Открыть в полном размере

Гидроакустический учет ресурсов байкальского омуля

В 2011 г. гидроакустическим методом (ГАМ) получена оценка численности и биомассы байкальского омуля Coregonus migratorius [1].

Результаты, полученные с помощью ГАМ, приведены в таблицах 1 и 2. Распределение численности и биомассы омуля по акватории озера Байкал имеет неравномерный характер. Скопления с плотностью выше среднего, занимают не более четверти обследованной площади, но содержат почти две трети запасов байкальского омуля. Общая картина его пространственного распределения по акватории озера совпала с ранее проведенными тралово-акустическими съемками. Подтверждена необходимость их проведения непосредственно за сходом льда, до начала нагульных миграций байкальского омуля. Рыба в этот период образует плотные скопления, легкодоступные для гидроакустической регистрации, что повышает точность проводимых учетных работ. Полученная оценка численности и биомассы байкальского омуля, особенно для Селенгинского мелководья и Северного Байкала, хорошо согласуется с прогнозом их многолетней динамики на основе особенностей размерного и возрастного состава рыб[2].

Подтвердились выводы о нахождении значительной части популяций байкальского омуля над глубоководными зонами озера.

Литература

1. Макаров М. М., Дегтев А. И., Кучер К. М., Мамонтов А.М., Небесных И. А., Ханаев И. В., Дзюба Е.В. Оценка численности и биомассы байкальского омуля тралово-акустическим методом //ДАН. -  2012. – Т. 447, № 3. – С. 343-346.

2. Мельник Н.Г., Смирнова-Залуми Н.С., Смирнов В.В. и др. Гидроакустический учет ресурсов байкальского омуля. - Новосибирск: Наука, 2009. - 244 с.

Открыть в полном размере

Открыть в полном размере

Пузырьковые выходы газа из донных отложений озера Байкал

Выходы метана из донных отложений известны на Байкале с давних времен. Еще первые путешественники, посещавшие озеро в XVII в., отмечали выделения газа. Позднее выходы газа на Байкале исследовало Восточно-Сибирское отделение Русского Императорского Географического Общества. Обзор имеющихся материалов о газопроявлениях на Байкале приведен в работе [Гранин, Гранина, 2002). Новый этап исследований газопроявлений на Байкале начался после открытия на рубеже XX-XXI веков газовых гидратов [Кузьмин и др., 1998] и грязевых вулканов на дне озера [Van Rensbergen и др, 2002].

Выходы газов встречаются в океанах, морях и пресноводных водоемах. Для изучения газовых выходов газа (сипов) применяются гидроакустические методы, так как они позволяют проводить обширный поиск благодаря сильному обратному рассеянию звука от пузырьков всплывающего газа. Для обнаружения и мониторинга активности газовых факелов была организована цифровая регистрация акустических сигналов эхолотов FURUNO, установленных на НИС «Г.Ю. Верещагин», «Титов» и «Папанин».

Мы подразделяем выходы газа на мелководные и глубоководные [Granin и др., 2010]. Глубоководные выходы газа (красные треугольники на карте) - это те, что расположены на глубинах больших, чем глубина устойчивости газовых гидратов (380 м);  выходы газа, расположенные на меньших глубинах (синие кружочки), относятся к мелководным выходам газа.

Значительная часть мелководных выходов газа находится вблизи дельты р. Селенги и на Посольской банке. Многолетний мониторинг за активностью выходов газа позволил идентифицировать длительно действующие и периодические газопроявления. Максимальная высота факела более 1000 м была зарегистрирована в районе грязевого вулкана Маленький 23 июня 2011 года с НИС «Титов». Скорости всплывания пузырей газа, по эхолотным данным, достигают 25 см/сек и более. В районе факелов существует придонный слой, в котором градиент температуры равен адиабатическому. Это свидетельствует о полном перемешивании значительного слоя воды в результате выхода газа [Granin и др.].

При помощи акустического зонда был оценен поток газа из донных отложений. Оценка потока была сделана для нескольких глубоководных факелов. Для разных факелов поток метана из донных отложений озера Байкал составил от 14 до 216 т в год. Сравнивая полученный результат с подобными оценками для других водоемов, можно сказать, что поток газа для самых крупных донных выходов газа на озере Байкал сопоставим с потоками в Норвежском и Охотском морях [Granin и др., 2012].

