Как классифицируется озеро Иссык-Куль по термическому режиму и вертикальному водообмену?

По классификации Ф.А.Фореля Иссык-Куль относится к теплым мономиктическим озерам тропического типа.
Принципу географической зональности лучше соответствует классификация озер, предложенная С.Иосимурой. По этой классификации озеро Иссык-Куль, в котором температура никогда не бывает ниже температуры наибольшей плотности, годовой ход поверхностной температуры воды велик, вертикальный температурный градиент большой и существует один период циркуляции в зимний период, относится к субтропическому типу. Мелководные районы Тюпского и Рыбачинского заливов, где водная масса два раза в год осенью и весной- приобретает температуру наибольшей плотности (2,75 о ), могут классифицироваться как димиктические озера умеренного типа с полной циркуляцией вод 2 раза в год.

На каких широтах располагаются теплые мономиктические озера?

В Японии мономиктические озера, к которым относится Иссык-Куль, не встречаются севернее широты 36 о, а в Северной Америке -севернее широты 40 о. В Альпах, испытываю-щих большое влияние средиземноморского климата, незамерзающие мономиктические озера расположены на больших широтах. Например, в Фирвальдштедском озере, расположенном на широте 47 о, минимальная зимняя температура составляет 4,3 о ,а в Лугано, лежащем на широте 45 57, -5,2 о.
В незамерзающем Иссык-Куле, расположенном на широте 42 о 301, зимние температуры воды в центре озера не опускаются ниже 4,0 о даже в аномально холодные зимы. В Азии Иссык-Куль является единственным мономиктическим озером, лежащим на столь высоких широтах. Своеобразие термического режима Иссык-Куля определяется его орографической замкнутостью и теплозапасами, аккумулируемыми в огромной массе воды озера.

Какими параметрами характеризуется волнение воды?

Вызванные ветром, колебательные движения поверхностного слоя воды в водоемах в виде волн, называется волнением. Волны регулярны и имеют некоторые общие характеристи-ки -длину, высоту и период. Длина волны представляет собой расстояние между гребнями или подошвами волн; высота волны -это вертикальное расстояние от подошвы до гребня; период равен времени между моментами прохождения двух последовательных гребней (или подошв) через одну и ту же точку. Волновое движение можно характеризовать понятием фазовая скорость, определяемым как частное от деления величины пройденного расстояния на время пути, или длины волны на ее период.

Каковы параметры волнения на озере Иссык-Куль?

Диапазон изменения параметров волнения в озере Иссык-Куль очень широк. Рябь -это волны, которые возникают под воздействием слабого ветра на ранее спокойную поверхность озера, их высота измеряется несколькими сантиметрами, а период составляет менее 1 с. На установленной в 2,5 км от мыса Кара-Булун на глубине 10 м волномерной максимально-минимальной вехе, после штормовых западных ветров со скоростью более 20 м/с была зарегистрирована высота волны 4 м. Для сравнения: в океане высота волны достигает 15 м.

Какими факторами определяется высота волн?

Высота волн зависит от скорости ветра, длительности его действия и разгона волн -расстояния, на котором ветер продолжает действовать на бегущую волну. При любой скорости ветра достигается некое равновесное состояние, называемое полностью развитым волнением, когда энергия, передаваемая ветром волнам, равняется энергии, теряемой при разрушении волн. Но для того, чтобы образовалось полностью развитое волнение, ветер должен дуть продолжительное время и на большом пространстве. Так например, 4-балльный ветер создает максимально возможное для него волнение только при разгоне 170 км, то есть несколько меньше максимальной длины озера Иссык-Куль, равной 178 км, и при продолжительности волнения не менее 7,2 часов. Максимальную высоту штормовых волн в море расчитывают по формуле H = 0,45 F1/2, где H -высота волны в метрах, F -разгон волн в милях. Эта формула применима для расчета примерной высоты штормовых волн и в глубоководном озере Иссык-Куль.

Что такое шкала волнения?

Так называется, сохранившаяся со времен парусного флота,система глазомерной оценки состояния водной поверхности океанов морей и озер при ветре различной силы. Шкала состояния водной поверхности в баллах (от 0 до 9) содержит характеристики внешнего вида водной поверхности, создаваемые ветром различной силы. Отмеченная приборами высота волны на Иссык-Куле, равная 4 м, соответствует волнению в 7 баллов по глазомерной шкале.

Что такое зыбь?

