Озеро байкал. Как часто происходит обмен воды в Байкале? Чем определяется максимальная высота волн

Отчего возникают волны?

Волны в озере возникают от воздействия ветра на воду, от перепада атмосферного давления на разных участках котловины, от землетрясений, от приливов, от подводных вулканических извержений, от движущихся судов и других внешних сил.

Кто впервые измерил максимальную высоту волн в Байкале?

В 1871 г. Б. И. Дыбовский и В. А. Годлевский определили максимальную высоту волн от горизонта льда, она оказалась равной 4 м. Свои наблюдения авторы проводили у берега. Наибольшая высота инструментально измеренных волн в открытом Байкале также достигает 4 м. Во время шторма от ЮЗ ветра (култук) в Северном Байкале 10 августа 1975 г. волны достигали высоты более 6 м. Пароход «Комсомолец» - бывший средний рыболовецкий траулер -полностью скрывался между гребнями волн.

Чем определяется максимальная высота волн?

Она зависит от скорости ветра, длительности его действия и разгона - расстояния, на котором ветер продолжает действовать на бегущую волну. Обычно принято считать, что в море высота волн, выраженная в метрах, составляет не более половины скорости ветра, выраженной в узлах, хотя отдельные волны могут быть и выше. В глубоких пресноводных озерах эта зависимость почти такая же.

Как зависит максимальная высота волн от разгона?

До определенных пределов чем больше разгон, тем выше волны. Если разгон превышает 1000 миль, высота волн не будет заметно увеличиваться. Максимальную вы

соту штормовых волн в море рассчитывают по формуле Н = 0,45 V F, где Н - высота волн в метрах, F - разгон волн в милах. Эта формула с несколько меньшим коэффициентом применима для расчета примерной высоты штормовых волн и в пресных глубоких водоемах (Н = 0,3 V F).

Как перемещаются волны?

Когда смотришь на волны, то кажется, что массы воды движутся поступательно, иногда со значительной скоростью. На самом деле частицы воды совершают круговое движение. Перемещается форма воды, сами же частицы смещаются лишь незначительно. В этом легко убедиться, наблюдая за поведением поплавка на волне. Хорошей имитацией волн может служить колебание хлебного поля при ветре.

Почему труднее оценить высоту волн с движущегося судна?

Даже опытному наблюдателю трудно определить на глаз высоту волны с движущегося судна из-за отсутствия фиксированного уровня отсчета. При этом высоту волны легко переоценить, так как при ее подходе нос судна погружается в воду. Чаще всего ошибаются в сторону завышения высоты волн, так как при этом подсознательно к амплитуде волн добавляют и амплитуду килевого качания корабля.

Почему опрокидываются гребни волн?

Основание волны тормозится, так как встречает сопротивление частиц воды, движущихся навстречу волне. Гребень же, то есть вершина, не имея сопротивления, движется практически быстрее основания; кроме того, на него действуют завихрения воздуха, поэтому он наклоняется в сторону движения и в конце концов опрокидывается.

Почему волны прибоя обычно почти параллельны берегу?

Волны подходят к берегу под различными углами в зависимости от направления ветра. Но когда они достигают мелководья, то ближний к берегу край волны тормозится о дно сильнее, чем край дальний, и волна постепенно разворачивается параллельно берегу.

Воздействуют ли волны на дно глубокого озера?

С глубиной волновые движения быстро затухают и не оказывают воздействия на дно глубоководных районов. Считается, что на глубине, равной половине длины волны, волнение практически отсутствует. Вместе с тем, волны оказывают значительное воздействие на дно, где глубина меньше половины их длины. Ученый А.Н. Уолтон-Бостон писал: «Волна встает на дыбы, как только почувствует, так сказать, почву под ногами - дно, а затем летит кувырком, разбиваясь на прибрежной отмели или рифах».

Над какой глубиной происходит опрокидывание волн (забурунивание) ?

У берегов оно начинается там, где глубины оказываются близкими к половине длины волн наката. В открытом Байкале забурунивание зависит от силы ветра. При скорости его 7-8 м/с на вершинах волн начинают образовываться барашки, а при более сильном ветре (10-12 м/с и более) забурунивание происходит почти на всех волнах.

Как образуются ветровые волны?

При скорости ветра менее 1 м/с на спокойной поверхности озера образуются волны ряби, или так называемые капиллярные волны. При усилении ветра до 4-5 м/с они возрастают и превращаются в гравитационные волны -более крупные и заметные колебания водных частиц. Когда скорость ветра достигает 7-8 м/с, на вершинах волн начинают образовываться барашки.

Что происходит с волнами после того как стихает ветер?

Они становятся более плавными и пологими, уменьшается их высота. Изменения эти происходят постепенно, и волны, становящиеся зыбью, продолжают свое движение, пока не достигнут берега. При этом они могут проделать путь в тысячи миль.

В течение какого срока после прекращения ветра происходит затухание волнения на Байкале?

Это зависит от того, каким ветром оно вызвано. Волнение, вызванное продольными ветрами (вдоль котловины озера), такими как култук, баргузин, верховик, после прекращения ветра затихает в течение полусуток. Волнение, вызванное местными (долинными) бризовыми ветрами, затухает через 2-3 часа после их прекращения. Однако на Байкале такого четкого расчленения ветров почти не бывает, особенно в осенне-зимнее время. В этот период ветры, сменяя друг друга, могут дуть в течение недели и более.

Можно ли кататься на прибойной волне на лодке?

Довольно часто небольшие лодки могут двигаться вместе с прибойной волной в море, где волны более пологие и длинные.

В Байкале подобные эксперименты с весельными лодками обычно кончаются неприятностями, так как лодки заливает набегающими и опрокидывающимися гребнями волн. На быстроходных моторных лодках, которые имеют скорость, равную или близкую скорости наката волн, это удается делать сравнительно легко, но только опытным водителям.

Какова энергия волн, обрушивающихся на берег?

В разных районах Байкала она различна и колеблется в пересчете на метрическую систему от 5-6 млн. т/м (тон-но/метр) на 1 пог. м берега до 20 млн. т/м и более в год. Кинетическая энергия волн огромна. При ударе о берег волны высотой 1 м на одну милю побережья, с периодом 10 с, развивают мощность более 35 тыс. л. с., или около 19 л. с. на 1 м берега. Вдоль Кругобайкальской железной дороги волнами неоднократно разрушались мощные (до 3 м толщиной) железобетонные берегоукрепительные сооружения.