Литература

Гранин Н.Г., Гранина Л.З. (N.G. Granin and L.Z. Granina) Газовые гидраты и выходы газов на Байкале (GAS HYDRATES AND GAS VENTING IN LAKE BAIKAL) // Геология и геофизика. - 2002, - 43(7), -С. 629 - 637.

Кузьмин М.И., Калмычков Г.В., Гелетий В.Ф. Первая находка газогидратов в осадочной толще озера Байкал. // Докл. РАН. - 1998, 362(4), - С. 541-543.

Van Rensbergen P, De Batist M, Klerkx J, Hus R, Poort J, Vanneste M, Granin N, Khlystov O, Krinitsky P. Sublacustrine mud volcanoes and methane seeps caused by dissociation of gas hydrates in Lake Baikal. // Geology. - 2002, - 30, - С. 631-634.

Granin N.G., Makarov M.M., Kucher K.M., Gnatovsky R.Y.  Gas seeps in Lake Baikal-detection, distribution, and implications for water column mixing. // Geo-Marine Letters. - 2010, - 30 (3-4), С - 399-409. (9972)

Granin N.G., Muyakshin, Makarov M.M., Kucher K.m., Aslamov I.A., Granina L.Z., Mizandrontsev I.B. Estimation of Methane fluxesfrom bottom sediments of lake Baikal. // Geo-Marine Letters. - 2012, - 32(5), - С. 427-436. DOI 10.1007/s00367-012-0299-6

Открыть в полном размере

Амплитуда одноузловой (двух-, трех-, четырех-) сейши

Сейши представляют собой стоячие свободные колебания водной массы в замкнутом или полузамкнутом водоеме. Сейшевые колебания на Байкале наблюдаются почти непрерывно в течение всего года. Некоторые характеристики этих колебаний были получены ранее путем натурных измерений, лабораторных экспериментов на пространственной гидравлической модели и соответствующих теоретических расчетов; они представлены в опубликованных работах, представленных в списке литературы. Однако имеющаяся информация о байкальских сейшах пока недостаточно полна, что объясняется как трудностями натурных измерений, так и использованием весьма грубых данных о рельефе дна. В представленных картах использованы современные инструментальные средства и усовершенствованная методика для натурных измерений, а также выполнены расчеты сейшевых колебаний Байкала по спектрально-разностной модели с применением уточненных батиметрических данных, полученных в ЛИН СО РАН и вошедших в настоящий атлас.  Основной целью было исследование решений, соответствующих выделенным в натурных измерениях колебаниям с периодами 277, 152, 84, 67 и 59 мин.

Спектрально-разностная модель основана на линеаризованной системе уравнений мелкой воды в сферической системе координат. Разностная аппроксимация выполнена на нерегулярной треугольной пространственной сетке. Длины сторон треугольников вычислительной сетки у береговой линии 30 м, на основной части модельного водоема – около 1 км. Численный метод включает решение задачи на собственные значения и позволяет непосредственно получить набор частот и соответствующих форм сейшевых колебаний.

Представленные результаты расчетов получены с учетом вращения Земли. Комплексные решения нормированы таким образом, чтобы мнимая компонента была минимальной, и действительные компоненты решений для основной части расчетной области находились в диапазоне от –10 до 10. При нормировке не учитывались значения в узлах с глубиной менее 10 м и узлах внутри контура, содержащего Малое Море. Показаны пространственные распределения амплитуд сейш с периодами 276.96; 151.58; 84.25 и 67.38 мин, которые соответствуют одно-, двух-, трех- и четырехузловой продольным сейшевым модам Байкала. Распределения уровня вдоль средней линии для перечисленных мод показаны на рисунке. Следует отметить, что на мелководных участках акватории Байкала, таких как заливы Мухор, Провал, а также Черкаловский и Посольский Соры, где, по-видимому, существенно важен учет трения о дно, для уточнения решений необходимо привлечение других подходов. Результаты для первой моды хорошо соответствуют данным по распределению по длине оз. Байкал высоты сейшевых колебаний в работе [Судольский, 1991], где сопоставлены данные расчетов и исследований на пространственной гидравлической модели.

