Зимний термический и ледовый режимы малых озер Карелии на фоне региональной климатической изменчивости
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2022.108Аннотация
Представлены результаты исследования закономерностей термического и ледового режимов трех малых озер Карелии в текущих климатических условиях. Анализируются данные измерений температуры воды на автономных станциях, измерений толщины льда весной и результаты численных расчетов периодов существования льда, его толщины и температуры придонной воды с использованием одномерной параметризованной модели FLakе в аномально теплый зимний сезон 2019–2020 гг. Проводится сравнение полученных данных с многолетними значениями этих же показателей за период с 1994 по 2019 г. Даты установления и разрушения льда в 2019–2020 гг. на озере Вендюрском были близки к среднемноголетним, что определялось близкими к климатической норме погодными условиями осени 2019 г. и весны 2020 г. Зимние месяцы 2019–2020 гг. были на 6.4–9.4°С теплее климатической нормы, это нашло отражение в заметно меньшей, относительно предыдущих лет измерений, толщине льда на озерах (40–48 см в конце марта 2020 г. по сравнению со значениями в середине апреля в 1994–2018 гг. 50–85 см). Уменьшение толщины льда способствовало раннему наступлению (в середине марта) и большой продолжительности (более пяти недель) весенней подледной конвекции. Модельный расчет с учетом атмосферного воздействия, по данным ре-анализа ERA-5, воспроизвел основные особенности ледового режима озер, включая промежуточное разрушение льда в начале зимы на двух бóльших по площади озерах. Получены значимые регрессионные зависимости между датами установления и взлома льда на озере Вендюрском, а также датами начала и продолжительностью весенней подледной конвекции и характеристиками регионального климата южной Карелии (температурой воздуха и количеством дней с оттепелью в осенние, зимние и весенние месяцы) для периода 1994–2020 гг.
Ключевые слова:
температура воды, ледовый режим, изменчивость климата, малые озера Карелии, подледная конвекция, модель FLake
Скачивания
Библиографические ссылки
Bengtsson, L. and Swensson, T. (1996). Thermal Regime of Ice Covered Swedish Lakes. Nordic Hydrology, 27, 39–56.
ECMWF (2021). ERA5 hourly data on single levels from 1979 to present. The web sites of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. [online] Available at: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5. [Accessed March 4, 2021].
Efremova, T., Palshin, N. and Zdorovennov, R. (2013). Long-term characteristics of ice phenology in Karelian lakes Estonian Journal of Earth Sciences, 62 (1), 33–41. https://doi.org/10.3176/earth.2013.04.
Golosov, S. Terzhevik, A., Zverev, I., Kirillin, G. and Engelhardt, C. (2012). Climate change impact on thermal and oxygen regime of shallow lakes. Tellus A, 64 (1), 17264. https://doi.org/10.3402/tellusa.v64i0.17264
IPCC (2019). IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [in H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N. M. Weyer (eds.)]. In press.
Kirillin, G. B., Forrest, A. L., Graves, K. E., Fischer, A., Engelhardt, C. and Laval, B. E. (2015). Axisymmetric circulation driven by marginal heating in ice-covered lakes. Geophysical Research Letters, 42(8), 2893–2900. https://doi.org/10.1002/2014GL062180
Korhonen, J. (2006). Long-term changes in lake ice cover in Finland. Nordic Hydrology, 37, 347–363. https://doi.org/10.2166/nh.2006.019
Lakes of Karelia. (2013). Directory. Petrozavodsk: KarNTs RAN Publ. 2013. 464. (In Russian)
Magnuson, J. J., Robertson, D. M., Benson, B. J., Wynne, R. H., Livingstone, D. M., Arai, T., Assel, R. A. and Barry, R. G. (2000). Historical trends in lake and river ice cover in the northern hemisphere. Science, 289(5485), 1743–1746. https://doi.org/10.1126/science.289.5485.1743
Magnuson, J. J., Webster, K. E., Assel, R. A., Bowser, C. J., Dillon, P. J., Eaton, J. G., Evans, H. E., Fee, E. J., Hall, R. I., Mortsch, L. R., Schindler, D. W. and Quinn, F. H. (1997). Potential effects of climate change on aquatic systems: Laurentian Great Lakes and Precambrian Shield region. Hydrological Processes, 11, 825–872.
