину этого процесса, рассмотрим одну из уникальных аномальных особенностей воды.
Вода сжимается при охлаждении до тех пор, пока её температура не достигнет +4°С. При дальнейшем понижении температуры вода начинает расширяться. То есть самой плотной и тяжёлой вода пресноводных водоёмов становится примерно при +4°С, когда 1 см3 имеет массу 1 г. Поэтому зимой, остыв до +4°С, она опускается на дно водоёма и в течение всей зимы не замерзает. Благодаря этой аномалии животный мир пресных водоёмов в зимнюю пору не погибает. Такое распределение температуры воды по вертикали в зимний период, когда у поверхности она около 0°С, а у дна – выше, называется обратной температурной стратификацией (- разделение водной толщи водоёма на слои различной плотности, температуры или различного химического состава примесей.).
Во время теплого времени года через поверхность воды проникает увеличенное количество солнечного света. Он преобразуется в тепловую энергию, и верхний слой воды начинает медленно нагреваться. Как только воды достигает температуры окружающего воздуха, она начинает расширяться. По сути, расстояние между молекулами разогретой воды больше, чем у холодной воды. Такое расширение приводит к тому, что плотность воды падает. Соответственно падает и ее вес. Как? Количество молекул воды остается тем же самым, но теперь они распределены в большем объеме.
Солнце не может прогреть более глубокие слои воды до той же температуры, до которой нагревается вода у поверхности. Эта более холодная, более плотная вода фактически тяжелее, чем поверхностные слои. Эта разница в весе и приводит к формированию термоклина. Не смешиваясь, теплые водные массы поднимаются над более плотными холодными слоями, образуя границы резких перепадов температуры. Можно сказать, что теплая вода плавает на поверхности холодной воды.
Теперь рассмотрим влияние ветра. Под его воздействием в верхнем слое вода перемешивается и выравнивается по температуре. В то же время на придонный горизонт его воздействие нулевое, там остается так же холодно. Между слоями остается тонкая полоска воды с переменной температурой, постоянно уменьшающейся с глубиной. Именно этот горизонт ученые и называют термоклином.
В водоемах, на которых влияние ветра минимально: крутые берега, густая растительность, – термоклин практически никогда не образуется.
Также отсутствует термоклин и в неглубоких прудах и заливах, где ветровое перемешивание воздействует на всю толщу воды и температурное расслоение не наблюдается.
Таким образом, в летнем водоеме мы наблюдаем такую картину:
Сначала идет верхний, самый теплый слой, с примерно выровненной по толщине температурой.
Затем расположен тонкий пограничный слой – термоклин, в пределах которого температура резко изменяется от теплой наверху к холодной внизу.
Нижний, наиболее глубокий и холодный слой, в котором температура равномерно падает с увеличением глубины.
Рис. 2. [4] Верхний слой ученые называют эпилимнионом, термоклин – металимнионом, нижний – гиполимнионом. В переводе с греческого языка эти термины означают:
верхнеозерье;
среднеозерье;
нижнеозерье.
Рис. 2. Принципиальная схема образования сезонного термоклина. [5] С наступлением более холодной погоды имеет место противоположный эффект. Нехватка солнечного тепла вынуждает разогретый поверхностный слой воды отдавать тепловую энергию обратно окружающему воздуху. Эта вода становится более плотной и фактически погружается на уровень, находящийся непосредственно под ней.
Этот феномен известен как водоворот (overturn) и часто отмечается холодноводными дайверами, как предвестник в изменении режима термоклинов водоема. Водовороты часто продолжаются до тех пор, пока сохраняется разность температур между соседними слоями воды.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что термоклин очень подвижен, и определить его расположение «на глазок» невозможно. Нужно производить постоянные измерения водяным термометром или использовать эхолот с термоиндикацией.
Список литературы https://ru.wikipedia.org/ wiki/Термоклин
