- artykuły

Dodano: 31 maja 2004

- Cyrkulacja jezior
- System europejski
- System amerykański (termiczny)


Cyrkulacja jezior


Wyjaśnijmy sobie najpierw, co to za zjawisko i na czym polega. Otóż, nie jest to nic innego, jak tylko krążenie wód zbiornika, między powierzchnią a dnem. Powodowane jest rozmaitymi czynnikami środowiskowymi:

    • silnym wiatrem - falowanie, które wprawia w ruch cząsteczki wody, nie tylko w powierzchniowych warstwach ale również te, które zlokalizowane są głębiej.
    • zmianami temperatur - wyrównana temperatura w całym jeziorze, powoduje że gęstość wody na wszystkich głębokościach jest podobna i wzburzone cząsteczki wody łatwo przemieszczają się między powierzchnią a dnem zbiornika. Powiedzieliśmy sobie dokładniej o tym zjawisku w części poświęconej właściwościom wody.

    • procesami zachodzącymi w osadach dennych - powstający gaz, w wyniku procesów rozkładu materii organicznej (taki jak metan czy siarkowodór), unosząc się wynosi cząsteczki wody ku powierzchni.

Są to trzy podstawowe przyczyny wywołujące zjawisko mieszania się wód. Można wymienić tu również takie elementy jak ruch żeglugowy (w płytkich i małych akwenach woda może być skutecznie wymieszana przez śruby napędowe pływających statków i barek) czy masowo występujące ptactwo wodne (pływające po powierzchni i nurkujące w poszukiwaniu pokarmu na dnie zbiornika).
Intensywność krążenia wód zależy również od wielu czynników. Wymienić tu można między innymi:

    • położenie zbiornika - ogromne znaczenie ma to, czy znajduje się on na otwartej przestrzeni czy też jest otoczony lasami i położony w zagłębieniu terenu. W pierwszym przypadku, słabe wiatry (przy stosunkowo wyrównanej temperaturze wody) są w stanie przemieszać całe jezioro. Jeśli jednak zbiornik jest osłonięty przez lasy i wzgórza to nawet silne i długo trwające wichury nie naruszą warstwowego układu wody (epiliminon, metalimnion i hypolimnion).
    • głębokość - im głębsze jezioro i mniejsza jego powierzchnia tym trudniej wywołać ruch wody. W takim przypadku, mieszanie się poszczególnych warstw jest prawie niemożliwe.
    • pora roku jeziorowego - możemy wyróżnić cztery pory roku jeziorowego: stagnacja letnia i zimowa oraz cyrkulacja wiosenna i jesienna.
      W czasie trwania stagnacji letniej, jest wyraźnie widoczne uwarstwienie i łatwo można rozgraniczyć epilimnion, metalimnion i hypolimnion. Podobnie jest w przypadku stagnacji zimowej. Różnica polega jedynie na odwróconym układzie krzywych tlenowych. Latem najwyższe temperatury są przy powierzchni, a najniższe przy dnie (ok. 4°C). Zimą zaś, jest odwrotnie - przy powierzchni jest chłodniejsza woda (często występuje pokrywa lodowa) niż przy dnie (podobnie jak latem ok. 4°C).
      Po okresach stagnacji nadchodzą pory cyrkulacji jezior. Po zimie występuje cyrkulacja wiosenna. Promienie słoneczne topią lód i nagrzewają powierzchniowe warstwy wody. Gdy osiągną one temperaturę zbliżoną do warstw przydennych, nawet słaby podmuch wiatru powoduje mieszanie się wody.
      Jesienią jest odwrotnie - ochładzanie się powietrza, powoduję że jezioro oddaje ciepło. Pochodzi ono z całej objętości wody zbiornika ale głównie z najcieplejszego epilimnionu. Cyrkulacja jesienna rozpoczyna się gdy temperatury między powierzchnią, a dnem są stosunkowo wyrównane i trwa do momentu pokrycia się jeziora lodem.
    • kształt zbiornika - jeżeli jezioro ma nieregularny kształt, dużo zatoczek i wysepek to mieszanie się wody jest bardzo utrudnione. Wiatr może działać na niewielkich powierzchniach. Falowanie, które i tak jest niewielkie zostaje szybko tłumione przez wyspy czy roślinność brzegową.

    • ukształtowanie dna - najbardziej korzystne jest dno wyrównane i płaskie. Każdy głęboczek czy podwodna górka wpływają negatywnie na proces mieszania się jeziora. Tłumią ruchy wody, stanowiąc naturalne "stabilizatory" zbiornika wodnego.

Obserwując przebieg cyrkulacji różnych zbiorników wodnych, naukowcy wychwytywali pewne prawidłowości. Zauważyli, że da się wyróżnić grupy jezior mieszających się w podobny sposób. W wyniku tego, powstały dwa systemy cyrkulacji jezior - europejski i amerykański.



System europejski


Twórcami tego systemu byli europejscy badacze, a właściwie światowej sławy limnologowie - Wiszniewski, Paschalski, Olszewski, Passowicz i Findenegg. Problem mieszania się wód naukowcy ci, ujęli pod kątem dynamiki mas wody. Przyjrzeli się dokładniej, do jakiej głębokości cyrkulacja zachodzi i jaka jest jej intensywność. Chcieli poznać przyczyny ograniczające to zjawisko i czynniki, które je powodują.
Obserwacje swoje, prowadzili na jeziorach europejskich chociaż jak się później przekonano, zaobserwowane prawidłowości odnieść można do większości jezior znajdujących się w całej strefie umiarkowanej.
Przyjmując za kryterium sposób mieszania się wody w zbiorniku wodnym, możemy wyróżnić jeziora:

 

    • statyczne (amiktyczne) - praktycznie nie mieszają się. W wodzie ich, nie obserwuje się żadnych ruchów. Zlokalizowane są najczęściej w strefach okołobiegunowych i wysoko w górach. Przez cały rok są zamarznięte lub pokryte bardzo grubą warstwą lodu.
    • eustatyczne - stanowiące przejściową formę pomiędzy jeziorami statycznymi i astatycznymi.