На основе данных с трех станций измерения уровня, расположенных в южной части озера, проведен анализ амплитуд сейшевых колебаний Байкала и их сезонной изменчивости. В спектре плотности мощности, построенном по годовой записи уровня, наблюдаются хорошо выраженные максимумы для колебаний с периодами 277, 152, 84 и 67 мин. Для одноузловой сейши нет значительных отличий амплитуд в период, когда озеро покрыто льдом и защищено от воздействия ветра, от амплитуд в остальное время года. Установлено, что сейша с периодом 67 мин проявляется в различные сезоны года. Формы изменения уровня на трех станциях для колебания с периодом 277 мин различаются слабо, с периодом 152 мин – имеют небольшие различия, с периодами 84 и 67 мин – имеют сходство только на участках с относительно большими амплитудами для колебаний, что объясняется  воздействием ветра и атмосферного давления. Измеренные и вычисленные периоды для первых четырех сейшевых мод представлены в таблице.

Литература

Арсеньева Н. М., Давыдов Л. К., Дубровина Л. Н., Конкина Н. Г. Сейши на озерах СССР. Л.: Изд-во ЛГУ, 1963. - 184 с.

Верболов В. И. О байкальских сейшах / Сейши на озерах, поверхностные и внутренние. - Л.: Наука, 1970. - C. 50-52.

Соловьев В. Н. Метод моделей и его применение к изучению сейш озера Байкала // Изв. Биолого-Геогр. ин-та. - 1925. - Т.2. - №2. - С. 9-26.

Соловьев В. Н., Шостакович В. Б. Сейши озера Байкал  // Тр. Иркутск. магн. и метеорол. обсерв. 1926, Вып. 1.Судольский А. С. Динамические явления в водоемах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 263 с.

Судольский А. С. Лабораторные исследования и расчеты сейш Байкала // Тр. ГГИ, 1968, вып. 155. - С. 109 -123.

Тимофеев В. Ю., Ардюков Д. Г., Гранин Н. Г., Жданов А. А., Кучер К. М., Бойко Е .В., Тимофеев А.В. Деформация ледового покрова, приливные и собственные колебания уровня озера Байкал // Физ. мезомех. - 2010. -  Т. 13. Спец. выпуск.  - С. 58-71.

Timofeev V. Y., Granin N. G., Ardyukov D. G., Zhdanov A. A., Kucher K. M., B. Ducarme  Tidal and Seiche signals on Baikal Lake level // Bull. Inf. Marees Terrestres. - 2009. - V. 145. - P. 11635—11658.

Открыть в полном размере

Течения

В безледный период главной причиной течений является ветер. В соответствии с изменением его скорости ветровые (дрейфовые) течения усиливаются в мае, ослабевают в июне — августе и вновь усиливаются осенью, достигая максимального развития в декабре. В период особенно сильных ветров возникают сгонно-нагонные явления, когда происходит перемещение поверхностных вод, приводящее к изменению уровня на величину порядка 10 см. Летом и осенью сгоны продолжаются в среднем около 40 ч, а зимой — около 35 ч; нагоны — 44 и 40 ч. Средняя высота сгонов (уменьшение уровня у наветренного берега) — 9-11 см, а нагонов (увеличение уровня у подветренного берега) — 7-8 см. Кроме того, на Байкале, так же как в морях и океанах, формируются геострофические течения — стационарные течения, сохраняющие свои основные черты (положение, направление, скорость) на протяжении длительного времени. Они вызваны различием в температуре (плотности) прибрежных и озерных вод, отклоняющими силами вращения Земли и другими факторами. В Байкале эти течения охватывают как все озеро, так и отдельные котловины и действуют в течение всего года.

Под действием отклоняющей силы вращения Земли (сила Кориолиса) осредненный перенос вод в Байкале происходит в направлении против часовой стрелки (циклоническая циркуляция). Вторичные циклонические циркуляции устанавливаются и в отдельных котловинах. На границах смежных циклонических циркуляций перенос вод направлен поперек озера (в районах у зал. Лиственничного, дельты р. Селенги, Академического хребта, мыса Котельниковского). Такое направление переноса сохраняется и в глубинных слоях озера.

Самые большие скорости течений наблюдаются в верхних слоях озера — в эпилимнионе, иногда ниже термоклина. Их средние скорости здесь составляют до десятков сантиметров в секунду, усиливаясь от летних месяцев к осенним. Максимальная зафиксированная при очень сильном ветре скорость у поверхности может превышать 1 м/с. Зимой после установления сплошного ледяного покрова вертикальная структура поля скорости в основном сохраняется, хотя из-за наличия ледяного покрова течения заметно ослабевают. Их средняя скорость в верхних слоях (до 40-50 м) 2 см/с и менее в периоды «затишья», но может увеличиваться до 3-5 см/с и даже до 10 см/с при больших перепадах атмосферного давления в случае прохождения атмосферных фронтов. Общий характер переноса водных масс в водной толще при осреднении направлений соответствует циклонической циркуляции.

