Введение в физическую лимнологию. Лекция-3

Zm
dZ
Zv
ρz
A0
Стабильность Шмидта (ST) – минимальная работа, необходимая для выравнивания плотности в водоеме при адиабатическом перемешивании
Количественная характеристика
стратификации (=устойчивость к перемешиванию)
Fтяж= ρ ΔV g
Fарх = ρz ΔV g
A = (Fтяж –Fарх ) Δz
Δz
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Потенциальная энергия стратификации =
стабильность Шмидта
(Schmidt stability):
Где:
A0 - площадь поверхности озера;
z-глубина;
Zg,z- глубина центра масс озера
Zm – максимальная глубина озера
ρz (T, K25)– плотность воды на глубине z;
ρ – средняя плотность;
Az – площадь на глубине z.
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3

Высокая
потенциальная энергия
стратификации
(Лето)
Низкая
потенциальная энергия
стратификации
(Зима)
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Стабильность Шмидта (ST) в озере Шира

Potential energy of stratification
(= Schmidt stability) for 2003-2017
In 2004-2008 the winter stability was higher
After 2008 the winter stability was close to zero
Rogozin et al., 2017, Limnologica, Vol.66, P.12-23.

Winter CTD profiles for 2003-2017:
In 2004-2008 the winter profiles were stable = gradient of salinity
After 2009 the winter profiles unstable: no gradient
Rogozin et al., 2017, Limnologica, Vol.66, P.12-23.

Water level of Lake Shira for 2003-2017
In 2003-2007 the water surface level was increasing
Meromixis was stable
After 2008 the surface level was constant
Rogozin et al., 2017, Limnologica, Vol.66, P.12-23.
Meromixis was weak
Stable meromixis
Unstable meromixis
sensitive to weather conditions

Вертикальные распределения солености, измеренные в летние периоды 2003-2005 гг
(сплошные линии), и рассчитанные для гипотетического случая, если бы не было
дополнительного притока воды (пунктирные линии) (см. также рис.7).
Δh – прирост уровня воды от зимы к лету, ΔST – разность между ST,
рассчитанным для измеренного и гипотетического профилей
(из Rogozin et al., 2017b).

Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Стабильность Шмидта (ST) в озере Шунет

Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
N2 = - (g/ρ)∂ρ/∂z,
где ρ – плотность воды
Z – глубина
N - частота Бранта-Вяйсяля:
Brunt-Väisälä frequency,
stability frequency, buoyancy frequency
[rad s-1]
Стабильность водной толщи зависит от градиента плотности:
N2
ρ
При N2 < 0
водная толща стабильна

Зима
S
T
H2S
Лёд
Rogozin DY, Genova SN, Gulati RD and Degermendzhy AG Aquatic Ecology, 2010, V.44, No.3, P.485-496
Монимолимнион
Редокс-зона
Соленость, температура
Глубина
Миксолимнион
Max (g/ρ)Δρ/Δz
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Соленость, температура
Глубина
S
T
H2S
Rogozin DY, Genova SN, Gulati RD and Degermendzhy AG Aquatic Ecology, 2010, V.44, No.3, P.485-496
Монимолимнион
Редокс-зона
Эпилимнион
Миксолимнион
Весна
Max (g/ρ)Δρ/Δz
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

S
T
H2S
Rogozin DY, Genova SN, Gulati RD and Degermendzhy AG Aquatic Ecology, 2010, V.44, No.3, P.485-496
Эпилимнион
Монимолимнион
Редокс-зона
Миксолимнион
Соленость, температура
Глубина
Лето
Max (g/ρ)Δρ/Δz
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

S
T
H2S
Rogozin DY, Genova SN, Gulati RD and Degermendzhy AG Aquatic Ecology, 2010, V.44, No.3, P.485-496
Эпилимнион
Монимолимнион
Редокс-зона
Миксолимнион
Соленость, температура
Глубина
Осень
Max (g/ρ)Δρ/Δz
Введение в физическую лимнологию. Лекция-3
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016