Если ветер, вызвавший волнение, стихает, то ветровые волны постепенно преобразуются в зыбь -волны по форме близкие к теоретической трохоидальной волне. Зыбь при полном отсутствии ветра и дополнительных волн называется мертвой зыбью.
Обычно в открытых водоемах зыбь не представляет большого неудобства для судовождения. Однако, у берегов при соответствующей их конфигурации и рельефе дна она может причинить большие неприятности. Так, в январе 1913 г. в порту Касабланка на атлантическом побережье Марокко зыбь разбила несколько комерческих судов и повредила причальные сооружения. Исследования показали, что зыбь, приходящая на Марроканское побережье, образуется при прохождении циклонов между Исландией и Ирландией.
Высокие волны зыби с большим периодом на озере Иссык-Куль можно наблюдать после штормовых западных ветров на полуостровах Кара-Булун и Сухой хребет.

Чем отличается зыбь от ветровых волн?

Ветровые волны являются вынужденными. Они неправильной формы и напоминают ряд холмов с более пологим наветренным и более крутым подветренным склонами. Зыбь является свободными волнами, создающимися в результате или преобразования ветровых волн после того, как ветер стихнет, или же в результате выхода волн из области их возникновения. Обычно более длинные волны нагоняют более короткие и поглощают их. Этот процесс особенно ярко выражен после прекращения ветра, так как при этом не происходит образование новых более коротких волн. Как следствие этого длина зыби и ее период обычно значительно больше, чем у ветровых волн. Так, например, период вынужденных ветровых волн на Иссык-Куле редко превышает 2 с, а период зыби иногда превосходит 4 с. При таком периоде длина волны зыби составляет 25 м. Для сравнения: французским офицером Моттец в Атлантическом океане наблюдалась волна зыби длиной 824 м и с периодом 23 с.

Какова глубина распространения волн?

Расчеты показывают, что на глубине, равной длине волны, высота волны составляет 1/535 высоты волны на поверхности. Считается, что на глубине, равной половине длине волны, волнение практически отсутствует. На Иссык-Куле на подводном продолжении полуострова Кара-Булун в прибрежной зоне до глубины 10 м на песчаном дне с рельефными знаками ряби водная растительность, свидетельствующая о глубине воздействия волн на дно, не произрастает. Вероятно, это связано с тем, что волнение с длиной волны более 20 м здесь имеет большую повторяемость.
В морских условиях известны случаи, когда подводные лодки при лежании на грунте на глубине 50-60 м во время шторма испытывали бортовую качку в 6-7 о.

Что такое забурунивание?

Забуруниванием называют частичное разрушение волны на мелководье путем опрокидывания верхней части ее гребня на расположенную впереди ложбину. По теории В.Манка глубина опрокидывания одиночных волн равна 1,28 их высоты. В отличие от прибоя, в котором опрокидывание гребней происходит у берега, буруны наблюдаются над мелями (банками), удаленными от берега. Океанолог Ю.В.Шокальский отмечал явление за-бурунивания в Средиземном море, у берегов Сирии, на банках с наименьшей глубиной 84 м.
В озере Иссык-Куль забурунивание ветровых волн и зыби хорошо наблюдается на отмелом берегу полуострова Кара-Булун. Здесь во время сильных штормов можно наблюдать 5 линий забурунивания, обозначающих пространственное положение мелей в виде подводных песчаных валов и развалов плит песчаника.

Что такое внутренние волны?

Это волны, возникающие на поверхности раздела между двумя слоями жидкости, отличающимися друг от друга по плотности. Если теплая вода лежит на более холодной и, следовательно, более плотной, то между ними возникает граница раздела, аналогичная границе между атмосферой и водной поверхностью. Так как разница в плотности слоев воды значительно меньше разности плотности воздуха и воды, высота внутренних волн значительно превосходит высоту поверхностных волн и может достигать сотен метров. По происхождению внутренние волны подразделяются на возникающие в результате трения при движении слоев друг относительно друга и в результате волнового движения, создаваемого в поверхностном слое.

Что такое мертвая вода?

С внутренними волнами связано так называемое явление мертвой воды. Для создания этого явления необходимо наличие очень резкого слоя раздела, расположенного несколько ниже киля судна. В таком случае при движении судна создаются не только карабельные волны обычного типа, но и волны на поверхности раздела, вследствие чего сопротивление движению судна сильно увеличивается. Суда, идущие малым ходом, попав в мертвую воду, внезапно теряют ход, а при выходе из мертвой воды сразу набирают ход, как будто отдают швартовые, до тех пор их удерживающие. Парусные и буксируемые суда в мертвой воде сбиваются с курса и перестают слушаться руля. Поверхность озера при следовании судна по мертвой воде в штиль приобретает необычный вид. За кормой значительно увеличиваются поперечные волны, а впереди судна появляется одиночная волна, которую судно как бы толкает впереди себя. При прохождении судна по мертвой воде возникают волны очень похожие на волны при следовании по мелководью.
На озере Иссык-Куль явления мертвой воды знакомы водителям парусных и самоходных судов с большой осадкой. Они отмечаются в период ярко выраженной температурной стратификации (июль-август), когда резкий слой раздела вод различной плотности расположен не далеко от поверхности озера.