Еще в 1960-х годах при работах со льда в Южном Байкале В.М. Сокольников обнаружил эффект усиления течений в придонном слое в области больших глубин озера, позднее выявленный и в другие сезоны года (Рис.). Исследования этого явления, проведенные В.И. Верболовым [1996], а затем А.А. Ждановым [2006], показали, что скорости в придонном слое имеют выраженный сезонный характер. Зимой они лишь эпизодически превышают 10 см/с, летом (июль — начало августа) при ослабленных ветрах — 4-8 см/с. Весной (май) и осенью (октябрь — ноябрь) при сезонном усилении скорости ветра они возрастали почти на порядок и приближались к значениям, характерным для верхнего 200-метрового слоя (до десятков сантиметров в секунду). Обычно с удалением от подножия подводного склона скорости течений в придонном слое уменьшаются, а горизонт с их высокими значениями располагается ближе ко дну.

Литература

Айнбунд. М.М. Течения и внутренний водобмен в озере Байкал. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 248.с.

Верболов В.И. Течения и водобмен в Байкале // Водные ресурсы. – 1996. – Т.23, № 4. – С. 413-423.

Жданов А.А. Горизонтальный перенос и макротурбулентный обмен в Байкале (Автореф. канд. дисс.). – Иркутск, 2006. – 22 с.

Шимараев М.Н. Горизонтальные течения // Байкаловедение. – Новосибирск: Наука, 2012.- С. 166-170.

Открыть в полном размере

Термический и ледовый режим

Температура воздуха. Общий характер изменения температуры воздуха на Байкале  соответствовал ходу  глобальной температуры с увеличением с конца 1910-х до середины столетия, уменьшением к началу 1970-х и наиболее существенным повышением к концу столетия. Тренд годовых температур в районе озера (+1.2 °С/100 лет) был вдвое выше среднего для Земли тренда (+0.6 °С/100 лет). Рост температуры воздуха в период с 1896 по 2008 гг.  отмечен для всех сезонов с величиной тренда зимой, весной, летом и осенью  +1.9, +1,5, +1,1 и +0,66 °С за 100 лет соответственно.  Максимальный тренд  (+ 2,1-2,2 °С) приходился на декабрь и январь, минимальный (+0,1-0,5 °С) – на  август, сентябрь и октябрь.  Статистический анализ показал наличие, кроме кратковременных (2-7 лет), также длительных внутривековых  (около 20 лет) циклов, с выраженными фазами увеличения и уменьшения. В XX столетии выделяются два полных цикла (1912-1936 и 1937-1969) и фазы двух неполных циклов – уменьшения от 1896 к 1911 и увеличения после 1970. Фаза увеличения в конце столетия до середины 1990-х годов отличалась аномально большой продолжительностью (25 лет) и ростом температуры воздуха (на 2.1 °С). После 1995 г. наметилась тенденция уменьшения годовой температуры на фоне её высоких значений, которую можно рассматривать как начало фазы  спада в текущем внутривековом цикле климата.

Температура поверхности воды (Тв). Следствием глобального потепления  было повышение температуры  поверхности воды, происходившее одновременно с ростом температуры воздуха. В Южном Байкале (пос. Лиственничное) по данным наблюдений с 1941 г. средняя за май-сентябрь температура поверхности воды сначала незначительно понижалась от 1950-х к 1970-ым гг., а затем резко возрастала к середине 1990-х гг.  Аналогично менялась температура в других районах озера,  причем в средней и  северной частях Байкала скорость ее возрастания (0.54-0.60 °С за 10 лет) была выше, чем в южной части озера (0.25-0.35 °С за 10 лет). Температура наиболее теплого десятилетия 1994-2005 гг.  превысила температуру холодного десятилетия 1964-1975 гг. на 0.9-1.5 °С в южной и на 1.8-2 °С в средней и северной частях озера. При этом в отдельные годы этого периода (например, в августе 2002 г.) отмечены дни с повышением температуры поверхности до 18-20 °С даже на наиболее глубоководных участках озера.