Известна гигантская разрушительная сила морских волн. На побережье Шотландии, например, волны выломали из пирса и передвинули сцементированный каменный блок весом 1350 т. Через пять лет был снесен поставленный взамен прежнего пирса блок весом 2600 т. Сила прибоя при ударе волн в этом месте побережья оказалась 29 т/м2. На побережье Орегона волны забросили обломок скалы весом 60 кг на крышу маяка, расположенную на высоте 28 м от уровня моря.

Какого размера гальку могут перемещать волны?

Береговые валы на Байкале высотой до 3 метров часто сложены мелкими валунами до 20-25 см в поперечнике - например, морской берег полуострова Святой Нос, юго-западный берег мыса Понгонье и др. Следовательно, волны могут не только перемещать, но и поднимать такие валуны на высоту до 3 м. На отдельных участках берегов, где происходит абразия ледниковых отложений, волны перемещают глыбы до 2-3 м3 - район к востоку от устья р. Переемной, губа Понгонье и др.

Что такое прибойные биения?

Иногда волны зыби, возникающие в различных штормовых районах, но имеющие приблизительно одинаковую длину, достигают берега одновременно. При этом их гребни могут накладываться друг на друга и образовывать волну большей высоты, чем они сами. Если же волны складываются так, что гребень одной волны совпадает с ложбиной другой, то они гасят друг друга. Медленное повышение и понижение уровня, наблюдаемое на мелководье за счет периодического взаимного усиления и ослабления волн различных систем, называется прибойным биением. На Байкале приходилось наблюдать в районе Танхоя и так называемую квадратную волну, или перекрестное волнение. Оно происходит также на мелководье. Два взаимно перпендикулярных направления волн четко пересекают друг друга, образуя своими гребнями квадрат.

Что такое внутренние волны?

Это волны, возникающие между слоями жидкости различной плотности. Если теплая вода лежит на более холодной и, следовательно, более плотной, то между ними

образуется граница раздела, аналогичная границе между водной поверхностью и атмосферой. Поскольку разница в плотности слоев воды значительно меньше разности плотности воздуха и воды, высота внутренних волн соответственно превосходит высоту поверхностных волн и может достигать сотен метров.

Для изучения внутренних волн на мелководных участках используют эстакады. В глубоководных районах их исследуют с помощью приборов, устанавливаемых на буйковых станциях или опускаемых с судна. Лучший метод исследования внутренних волн - установка группы буйковых станций с приборами, помещенными на различных горизонтах. Внутренние волны способствуют перемешиванию воды в Байкале.

Что такое мертвая вода?

В районах речного стока слой теплой пресной воды иногда лежит на более плотной водной массе — либо более холодной, либо соленой. В тех случаях, когда толщина этого верхнего слоя примерно равна осадке судна, винт на малом ходу возбуждает внутренние волны. При этом энергия, которая в обычных условиях расходуется на продвижение судна вперед, тратится на поддержание внутренних волн, и судно почти перестает двигаться. Явление «мертвой воды» исчезает уже при небольшом увеличении скорости. На Байкале чаще, чем в других местах, мертвая вода бывает в Селенгинском мелководье, обычно в июне, когда температура воды в Байкале еще достаточно низкая, а вода в Селенге уже успевает хорошо прогреться. При этом речная вода растекается по Байкалу и на протяжении от 1 до 7 км возникают слои мертвой воды. Такое явление возможно и в открытом озере. Летом, в штилевую погоду, когда температура воды в Байкале ниже 4 °С, а вода Селенги - 10-15 С, острова теплой воды реки мигрируют на поверхности на довольно значительные расстояния, иногда достигая истока Ангары.

Что такое цунами?

Этим японским словом называют морские волны сейсмического происхождения. Волны цунами вызываются подводными землетрясениями, извержениями вулканов и подводными оползнями. Они возникают, в основном, в глубоководных впадинах на окраине Тихого океана. На Байкале подводные землетрясения бывают довольно часто. Так, в августе 1959 г. произошло подводное землетрясение в районе средней котловины озера. Сила землетрясения в эпицентре, который был расположен под водой в 10-20 км от восточного берега Байкала, севернее дельты Селенги, достигала 9,5-10 баллов (по 12-балльной шкале). Это землетрясение относится к разрушительным, и его ощущали, например, в Иркутске, более чем в 200 км от эпицентра. Многие кирпичные дома дали трещины. В океане такое землетрясение, как правило, рождает цунами. Однако на Байкале волн цунами при этих землетрясениях не было отмечено. Правда, и службы цунами на Байкале нет. Но энергия волн бывает достаточной для рождения волн цунами. И если возникнет ситуация, при которой появятся цунами, высота их может достигать нескольких метров, в зависимости от района и рельефа прибрежного дна.

Что такое приливы?

Непрерывные периодические подъемы и опускания уровня моря, происходящие у побережий или в открытом море. У большинства побережий один прилив сменяется другим через 12 ч. 25 мин, но в некоторых местах период приливных колебаний может быть большим, например, на побережье Мексиканского залива он составляет 24 ч 50 мин. Подъемы и опускания уровня моря у побережий создаются очень длинными волнами: полной воде соответствует гребень волны, малой воде — подошва волны. Самые большие поднятия уровня воды в Байкале, вызванные приливами, достигают 3,2 см. Чаще всего суточные колебания уровня от приливов и отливов имеют амплитуду 2-3 см. Впервые вопросом о приливах на Байкале, по поручению Т. П. Кравца, занимался А. П. Екимов. Для этого были использованы мареограммы (лимниграммы) колебания уровня воды в Байкале. Такие данные за ряд лет были накоплены в магнитно-метеорологической обсерватории. Но их оказалось недостаточно. Было решено провести исследования с помощью экспериментальной физической

модели озера, которая и была построена в уменьшенном масштабе (по горизонтали 1:6000000, по вертикали 1:11000. Длина модели по тальвегу была 120 см, а средняя глубина - 6 см. Первые результаты были изложены в 1926 г. в трудах Иркутской магнитно-метеорологической обсерватории. Расширение исследований по распределению амплитуд приливной волны в разных точках акватории Байкала было выполнено И. А. Парфиановичем.