Malm, J., Terzhevik, A., Bengtsson, L., Boyarinov, P., Glinsky, A., Palshin, N. and Petrov, M. (1997). Temperature and Salt Content Regimes in Three Shallow Ice-Covered Lakes: 1. Temperature and Salt Content and Density Structure. Nordic Hydrology, 28, 99–128.
Meteo.ru (2021). Mirovoi tsentr dannykh. Ofitsial'nyi sait Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta gidrometeorologicheskoi informatsii [online] Available at: http://meteo.ru/data/162-temperature-precipitation. [Accessed March 4, 2021].
Mironov, D. V., Heise, E., Kourzeneva, E., Ritter, B., Schneider, N. and Terzhevik, A. (2010). Implementation of the lake parameterization scheme FLake into the numerical weather prediction model COSMO. Boreal Env. Res., 15, 218–230.
Obertegger, U., Obrador, B. and Flaim, G. (2017). Dissolved oxygen dynamics under ice: Three winters of high-frequency data from Lake Tovel, Italy. Water Resources Research, 53(8), 7234–7246. https://doi.org/10.1002/2017WR020599
Oveisy, A., Boegman, L. and Imberger, J. (2012) Three-dimensional simulation of lake and ice dynamics during winter. Limnol. Oceanogr., 57 (1), 43–57.
Pernica, P., North, R. L. and Baulch, H. M. (2017). In the cold light of day: the potential importance of under-ice convective mixed layers to primary producers. Inland Waters, 7(2), 138–150. https://doi.org/10.1080/20442041.2017.1296627
Reliable Prognosis. (2004). Raspisaniye Pogodi Ltd. [online] Available at: https://rp5.ru/Weather_in_the_world [Accessed March 4, 2021].
Research report "Regularities of measuring lake ecosystems in various landscapes of Eastern Fennoscandia". State registration No 01201155831. Petrozavodsk, 2013. 358 p. (in Russian)
Reznikov, A. I. and Isachenko, G. A. (2021). Changes in the climatic characteristics of the western part of the taiga of European Russia in the late XX-early XXI centuries. Izvestiya RGO, 153(1), 3–18. https://doi.org/10.31857/S0869607121010055 (In Russian)
Sharma, S., Blagrave, K., Magnuson, J. J., O’Reilly, C. M., Oliver, S., Batt, R. D., Magee, M. R., Straile, D., Weyhenmeyer, G. A., Winslow, L. and Iestyn Woolwa, R. (2019). Widespread loss of lake ice around the Northern Hemisphere in a warming world. Nature Climate Change, 9(3), 227–231. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0393-5
Solarski, M. and Rzętała, M. (2020). Ice Regime of the Kozłowa Góra Reservoir (Southern Poland) as an Indicator of Changes of the Thermal Conditions of Ambient Air. Water, 12(9), 24–35. https://doi.org/10.3390/w12092435
Vuglinsky, V. and Valatin, D. (2018). Changes in Ice Cover Duration and Maximum Ice Thickness for Rivers and Lakes in the Asian Part of Russia. Natural Resources, 9, 73–87. https://doi.org/10.4236/nr.2018.93006
Yang, B., Wells, M. G., Li, J. and Young, J. (2020) Mixing, stratification, and plankton under lake-ice during winter in a large lake: Implications for spring dissolved oxygen levels. Limnology and Oceanography, 65, 2713–2729. https://doi.org/10.1002/lno.11543
Zdorovennov, R., Palshin, N., Zdorovennova, G., Efremova, T. and Terzhevik, A. (2013). Interannual variability of ice and snow cover of a small shallow lake. Estonian Journal of Earth Sciences, 61(1), 26–32. https://doi.org/10.3176/earth.2013.03.
Zdorovennova, G., Palshin, N., Golosov, S., Efremova, T., Belashev, B., Bogdanov, S., Fedorova, I., Zverev, I., Zdorovennov, R. and Terzhevik, A. (2021). Dissolved Oxygen in a Shallow Ice-Covered Lake in Winter: Effect of Changes in Light, Thermal and Ice Regimes, Water, 13, 24–35. https://doi.org/10.3390/w13172435
Zdorovennova, G. E., Gavrilenko, G. G., Zdorovennov, R. E., Mammarella, I., Ojala, A., Heiskanen, J. and Terzhevik, A. Iu. (2017). Evolution of the temperature of the water column of boreal lakes against the background of changes in the regional climate. Izvestiia RGO, 149 (6), 59–74. (In Russian)
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