Ледовый режим. Потепление вызывало «смягчение» ледовой обстановки на озере Байкал, начиная с середины XIX столетия [Верболов и др., 1965; Magnusson et al., 2000]. Замерзание наступало все позже, а вскрытие озера ото льда раньше. За период  с 1868 до 2010 г. в Южном Байкале (пос. Лиственничное) тренд сроков замерзания составил 10,  а сроков вскрытия - 7 дней за 100 лет. Продолжительность безледного периода увеличилась, а периода со льдом сократилась на 17 суток. По наблюдениям в 1950-2010 гг. максимальная толщина льда  уменьшалась в среднем на 2.4 см за каждые 10 лет. На фазе значительного потепления в 1970-1995 гг. скорость изменения ледовых процессов резко возросла – замерзание стало наступать позднее на 10 дней,  вскрытие раньше на 15 дней, ледовый период сократился на 25 дней, а толщина льда уменьшалась в среднем на 8.8 см за 10 лет. Однако, начиная с середины 1990-х до середины 2010 гг., наблюдения на береговых станциях и со спутников показали развитие тенденции к более ранним замерзаниям, поздним вскрытиям и возрастанию продолжительности ледового периода [Kouraev et al., 2007]. Эти изменения отражают внутривековую цикличность климата, связанную во многом с колебаниями атмосферной циркуляции в северном полушарии.

Главным метеорологическим фактором, приводящим к колебаниям сроков замерзания (Дзам), является температура воздуха в ноябре-декабре (Та), влияющая на скорость потерь тепла с водной поверхности. Для периода 1896-2010 гг. в Южном Байкале связь между этими характеристиками описывается уравнением Дзам=4,26Та+75 (R2=0.57, р<0.001), где Дзам - число дней от 1 декабря до даты замерзания. Температурные условия весны также влияют на вскрытие ледяного перерыва, однако корреляция сроков вскрытия с температурой воздуха не высока [Livingston, 1999]. Это связано с  влиянием на разрушение ледяного покрова не только теплового, но и  динамического фактора (ветер) [Kouraev et al., 2007; Шимараев, 2008], а также максимальной толщины льда, которая зависит от температуры воздуха в зимние месяцы.

Открыть в полном размере

Термический и ледовый режим

Температура воздуха. Общий характер изменения температуры воздуха на Байкале  соответствовал ходу  глобальной температуры с увеличением с конца 1910-х до середины столетия, уменьшением к началу 1970-х и наиболее существенным повышением к концу столетия. Тренд годовых температур в районе озера (+1.2 °С/100 лет) был вдвое выше среднего для Земли тренда (+0.6 °С/100 лет). Рост температуры воздуха в период с 1896 по 2008 гг.  отмечен для всех сезонов с величиной тренда зимой, весной, летом и осенью  +1.9, +1,5, +1,1 и +0,66 °С за 100 лет соответственно.  Максимальный тренд  (+ 2,1-2,2 °С) приходился на декабрь и январь, минимальный (+0,1-0,5 °С) – на  август, сентябрь и октябрь.  Статистический анализ показал наличие, кроме кратковременных (2-7 лет), также длительных внутривековых  (около 20 лет) циклов, с выраженными фазами увеличения и уменьшения. В XX столетии выделяются два полных цикла (1912-1936 и 1937-1969) и фазы двух неполных циклов – уменьшения от 1896 к 1911 и увеличения после 1970. Фаза увеличения в конце столетия до середины 1990-х годов отличалась аномально большой продолжительностью (25 лет) и ростом температуры воздуха (на 2.1 °С). После 1995 г. наметилась тенденция уменьшения годовой температуры на фоне её высоких значений, которую можно рассматривать как начало фазы  спада в текущем внутривековом цикле климата.

Температура поверхности воды (Тв). Следствием глобального потепления  было повышение температуры  поверхности воды, происходившее одновременно с ростом температуры воздуха. В Южном Байкале (пос. Лиственничное) по данным наблюдений с 1941 г. средняя за май-сентябрь температура поверхности воды сначала незначительно понижалась от 1950-х к 1970-ым гг., а затем резко возрастала к середине 1990-х гг.  Аналогично менялась температура в других районах озера,  причем в средней и  северной частях Байкала скорость ее возрастания (0.54-0.60 °С за 10 лет) была выше, чем в южной части озера (0.25-0.35 °С за 10 лет). Температура наиболее теплого десятилетия 1994-2005 гг.  превысила температуру холодного десятилетия 1964-1975 гг. на 0.9-1.5 °С в южной и на 1.8-2 °С в средней и северной частях озера. При этом в отдельные годы этого периода (например, в августе 2002 г.) отмечены дни с повышением температуры поверхности до 18-20 °С даже на наиболее глубоководных участках озера.