Позднее, уже в 1930-х гг., при разработке проекта Иркутской ГЭС, по просьбе лимнологической станции, ученые Т. П. Кравец и А. С. Топорец провели исследования распространения сейш на Ангаре. В результате была разработана теория распространения сейшевых волн по реке.

Отчего возникают приливы?

Причины приливов - взаимодействие Солнца, Луны и Земли. Наибольшее воздействие на приливы оказывает Луна. Когда Солнце, Земля и Луна располагаются вдоль одной прямой (что соответствует полнолунию или новолунию), действия Луны и Солнца взаимно усиливаются и возникают особенно высокие сизигийные приливы. Когда Солнце и Луна наблюдаются с Земли под прямым углом (при этом Луна находится в первой или третьей четверти), действия Луны и Солнца частично гасят друг друга, амплитуда прилива уменьшается. Такой прилив называют квадратурным. На Байкале сизигийный прилив достигает высоте 3,2 см, а квадратурный - около 2 см. Впервые связь приливов с Луной установил Аристотель. В 350 г. до н. э. он писал: «Говорят еще, что многие отливы в море всегда изменяются вместе с Луной и в некоторые определенные дни». Вскоре после начала новой эры римский ученый Плиний установил точное соответствие между фазами Луны и приливами.

Сколько длятся приливные сутки?

Приливными, или лунными, сутками называется время оборота Земли относительно Луны, иначе говоря, интервал между двумя последовательными прохождениями Луны через местный меридиан. Длительность средних приливных суток составляет примерно 28,84 солнечных часа.

Что такое дрейфовые течения?

Течения, вызванные, главным образом, ветрами. Проявляются они в поверхностных слоях воды и с глубиной быстро затухают; в Байкале прослеживаются до глубин 15-20 м. В навигацию такие течения вызывают смещение судов - их дрейф.

Что такое геострофические течения?

Стационарные течения, сохраняющие свои основные черты (положение, направление, скорость) в течение длительного времени. Они вызваны воздействием внешних факторов и отклоняющих сил вращения планеты. На Байкале эти течения охватывают как все озеро, так и отдельные котловины, и действуют в течение года. В океане к геостро-фическим течениям относят крупнейшие системы течений - Гольфстрим, Куросио, Перуанское и др. Эти течения переносят огромные массы воды, оказывают влияние на погоду, осадкообразование и др. В Байкале, главным образом, за счет этих течений водообмен между средней и южной котловинами достигает 80-90 км3.

Чем вызываются циркуляции вод в Байкале?

Ветром, приливами и отклоняющей силой вращения Земли, притоком воды из рек и стоком в Ангару, неравномерностью распределения атмосферного давления. На характер и скорость циркуляций влияют также глубины водоема, топография дна и очертания береговой линии. В котловине Байкала в осенне-зимний период преобладают продольные ветры (верховик, баргузин, култук), они усиливают межкотловинный перенос водных масс — общебайкальскую циркуляцию. Поперечные ветры (горная, шелонник) усиливают внутрикотловинную циркуляцию.

Зачем нужны сведения о глубинных течениях?

Для оценки масштабов перемешивания воды в пространстве и определения направления перемещения загрязнений, попадающих в водоем. В последние годы практикуется выброс и захоронение радиоактивных отходов в океаны. У ученых возникли опасения, что со временем

эти отходы снова будут вынесены на поверхность и в прибрежные районы. Для того, чтобы быть уверенными в безопасности или опасности подобных захоронений, также нужно знать глубинные течения океана.

Что представляет собой разрывное течение?

Сточное течение вод в виде локализованных струй, прорывающихся сквозь прибой от берега в сторону водоема. Возникает оно у наветренных берегов, куда доходят особенно высокие волны. Разрывные течения на Байкале возникают также при встрече вдольберегового потока с выступающими в озеро мысами или скалами, под влиянием которых течение изменяет направление и устремляется вразрез набегающей волне. Разрывные течения обладают достаточно большими скоростями и могут не только переносить обломочный материал из береговой зоны в озеро, но и размывать коренное дно.

До каких глубин распространяется ветровое перемешивание воды в Байкале?

До глубины 200-250 м. В этом поверхностном слое воды сосредоточено наибольшее количество живых организмов в Байкале и они наиболее продуктивны.

Как часто происходит обмен воды в Байкале?

В среднем водообмен в озере происходит за 383 года. Но так как внутри котловины Байкала также наблюдаются водообмен и перемешивание, при этом в каждую из котловин притоки приносят неодинаковое количество воды, то водообмен в них завершается за разные периоды. По распределению гелия и трития возраст глубинных вод (ниже 250 м) по последним данным оценивается для южной котловины примерно в 10 лет, средней - в 11 и северной - в 7,6.

Как прослеживают перемещение водных масс?

Пресные воды, где солевой состав незначителен, прослеживают по сочетанию цвета и температуры. Например, воды Селенги можно обнаружить в Байкале иногда за сотню километров от места их впадения в озеро по содержанию кислорода, трития, а также примесей антропогенного происхождения (загрязнений). Для этого используют и искусственные красители (флюоресцеин), изотопы‘золота и др.

Как определяют возраст воды?

Прямых определений возраста воды в Байкале пока что мало. В последнее время, наряду с изотопом С14, исследуют концентрацию трития в воде. Как известно, тритий рождается в атмосфере и с атмосферными осадками попадает в реки и водоемы. Период полураспада трития 12,46 года. По концентрации этого вещества и устанавливают возраст и распределение в озере речной воды. Косвенные исследования и определение по С14 позволяют высказать предположение, что максимальный возраст воды в озере около 400 лет. Но в каждой котловине он разный: в южной котловине - 66 лет, в средней - 132 года и в северной - 225 лет.

Что такое стагнация?

Это застойное состояние водоема. Когда в водной толще отсутствует энергичная вертикальная циркуляция и вода стратифицируется (расслаивается). Стратификация может быть по плотности, температуре, солености. При сформировавшемся слое скачка температуры в Байкале перемешивание воды происходит, главным образом, в верхних ее горизонтах, расположенных над этим слоем.

Что такое апвеллинг?