Что такое сейши?

Сейшами (от французского seiche) называют стоячие волны в озере или его заливах и бухтах. Они представляют собой периодические колебания всей водной массы вокруг одной или нескольких узловых линий без распространения профиля волн по поверхности, в результате чего у берегов наблюдаются длиннопериодные колебания уровня, незаметные на глаз, но отчетливо регистрируемые самописцами уровня. Сейши возникают под влиянием разности атмосферного давления на акватории озера, а так же сгонов и нагонов воды.

Чем вызвано появление сейш в озере Иссык-Куль?

На озере Иссык-Куль основным фактором, вызывающим образование сейш, являются штормовые западные ветры. Силой и продолжительностью этих ветров определяется величина сгона воды в заливе Рыбачий. Здесь зарегистрированы сгоны 35-40 см при скоростях ветра 25-30 м/с. Как правило, после прекращения ветров, как реакция на перекос уровня, возникают свободные колебания уровня вокруг одной или нескольких узловых линий, затухающие под влиянем сил трения. Продолжительность таких колебаний составляет в отдельных случаях 3-5 суток.

Сейши каких периодов отмечаются на Иссык-Куле?

Продольная одноузловая сейша с периодом 1 ч 56 мин была зарегистрирована самописцами уровня “Валдай” на противоположных концах озера на гидрологических постах Рыбачье и Тюп. Сейша с периодом 1 ч 41 мин, регистрируемая на посту Рыбачье и постах Сухой хребет и Койсары, расположенных у входа в Джыргаланский залив, является продольной одноузловой сейшей открытого озера. Сейша с периодом 1 ч 20 мин хорошо регистрируется на посту Койсары. Сейша с таким же периодом, возникшая после сильного восточного ветра, была отмечена в 1932 г. инженером Г.П.Попченко. В это же время на западе озера в Рыбачье никаких характерных колебаний уровня не было, что свидетельствует о местном происхождении сейши. Сейша с периодом 55 мин, регистрируемая на посту Рыбачье, является двухузловой сейшей открытого озера. Сейща с периодом 30 мин, отмечаемая на крайнем западе и востоке озера, является четырехузловой по длинной продольной оси озера.
Кроме перечисленных, стоячих волн различных периодов на постах Чолпон-Ата, Григорьевка, Тамга и Тон, расположенных на побережье средней части озера, в июле-сентябре прослеживаются колебания уровня с периодом около 16 часов. В июле 1982 г. колебания уровня с таким периодом отмечались на посту Григорьевка в течение 15 дней подряд, а на посту Чолпон-Ата -течение 19. Колебания уровня столь большого периода обнаруживаются только на таких крупных водоемах с малыми глубинами, как Арал и Балхаш. Возникновение долгопериодных колебаний уровня на Иссык-Куле, возможно, связано с бризовой циркуляцией атмосферы, ярко выраженной в период максимального нагревания воды озера. Мощный бриз, гомотермия в поверхностных слоях и резкий скачок плотности в термоклине, выполняющий роль второго дна, способствуют возникновению сложной колебательной системы, в которой узловая линия образует кольцевую структуру в центральной части озера.

Какими течениями сопровождаются сейши?

Периодические колебания уровня воды при сейшах сопровождаются градиентными течениями, обусловленными разностью уровня воды в различных частях озера. При амплитудах одноузловой сейши 15-20 см скорости движения воды составляют всего 2,8-3,8 см/с. Но вследствие того, что эти течения являются градиентными, они охватывают всю водную толщу вплоть до максимальных глубин.

Появляются ли сейши при землетрясениях?

Предположение о влиянии подземных толчков на возникновение сейш в Иссык-Куле не подтверждается. Так, 25 марта 1978 г. в 3 часа 05 минут местного времени произошло Сары-Камышское землетрясение силой 7 баллов в эпицентре, расположенном в 60 км к востоку от озерного гидрологического поста Койсары. На посту после толчка произошло смещение записи самописца уровня в сторону понижения на 30 мм. Отметка репера поста также уменьшилась после землетрясения на 30 мм. На посту Григорьевка, более удаленном от эпицентра, запись самописца сместилась в сторону падения уровня на 3 мм. Остальные посты зафиксировали подземный толчок вертикальным росчерком пера без смещения записи. После землетрясения ход уровня не изменился и сейши не возникли. Это, вероятно, связано с тем, что при землетрясениях частота сейсмических колебаний слишком высока, чтобы попасть в резонанс с сейшевыми колебаниями воды в озере.