Ледовый режим. Потепление вызывало «смягчение» ледовой обстановки на озере Байкал, начиная с середины XIX столетия [Верболов и др., 1965; Magnusson et al., 2000]. Замерзание наступало все позже, а вскрытие озера ото льда раньше. За период  с 1868 до 2010 г. в Южном Байкале (пос. Лиственничное) тренд сроков замерзания составил 10,  а сроков вскрытия - 7 дней за 100 лет. Продолжительность безледного периода увеличилась, а периода со льдом сократилась на 17 суток. По наблюдениям в 1950-2010 гг. максимальная толщина льда  уменьшалась в среднем на 2.4 см за каждые 10 лет. На фазе значительного потепления в 1970-1995 гг. скорость изменения ледовых процессов резко возросла – замерзание стало наступать позднее на 10 дней,  вскрытие раньше на 15 дней, ледовый период сократился на 25 дней, а толщина льда уменьшалась в среднем на 8.8 см за 10 лет. Однако, начиная с середины 1990-х до середины 2010 гг., наблюдения на береговых станциях и со спутников показали развитие тенденции к более ранним замерзаниям, поздним вскрытиям и возрастанию продолжительности ледового периода [Kouraev et al., 2007]. Эти изменения отражают внутривековую цикличность климата, связанную во многом с колебаниями атмосферной циркуляции в северном полушарии.

Главным метеорологическим фактором, приводящим к колебаниям сроков замерзания (Дзам), является температура воздуха в ноябре-декабре (Та), влияющая на скорость потерь тепла с водной поверхности. Для периода 1896-2010 гг. в Южном Байкале связь между этими характеристиками описывается уравнением Дзам=4,26Та+75 (R2=0.57, р<0.001), где Дзам - число дней от 1 декабря до даты замерзания. Температурные условия весны также влияют на вскрытие ледяного перерыва, однако корреляция сроков вскрытия с температурой воздуха не высока [Livingston, 1999]. Это связано с  влиянием на разрушение ледяного покрова не только теплового, но и  динамического фактора (ветер) [Kouraev et al., 2007; Шимараев, 2008], а также максимальной толщины льда, которая зависит от температуры воздуха в зимние месяцы.

Открыть в полном размере

Термический и ледовый режим

Температура воздуха. Общий характер изменения температуры воздуха на Байкале  соответствовал ходу  глобальной температуры с увеличением с конца 1910-х до середины столетия, уменьшением к началу 1970-х и наиболее существенным повышением к концу столетия. Тренд годовых температур в районе озера (+1.2 °С/100 лет) был вдвое выше среднего для Земли тренда (+0.6 °С/100 лет). Рост температуры воздуха в период с 1896 по 2008 гг.  отмечен для всех сезонов с величиной тренда зимой, весной, летом и осенью  +1.9, +1,5, +1,1 и +0,66 °С за 100 лет соответственно.  Максимальный тренд  (+ 2,1-2,2 °С) приходился на декабрь и январь, минимальный (+0,1-0,5 °С) – на  август, сентябрь и октябрь.  Статистический анализ показал наличие, кроме кратковременных (2-7 лет), также длительных внутривековых  (около 20 лет) циклов, с выраженными фазами увеличения и уменьшения. В XX столетии выделяются два полных цикла (1912-1936 и 1937-1969) и фазы двух неполных циклов – уменьшения от 1896 к 1911 и увеличения после 1970. Фаза увеличения в конце столетия до середины 1990-х годов отличалась аномально большой продолжительностью (25 лет) и ростом температуры воздуха (на 2.1 °С). После 1995 г. наметилась тенденция уменьшения годовой температуры на фоне её высоких значений, которую можно рассматривать как начало фазы  спада в текущем внутривековом цикле климата.