Это восходящие течения воды, возникающие при подходе глубинных течений к берегу (мелководью). Эти течения приносят к поверхности глубинные воды, богатые биогенными элементами - азотом, фосфором, кремнием и др., обеспечивая бурное развитие жизни в этих районах. На Байкале подъем к поверхности глубинных вод, богатых биогенными элементами, наблюдается у подветренных берегов при сгонно-нагонных ветровых течениях. Особенно четко прослеживается апвеллинг вдоль западных и северо-западных берегов Байкала. Хорошо заметен

в Лиственничном заливе, когда с движущейся вдоль берега лодки можно видеть крутые подводные склоны, уходящие вглубь.

Что такое даунвеллинг и где его можно наблюдать на Байкале?

В отличие от апвеллинга, характеризующего подъем глубинных вод к поверхности, даунвеллинг - это нисходящий поток водных масс, возникающий на границе раздела теплых и холодных вод. В океанах даунвеллинг (погружение холодных вод на большие глубины, где в придонных слоях они растекаются на большие расстояние и доходят до низких широт) наблюдается, например, в прибрежных районах Антарктиды. Даунвеллинг на Байкале особенно интенсивен на наветренных берегах, в период, когда температура поверхностных слоев воды близка к температуре наибольшей плотности. При этом происходит распространение в глубинные горизонты загрязненных поверхностных вод. Постоянной областью зарождения даунвеллинга или конвергентной зоны фронтов, или фронтогенеза, является область максимума прибрежных течений, где происходит смешивание прибрежных вод и вод открытого озера, их уплотнение при смешении и опускание. Скорости опускания вод в зимних условиях подо льдом, когда они минимальны, достигают 60-70 м в сутки. Даунвеллинг осуществляет вентиляцию придонных вод поверхностными, что очень важно для байкальской биоты. При летних и осенних штормах при скоростях ветра больше 40 м/с образование даунвеллинга в поверхностных слоях воды сопровождается образованием водоворотов, что опасно для небольших судов типа «Шокальского», затонувшего при подобных обстоятельствах

Байк а́ л – озеро в Азиатской части России, на юге Восточной Сибири, в Иркутской области и Республике Бурятии.

Якуты называют озеро «Бай-кõль» – «богатое озеро», отчего и произошло название озера, по Д.Н. Талиеву, автору первой научной книги о Байкале, изданной в 1933 г.

Байкал – самое древнее и самое глубокое в мире озеро с наибольшим объёмом пресной воды и с богатейшей фауной. Более половины видов – эндемики, т.е. не встречающиеся в других водоёмах мира. Ежегодно в Байкале воспроизводится около 60 км 3 маломинерализованной и исключительно прозрачной воды. Её удивительная чистота и полезные для организма человека свойства формируются в озере благодаря его очень замедленному водообмену и жизнедеятельности водных организмов уникального и разнообразнейшего состава микро- и макрофлоры и фауны.

Первое описание Байкала сделал в 1675 г.: «Лежит Байкал… в чаше, окружен каменными горами, будто стенами. Глубина его велика… дна не сыщут. А рыбы в Байкале всякии много, и осетры, и сиги, и иные…, и зверя нерпы в нем есть же много, только жилья около Байкала немного… Вода в нем зело чистая. А зимнею порой мерзнуть Байкал начинающе около крещеньева дни и стоит до мая месяца около Николина дни. Лед живет в толщину по сажени и больше, по нем ходят зимнею порою санями и нартами, однакожде зело страшно…, учиняются щели в ширину сажени по три и боле. Лед вскоре опять сойдется… с великим шумом и громом, будто пушки бьют, учинится в том месте вал ледяной…».

Первые научные сведения содержатся в работах, а также, в 1773 г. выдвинувшего предположение, что Байкал образовался в результате сильного землетрясения, впервые описавшего глубоководную рыбу голомянку, составившего первую карту озера и довольно точную карту Сибири от Енисея до Амура . Исследованием проблемы возникновения озера занимались (1889), В.А. Обручев, Н.А. Флоренсов (1960). В 1869–1877 гг. ссыльный профессор Варшавского университета зоолог Бенедикт Иванович Дыбовский с Виктором Годлевским предприняли попытку определить глубину Южного Байкала, они описали природные условия озера – его температуру, колебания уровня воды. Дыбовским выявлено более 100 видов живущих в озере бокоплавов, причём заметная их часть оказалась эндемиками. Им обнаружено два вида глубоководной рыбы – голомянки, живородность которой он установил впервые. Его труды по зоогеографии отмечены золотой медалью Русского географического общества.

Лимнологическое изучение Байкала начал Г.Ю. Верещагин в 1916 г. в составе экспедиции Байкальской комиссии Академии наук. В трёх рейсах пассажирского парохода «Феодосий» им не только была собрана коллекция водной фауны, но и выполнены первые гидрологические наблюдения, опубликованные им в 1918 г. В этом же году в пос. Коты начала работу гидробиологическая база Иркутского университета под руководством М.М. Кожова. В 1925 г. Г.Ю. Верещагин избран учёным секретарём Байкальской комиссии и организовал крупную экспедицию на озеро, в состав которой включил ботаника В.Н. Сукачева, гидролога Т.Ф. Форш и других специалистов. В Южном плёсе озера ими выполнены наблюдения на более чем 1200 станциях, из которых 130 – глубоководных (1000–1350 м), за температурой (более 1500 измерений), более 1600 химических анализов проб воды, отобраны и обработаны сотни проб, донных водорослей и. Изучен жизненный цикл голомянок, и впервые использованы данные комплексных наблюдений для изучения динамики водных масс в пресном озере. В следующие три года Г.Ю. Верещагин сформировал второй, северный отряд, в котором работали В.И. Жадин, С.И. Кузнецов, Н.С. Гаевская, ставшие классиками отечественной лимнологии. Они на гребной лодке исследовали Северный плёс Байкала и Малое море у острова Ольхон, а южный отряд – Средний, самый глубоководный плёс. Этими работами не только начато комплексное изучение экосистемы Байкала, но и положено начало в мировой лимнологии сочетанию экспедиционных и режимных стационарных наблюдений, базой которых стал пос. Маритуй, расположенный к югу от истока Ангары . Здесь в 1928 г. была создана Байкальская биологическая станция, позже преобразованная в Байкальскую лимнологическую станцию АН СССР. В 1930 г. её переместили в пос. Листвянку, к северу от истока Ангары. До 1944 г. её директором был Г.Ю. Верещагин, затем Д.Н. Талиев, а с 1954 г. директором и руководителем полевых исследований озера стал Григорий Иванович Галазий, по инициативе которого станция в 1961 г. реорганизована в . Ныне в нём занимаются научной работой почти 200 человек под руководством с 1987 г. академика РАН М.А. Грачёва. Большой вклад в познание внутриводоёмных процессов в Байкале внесли обобщившие многолетние наблюдения за температурой воды и теплообменом Л.Л. Россолимо и М.Н. Шимараев, за её динамикой В.И. Верболов, В.А. Кротова, Н.Г. Гранин, водными массами В.В. Блинов, оптическими свойствами П.П. Шерстянкин, за химическим составом воды К.К. Вотинцев, её газообменом с атмосферой И.Б. и К.Н. Мизандронцевы, за составом планктона М.М. Кожов, О.М. Кожова, Г.И Поповская.