Температура поверхности воды (Тв). Следствием глобального потепления  было повышение температуры  поверхности воды, происходившее одновременно с ростом температуры воздуха. В Южном Байкале (пос. Лиственничное) по данным наблюдений с 1941 г. средняя за май-сентябрь температура поверхности воды сначала незначительно понижалась от 1950-х к 1970-ым гг., а затем резко возрастала к середине 1990-х гг.  Аналогично менялась температура в других районах озера,  причем в средней и  северной частях Байкала скорость ее возрастания (0.54-0.60 °С за 10 лет) была выше, чем в южной части озера (0.25-0.35 °С за 10 лет). Температура наиболее теплого десятилетия 1994-2005 гг.  превысила температуру холодного десятилетия 1964-1975 гг. на 0.9-1.5 °С в южной и на 1.8-2 °С в средней и северной частях озера. При этом в отдельные годы этого периода (например, в августе 2002 г.) отмечены дни с повышением температуры поверхности до 18-20 °С даже на наиболее глубоководных участках озера.

Ледовый режим. Потепление вызывало «смягчение» ледовой обстановки на озере Байкал, начиная с середины XIX столетия [Верболов и др., 1965; Magnusson et al., 2000]. Замерзание наступало все позже, а вскрытие озера ото льда раньше. За период  с 1868 до 2010 г. в Южном Байкале (пос. Лиственничное) тренд сроков замерзания составил 10,  а сроков вскрытия - 7 дней за 100 лет. Продолжительность безледного периода увеличилась, а периода со льдом сократилась на 17 суток. По наблюдениям в 1950-2010 гг. максимальная толщина льда  уменьшалась в среднем на 2.4 см за каждые 10 лет. На фазе значительного потепления в 1970-1995 гг. скорость изменения ледовых процессов резко возросла – замерзание стало наступать позднее на 10 дней,  вскрытие раньше на 15 дней, ледовый период сократился на 25 дней, а толщина льда уменьшалась в среднем на 8.8 см за 10 лет. Однако, начиная с середины 1990-х до середины 2010 гг., наблюдения на береговых станциях и со спутников показали развитие тенденции к более ранним замерзаниям, поздним вскрытиям и возрастанию продолжительности ледового периода [Kouraev et al., 2007]. Эти изменения отражают внутривековую цикличность климата, связанную во многом с колебаниями атмосферной циркуляции в северном полушарии.

Главным метеорологическим фактором, приводящим к колебаниям сроков замерзания (Дзам), является температура воздуха в ноябре-декабре (Та), влияющая на скорость потерь тепла с водной поверхности. Для периода 1896-2010 гг. в Южном Байкале связь между этими характеристиками описывается уравнением Дзам=4,26Та+75 (R2=0.57, р<0.001), где Дзам - число дней от 1 декабря до даты замерзания. Температурные условия весны также влияют на вскрытие ледяного перерыва, однако корреляция сроков вскрытия с температурой воздуха не высока [Livingston, 1999]. Это связано с  влиянием на разрушение ледяного покрова не только теплового, но и  динамического фактора (ветер) [Kouraev et al., 2007; Шимараев, 2008], а также максимальной толщины льда, которая зависит от температуры воздуха в зимние месяцы.

Открыть в полном размере

Радиационный и тепловой баланс поверхности

Поглощенная солнечная радиация является основным источником тепла, поступающего в водную толщу озера. Она зависит от величин приходящей солнечной радиации на поверхность озера и отражательной способности поверхности (альбедо) и, таким образом, имеет четко выраженный сезонный ход. Радиационный баланс водной поверхности озера Байкал является суммой поглощенной солнечной радиации и эффективного излучения воды. С апреля по сентябрь он положителен, а с октября по март отрицателен. В целом за год радиационный баланс озера положителен и меняется от 1900 Мдж/м² в районе дельты Селенги до 700-800 Мдж/м² в северной части озера. Пространственное распределение радиационного баланса поверхности озера Байкал в теплый период года тесно связано с режимом облачности. Из-за небольших ее изменений радиационный баланс в это время меняется незначительно. В холодное время года на распределение радиационного баланса, кроме облачности, заметное влияние оказывают различия в альбедо воды и снега, из-за чего радиационный баланс Северного Байкала гораздо меньше, чем Среднего и Южного. Радиационный баланс поверхности является определяющим элементом в формировании теплового режима озера, причем из-за большой теплоемкости воды наблюдается постоянное запаздывание в сезонном ходе температурных характеристик относительно радиационных. Поэтому для Байкала максимум суммарной солнечной радиации и радиационного баланса приходится на июнь, а наибольшие температуры воздуха и воды наблюдаются в августе.