Озеро вытянуто с северо-востока на юго-запад на 636 км в форме серпа шириной 25–79,5 км. Длина береговой линии более 2 тыс. км. Водная поверхность – на высоте 455,7 м над уровнем океана. Площадь акватории 31,5 тыс. км 2 (второе озеро России по площади после Каспийского моря), максимальная глубина 1642 м (самое глубокое озеро мира), объём воды 23 тыс. км 3 (наибольший запас озёрной воды, составляет 20% объёма пресных поверхностных вод на Земле). На Байкале более 20 островов, крупнейший из них Ольхон площадью свыше 700 км 2 , отделён от западного берега проливом Малое Море.

Впадина Байкала образовалась примерно 25 млн. лет назад в результате просадки трёх блоков горных пород. Одновременно возникли вдольбереговые хребты (Байкальский, Баргузинский, Хамар-Дабан) высотой более 2500 м. Рельеф дна древнейшего озера всей суши состоит из Северной котловины глубиной 889 м, Средней – 1642 м у восточного берега Ольхона, и Южной котловины – 1394 м в её центре. Между Северной и Средней котловинами – подводный Академический Хребет, над которым глубина уменьшается до 300 м. Он пересекает водоём от Ольхона до восточного берега у полуострова Святой Нос, вблизи которого вершины хребта образуют цепочку Ушканьих островов. Среднюю и Южную котловины разделяет подводная Селенгинская перемычка, глубина над которой постепенно уменьшается отлагающимися речными наносами. Байкал находится в сейсмически активной зоне с частыми землетрясениями силой до 6–10 баллов. В сильнейшее землетрясение в январе 1862 г. у восточного берега образовался залив, названный Провал, площадью около 200 км 2 и глубиной до 6 м. В подобное по силе землетрясение (август 1959 г.) с эпицентром в Средней котловине дно над ним опустилось на 15–20 м.

Резко континентальный восточносибирский климат в межгорной байкальской котловине смягчается благодаря громадной теплоёмкости толщи водной массы. Он отличается относительно тёплой зимой и прохладным летом, сильным увлажнением осадками склонов Хамар-Дабана (свыше 1200 мм в тёплую часть года) и большой продолжительностью солнечной погоды – до 2200 часов в год (больше, чем на горных курортах Кавказа). В ветровом режиме проявляются горно-долинные и бризовые циркуляции воздушных потоков. Особенно штормовая погода – в предзимье, когда выхоложенный воздух по горным долинам врывается с запада с ураганной скоростью до 40–50 м/с. Этот ветер называется «сарма», при нём волны достигают высоты 5,5 м и более. Продольные ветры называют «верховик» (с севера) и «култук» (с юга), а поперечные – «баргузин» в Среднем плёсе и «шелонник» – в Южном.

Байкал ежегодно полностью покрывается льдом. С октября замерзают мелководные заливы, в первой половине января – наиболее глубоководные акватории, начиная с Северного плёса. Лёд к марту достигает толщины 70–130 см – вдвое меньшей, чем на небольших сибирских озёрах. Ледяной покров взламывается обычно у мыса Большой Кадильный (западный берег Южного плёса) в конце апреля, полностью разрушается к середине мая, а в Северном плёсе – в первой декаде июня. Байкальский лёд очень прозрачен, и солнечный свет проникает до дна мелководий. В зимние ночные морозы лёд сжимается и трескается со звуком пушечных выстрелов. Образуются «становые щели» – трещины шириной до 1 м и более, называемые так потому, что многие из них возникают из года в год на одних и тех же участках, по-видимому, вследствие воздействия на лёд многоузловых. Наибольшее расчленение льда – над Академическим хребтом. В оттепели лёд расширяется, трещины сжимаются настолько, что лёд крошится и, выдавливаясь вверх, образует гряды «становых» торосов . Другая характерная особенность ледостава – на некотором удалении от берега вдоль подводных склонов происходит локальное подтаивание льда снизу и образование «пропарин». Их размер – до сотен метров в поперечнике, а возникновение – следствие выделения из дна глубинных газов. Они всплывают в несколько более тёплой воде, которая подтаивает снизу лёд. На участке слива байкальских вод в Ангару ранее ежегодно всю зиму была полынья , которой не стало после сооружения Иркутского гидроузла , приподнявшего уровень воды над порогом.

Площадь водосбора Байкала – около 570 тыс. км 2 , с него в озеро стекает более 300 рек . Крупнейшие из них – Селенга , Верхняя Ангара и Баргузин .

Основные притоки Байкала (большие и средние реки)

С целью сохранения для потомков уникальной экосистемы Байкала в 1999 г. принят и введён в действие Федеральный закон «Об охране озера Байкал», а с 2012 года реализуется федеральная целевая программа «Охрана озера Байкал» .

Разработана «Территориальная комплексная система охраны природы Байкала» (ТерКСОП). Громадная территория водосбора Байкала (кроме монгольской части бассейна Селенги) разделена на пять зон с разным режимом природопользования: жёстко-ограниченного (акватория озера прибрежные горные склоны трёх байкальских хребтов); ограниченного (водосборы Верхней Ангары, верховий Баргузина и других притоков восточного берега, включая верховья Хилка); регламентированного (остальной водосбор Хилка и Киренгу). В первой из этих зон Прибайкалья организованы пять особо охраняемых природных территорий – заповедники Байкальский у г. Танхой на южном берегу озера, Байкало-Ленский – истоки Лены и юго-западное побережье Северного плёса Байкала, Баргузинский с центром в поселке Давша и два национальных парка – Забайкальский на восточном побережье Северного плёса и Прибайкальский – остров Ольхон и западное побережье Среднего и Южного плёсов, а также созданы 24 заказника.

5 декабря 1996 года озеро Байкал было включено в Список всемирного природного наследия ЮНЕСКО. Байкал – один из немногих объектов мира, удовлетворяющих всем четырём критериям Списка:

1. выдающийся пример, представляющий основные этапы развития Земли, включая свидетельства древней жизни, значительные геологические процессы в стадии формирования форм рельефа, геоморфологических и физиографических элементов, имеющих важное значение;
2. выдающийся пример, представляющий экологические и биологические эволюционные процессы, развитие экосистем и наземных, речных, прибрежных и морских сообществ растений и животных;
3. природный феномен или территория исключительной эстетической значимости;
4. содержит места обитания наиболее представительных и важных для сохранения биологического разнообразия видов, включая те ареалы, где сохраняются виды, имеющие выдающееся мировое значение с точки зрения науки и сохранения, и находящиеся под угрозой исчезновения.

Происхождение озера Байкал

Существует около десятка возможных объяснений происхождения названия озера Байкал. Среди них наиболее вероятным считается версия происхождения названия озера от тюркоязычного Бай-Куль - богатое озеро. Из прочих версий можно отметить еще две: от монгольского Байгал - богатый огонь и Байгал Далай - большое озеро. Народы, жившие на берегах озера, называли Байкал по-своему. Эвенки, например, - Ламу, буряты - Байгал-Нуур, даже у китайцев было название для Байкала - Бэйхай - Северное море.

Эвенкийское название Ламу - Море несколько лет использовалось первыми русскими землепроходцами в XVII веке, затем они перешли на бурятское Байгал, путем фонетической замены немного смягчив букву «г». Довольно часто Байкал называют морем, просто из уважения, за буйный нрав, за то, что далекий противоположный берег часто скрывается где-то в дымке... При этом различают Малое Море и Большое море. Малое Море - то, что расположено между северным побережьем Ольхона и материком, все остальное - Большое море.

Вода Байкала

Байкальская вода уникальна и удивительна, как сам Байкал. Она необыкновенно прозрачна, чиста и насыщена кислородом. В не столь уж и древние времена она считалась целебной, с ее помощью лечили болезни. Весной прозрачность байкальской воды, измеренная с помощью диска Секки (белый диск диаметром 30 см), составляет 40 м (для сравнения, в Саргассовом море, которое считается эталоном прозрачности, эта величина равна 65 м). Позже, когда начинается массовое цветение водорослей, прозрачность воды уменьшается, но в тихую погоду с лодки дно видно на довольно приличной глубине. Такая высокая прозрачность объясняется тем, что байкальская вода, благодаря деятельности живых организмов, в ней обитающих, очень слабо минерализована и близка к дистиллированной.

Объем воды в Байкале около 23 тысяч кубических километров, что составляет 20% мировых и 90% российских запасов пресной воды. Ежегодно экосистема Байкала воспроизводит около 60 кубических километров прозрачной, насыщенной кислородом воды.

Климат Байкала

Климат в Восточной Сибири резко континентальный, но огромная масса воды, содержащейся в Байкале, и его горное окружение создают необыкновенный микроклимат. Байкал работает как большой термостабилизатор - зимой на Байкале теплее, а летом немного прохладнее, чем, например, в Иркутске, находящемся на расстоянии 70 км от озера. Разница температур обычно составляет около 10 градусов. Значительный вклад в этот эффект дают леса, произрастающие почти на всем побережье Байкала.

Влияние Байкала не сводится только к регулированию температурного режима. Из-за того, что испарение холодной воды с поверхности озера очень незначительно, облака над Байкалом образовываться не могут. Кроме того, воздушные массы, приносящие облака с суши, при переваливании прибрежных гор нагреваются, и облака рассеиваются. В результате большую часть времени над Байкалом небо чистое. Об этом говорят и цифры: число часов солнечного сияния в районе острова Ольхон - 2277 часов (для сравнения - на Рижском взморье 1839, в Абастумани (Кавказ) - 1994). Не следует думать, что солнце над озером светит всегда - если не повезет, то можно попасть на одну, а то и две недели отвратительной дождливой погоды даже в самом солнечном месте Байкала - на Ольхоне, но это бывает крайне редко.

Среднегодовая температура воды на поверхности озера +4°С. Вблизи берега летом температура достигает +16-17°С, в мелководных заливах до +22-23°С.

Ветер и волны на Байкале

Ветер на Байкале дует почти всегда. Известно более тридцати местных названий ветров. Это вовсе не означает, что на Байкале существует такое количество разных ветров, просто многие из них имеют несколько названий. Особенность байкальских ветров в том, что они почти все, почти всегда дуют вдоль берега и укрытий от них не так много, как хотелось бы.

Господствующие ветры: северо-западный, часто называемый горной, северо-восточные (баргузин и верховик, он же ангара), юго-западный (култук), юго-восточный (шелонник). Максимальная скорость ветра, зарегистрированная на Байкале, 40 м/с. В литературе встречаются и большие значения - до 60 м/с, но надежных свидетельств этому нет.

Где ветер, там, как известно, и волны. Сразу замечу, что обратное неверно - волна может быть и при полном безветрии. Волны на Байкале могут достигать высоты 4 метра. Иногда приводятся значения 5 и даже 6 метров, но это, скорее всего, оценка «на глаз», имеющая большую ошибку, как правило, в сторону завышения. Высота 4 метра получена с помощью инструментальных измерений в открытом море. Волнение наиболее сильно осенью и весной. Летом на Байкале сильное волнение бывает редко, и часто случается штиль.

География озера Байкал

Озеро Байкал находится на юге Восточной Сибири. В форме рождающегося полумесяца Байкал вытянулся с юго-запада на северо-восток между 55°47" и 51°28" северной широты и 103°43" и 109°58" восточной долготы. Длина озера 636 км, наибольшая ширина в центральной части 81 км, минимальная ширина напротив дельты Селенги - 27 км (между мысами Голый на западном берегу Байкала и Средний на восточном). Расположен Байкал на высоте 455 м над уровнем моря. Длина береговой линии около 1850 км (без учета части побережья севернее острова Ярки). Более половины береговой линии озера находится под защитой природоохранных организаций озера Байкал.

Площадь водного зеркала, определенная при урезе воды 454 м над уровнем моря, 31470 квадратных километров. Максимальная глубина озера 1637 м, средняя глубина - 730 м. Иногда в литературе встречается утверждение, что максимальная глубина Байкала 1642 м. Какое значение правильное? Ответ на этот вопрос несколько парадоксален - оба правильные. Дело в том, что ошибка измерений таких глубин составляет около 2%, т.е. 30 метров. Поэтому, правильно говорить, что наибольшая глубина Байкала составляет 1640 м.

В Байкал впадает 336 постоянных рек и ручьев, при этом половину объема воды, поступающей в озеро, приносит Селенга. Из Байкала вытекает единственная река - Ангара. Впрочем, вопрос о количестве рек, впадающих в Байкал, довольно спорный, скорее всего их меньше, чем 336. Несомненно то, что Байкал - самое глубокое озеро в мире, ближайший претендент на это звание, африканское озеро Таньганьика, отстает на целых 200 метров. На Байкале 30 островов, хотя, как было сказано выше, единодушия в данном вопросе нет. Самый крупный - остров Ольхон.

Возраст озера Байкал

Обычно в литературе приводится возраст озера 20-25 млн. лет. На самом деле, вопрос о возрасте Байкала следует считать открытым, поскольку, применение различных методов определения возраста дает значения от 20-30 миллионов до нескольких десятков тысяч лет. По-видимому, первая оценка ближе к истине - Байкал в самом деле очень древнее озеро. Если допустить, что возраст Байкала действительно несколько десятков миллионов лет, то это самое древнее озеро на Земле.

Считается, что Байкал возник в результате действия тектонических сил. Тектонические процессы идут и в настоящее время, что проявляется в повышенной сейсмичности Прибайкалья.

Животный и растительный мир Байкала

В Байкале водится более 2600 видов и разновидностей животных и более 1000 видов растительных организмов. Время от времени открывают новые виды. Есть основания полагать, что в настоящее время науке известны только 70-80% видов живых организмов, населяющих воды Байкала. В былые времена, когда наука еще не находилась в коматозном состоянии, в среднем открывали 10 новых организмов в год. Около 40% растений и около 85% видов животных, обитающих в открытом Байкале, эндемичны, т.е. встречаются только в Байкале. Живые организмы в озере Байкал распространены от поверхности до максимальных глубин.

В озере насчитывается 58 видов рыб. Наиболее известные - омуль, сиг, хариус, таймень, осетр, голомянка, ленок. На побережье Байкала произрастает около 2000 видов растений. На берегах гнездится 200 видов птиц. В Байкале встречается уникальное, типично морское млекопитающее - байкальская нерпа. Предполагается, что она попала в Байкал из Ледовитого океана в ледниковый период по Енисею и Ангаре. В настоящее время в озере насчитывается несколько десятков тысяч нерп. Летом в центральной и северной частях озера их можно видеть довольно часто.

5 декабря 1996 года на 20-й сессии Комитета Всемирного наследия ЮНЕСКО, состоявшейся в мексиканском городе Мерида, Байкал был включен в Список природного наследия.

Течения Байкала

Как и в любом море, в Байкале существуют течения. Вызваны они разными причинами: перепадами атмосферного давления, ветрами, течением впадающих в Байкал рек, силой Кориолиса.

Скорость течения составляет всего несколько сантиметров в секунду, редко превышая 10 см/с, она зависит от многих факторов и уменьшается с удалением от берега и с глубиной.

Поверхностное течение вблизи западного берега Байкала почти всегда направлено с севера на юг, а вблизи восточного - с юга на север. Другими словами, в целом, вдоль байкальского побережья течение направлено против часовой стрелки. Существует течение и вдоль побережья острова Ольхон. За исключением пролива Ольхонские Ворота и близлежайших районов острова, оно направлено по часовой стрелке. В проливе Ольхонские Ворота и вблизи западного побережья Малого Моря течение настолько сильно

Общие сведения о Байкале

Озеро Байкал расположено в центре Азиатского материка.
Возраст: около 25 млн. лет
Длина озера - 636 км
Ширина: максимальная 81 км, минимальная 27 км
Длина береговой линии - около 2000 км
Глубина озера Байкал: максимальная 1637 м, средняя 730 м
Площадь оз. Байкал - 31500 км2 (8-е место в мире)
Объем водной массы - 23000 км3 (1/5 мировых запасов)
Высота над уровнем моря - 456 м
Количество островов - 30
Количество водотоков - более 500
Из озера Байкал вытекает одна река Ангара
Самый крупный приток озера Байкал- р.Селенга
Площадь водосборного бассейна - 588000 км2
Самые большие заливы озера Байкал: Баргузинский (725 км2), Чивыркуйский (270 км2), Провал (197 км2)
Температура воды в открытом озере летом: наивысшая 16 С, самая низкая 4,2 С
Температура воды на мелководье у побережья Байкала: наивысшая в августе 23 С, самая низкая 18 С
Самая теплая вода в заливах Байкала: Мухор (Малое море), Чивыркуйский залив, Посольский сор
Период пассажирской навигациина Байкале: с июня по сентябрь
По прозрачности воды озеро Байкал не уступает Саргассову морю, которое считается эталоном.
В озере Байкал обитает 1550 видов и разновидностей животных и 1085 видов растительных организмов.

Горизонтальные течения

Ветер, перепады атмосферного давления и другие факторы вызывают течения во всей толще вод Байкала. Течения существуют и в заливах, обеспечивая обмен их вод с водами открытого озера. Самые сильные течения (80–90 см/с, максимально до 1 м/с) наблюдаются в конце лета и осенью в верхних слоях. С глубиной течения ослабевают до 2 см/с глубже 300–400 м. Зимой течения сохраняются, хотя из-за наличия льда их скорость заметно падает до 2 см/с и менее, кратковременно возрастая до 8–12 см/c. В основной по глубине части водной толщи зимой скорости невелики (около 2 см/c и менее). Однако в 50–200 м над дном эпизодически происходит усиление течений – зимой до 10 см/с, а весной (май) и осенью (октябрь–ноябрь) до десятков см/с. Возможными причинами повышения скорости являются нисходящие течения, сгонно-нагонные явления.

Внешний водообмен

Внешний водообмен определяется отношением прихода воды с реками к объему водной массы Байкала. Из этого соотношения можно определить, что воды Северного Байкала замещаются водами притоков озера за 430, воды Среднего Байкала – за 230, а Южного – за 100 лет. Для всего озера это время составляет 370 лет. Эти значения свидетельствуют об очень медленном замещении вод Байкала речными и об очень высокой инерционности физико-химических свойств вод озера.

Внутренний горизонтальный водообмен

Внутренний горизонтальный водообмен в Байкале под влиянием в основном ветровых и дрейфовых течений происходит достаточно быстро. Средний перенос вод в Байкале и отдельных котловинах осуществляется против часовой стрелки (циклоническая циркуляция) со скоростью около 1 см/с зимой и 2 см/с и более в безледный период. В каждой из котловин обнаруживаются и вторичные циклонические циркуляции. Под влиянием этого переноса в верхних слоях частицы воды могут, по крайней мере, один раз в год переместиться вдоль всего периметра южной и средней и 80% периметра северной котловины озера. Из наблюдений и расчетов следует, что водообмен между южной и средней котловинами равен 90–130 куб. км, между средней и северной котловинами – 240±50 куб. км в год.

Вертикальный водообмен

Вертикальный водообмен приводит к постоянному обновлению глубинных вод озера, поступлению в них кислорода и вовлечению в процессы создания первичной продукции заключенных в этих водах запасов биогенных элементов. Основными физическими механизмами обновления глубинных вод являются различные виды температурной конвекции, опускание вод у берегов под влиянием течений и вблизи весенних термобаров со средней скоростью от 0,01 до 0,2–0,4 см/c. В центре горизонтальных циклонических вихрей происходит динамический подъем глубинных вод со скоростью от 10–4 до 10–2 см/с (явление апвеллинга). Такой подъем нередко наблюдается летом и вблизи берегов. Применение химических индикаторов возраста вод (фреоны, величина гелий/тритиевого соотношения) показало, что под действием всех процессов обмена воды Байкала глубже 300 м обновляются ежегодно на 10–12%.

Вода на поверхности Земли находится в постоянном движении. По своему характеру и причинам оно разнооб­разно. Речное течение, переносящее громадные количест­ва воды, возникает под действием силы тяжести; направ­ление его, определяемое руслом,- постоянно, а скорости изменяются в известных пределах. В больших водоемах движение воды значительно усложняется. Здесь течения, возникающие вследствие разных причин, очень непостоян­ны по направлению и скорости. Они могут быть то вре­менными, то более постоянными и образовывать сложные системы. Главная причина озерных течений - ветер. Вы­зывают течения в озере также притоки, резкие колебания атмосферного давления. Кроме течений, в озерах имеют большое значение другие виды движения вод: волнение, перемешивание»

Еще в 30-х годах нашего века Г. Ю. Верещагин на ос­новании многолетних наблюдений за температурой и хи­мическим составом вод Байкала, а также ряда других кос­венных признаков, предложил схему течений в южной и средней частях Байкала. В Южном Байкале он наметил устойчивое круговое течение, направленное против дви­жения часовой стрелки. В средней части озера вдоль вос­точного берега он выявил течение от дельты р. Селенги на север в Баргузинский залив и далее к Ушканьим остро­вам. Многочисленные наблюдения Лимнологического ин­ститута СО АН СССР подтвердили и уточнили схему те­чений в Южном Байкале, составленную Г. Ю. Верещаги­ным. Теперь уже можно, хотя и в первом приближении, судить и о течениях в средней и северной частях озера.

В Байкале действуют несколько постоянных круговых течений, направленных против движения часовой стрелки (рис. 26). Все они образуются в основном под влиянием ветров господствующих направлений, речного стока Селен­ги и отчасти Баргузина. Во многом направление этих те­чений зависит и от очертания берегов.

Наряду с постоянными течениями на Байкале имеются и временные самых различных направлений, вызываемые обычно ветрами. Эти течения часто маскируют постоян­ные.

Всего лишь 20-25 лет назад ученые были убеждены, что зимой подо льдом Байкала течения отсутствуют. Одна­ко местные рыбаки издавна замечали, что во время зимнего лова сети и другие снасти сносились в сторону. Недавние наблюдения в Южном Байкале дали точные све­дения о подледном движении вод озера. Течения подо льдом в Южном Байкале, как и в летнее время, имеют круговое направление, но скорости их значительно мень­ше. Происхождение подледных течений еще не ясно. Не­сомненно одно - это не угасающие остаточные течения, возникшие до ледостава: они существуют, не ослабевая, всю зиму. Вероятно, подледные течения в основном вызы­ваются речным стоком и резкими колебаниями атмосфер­ного давления.

Обычно в озерах течения охватывают верхний слой вод до глубины в несколько метров, в Байкале - до 10-15 м. Глубже скорости их быстро уменьшаются. Однако замед­ленные течения существуют и на больших глубинах. Спе­циальные зимние наблюдения позволили проследить сла­бые течения до глубины 1250 м. Очевидно, они охватыва­ют и наибольшие глубины.

Течения Байкала - это еще не написанная страница характеристики озера. Но уже сейчас ясно намечается важ­нейшая роль течений в переносе громадных водных масс на большие расстояния из одних районов озера в другие, из верхних слоев в глубокие и обратно. Вместе с водными массами переносятся и содержащиеся в них взвешенные и растворенные вещества, а также населяющие их орга­низмы.

Особый интерес к изучению байкальских течений воз­растает в связи с ростом промышленности в районе озера. Промышленные сбросы предприятий, расположенных на притоках Байкала и по его берегам, будут подхватываться течениями и уноситься на большие расстояния. Это может дать, с одной стороны, положительный эффект быстрей­шей ликвидации загрязнений. Но, с другой стороны, за­грязняющие вещества могут попадать в районы нагула и нереста ценных промысловых рыб, в районы расположе­ния курортов, здравниц, туристических баз и причинять прямой вред. Вот почему важно тщательное изучение на­правлений и скоростей байкальских течений.