    • astatyczne - będące wielokrotnie mieszane w ciągu roku. Występują one w strefach tropikalnych, gdzie temperatura wody nigdy nie spada poniżej 4°C. W strefie umiarkowanej, są to jeziora płytkie i o dużej powierzchni. Niewielkie podmuchy wiatru powodują cyrkulowanie wody, która ma wyrównaną temperaturę w całej objętości jeziora.

Po wieloletnich badaniach i analizach wyników obserwacji innych naukowców, Findenegg podzielił jeziora eustatyczne na:

    • meromiktyczne - w których mieszane są jedynie warstwy powierzchniowe, do kilku metrów głębokości, których przekrój ukazuje warstwowość zbliżoną do epilimnionu, metalimnionu i hypolimnionu innych jezior. Istnieje tu jednak pewna anomalia, która charakteryzuje ten typ zbiorników. Otóż najgłębsze masy wody, dolnego hypolimnionu, zwane monimolimnionem nigdy się nie mieszają, nawet w szczytowych okresach cyrkulacji wiosennej czy jesiennej. Jest to bardzo dziwne zjawisko, którego przyczyn może być kilka:

      • ukształtowanie terenu,
      • układy batymetryczne,
      • zmiany gęstości wody,
      • zanieczyszczenia.

      Z reguły, wody cieplejsze wypychane są ku powierzchni, gdyż są lżejsze od zimnych. W tym przypadku, jest odwrotnie. Dzieje się tak, na skutek dopływu zanieczyszczeń i zalegania wody zasolonej nad dnem, która jest stosunkowo ciężka. W ten sposób tworzy się swoistego rodzaju bariera, pozwalająca na mieszanie się tylko do pewnej głębokości.
      Obecność ścieków zarówno organicznych, jak i mineralnych wywołujących zwiększone zasolenie (np. chlorków Cl-) powoduje, że czasami jeziora meromiktyczne nazywa się pseudoeutroficznymi.

Jeziora meromiktyczne



    • holomiktyczne - zbiorniki takie cyrkulują dwa razy w roku, wiosną i jesienią. Szczytowy okres cyrkulacji charakteryzuje się intensywnym mieszaniem wód do samego dna. Zimą i latem nastaje stagnacja. Daje się czasami zaobserwować ruchy wody jedynie w płytkich warstwach epilimnionu.

    • polimiktyczne - ten typ jezior, jak wspomniałem wcześniej, należy do bardzo intensywnie i często mieszających się - nawet kilkadziesiąt razy w roku. Powtarzam ten rodzaj zbiornika jeszcze raz, gdyż Wiszniewski zaliczył właśnie takie jeziora do grupy zbiorników eustatycznych. W literaturze spotkać można jeszcze jedną nazwę, którą wprowadził Paschalski, opisującą te zbiorniki, a mianowicie pleomiktyczne.



W niedługim czasie, niejaki pan Passowicz wśród jezior holomiktycznych wyróżnił jeszcze bradymiktyczne i tachymiktyczne.
Do jezior bradymiktycznych zaliczył te, które mieszają się powoli, bardzo leniwie, a tachymiktyczne scharakteryzował jako mieszające się szybko i intensywnie.
Aby nie być gorszym, w 1953 roku pan Olszewski dołożył jeszcze jedną grupę do jezior holomiktycznych, a mianowicie jeziora eumiktyczne, będące typem pośrednim pomiędzy jeziorami brady- i tachymiktycznymi.
Podsumowując, powyższe wywody na temat europejskiego systemu cyrkulacji jezior, można przedstawić go w następującej postaci:

 

  • statyczne
  • eustatyczne
    • meromiktyczne
    • holomiktyczne
      • bradymiktyczne
      • eumiktyczne
      • tachymiktyczne
    • polimiktyczne
  • astatyczne
 

Jeziora bradymiktyczne

Jeziora tachymiktyczne



Jeziora eumiktyczne



System amerykański (termiczny)
Głównymi twórcami amerykańskiego systemu cyrkulacji jezior byli Lőffer, Hutchinson i Yoshimura. Swój system nazywali często termicznym, sugerując się zapewne wnikliwymi obserwacjami zmian temperatur na przełomie wszystkich pór roku jeziorowego oraz analizą krzywych tlenowych, obrazujących rozkład pionowy temperatur w zbiorniku. W literaturze jednak, system amerykański nazywany jest najczęściej cyrkulacyjnym. Wyróżniono w nim następujące typy jezior:

    • amiktyczne - są to zbiorniki nie mieszające się, które występują najczęściej wysoko w górach i w strefach polarnych, antarktycznych.

    • oligomiktyczne - mieszają się bardzo rzadko, wręcz sporadycznie. Można je spotkać na obszarach wilgotnych i podmokłych rozciągających się w klimacie tropikalnym i równikowym.

    • monomiktyczne - tylko raz w ciągu roku ulegają całkowitemu wymieszaniu, poczym następuje długi okres stagnacji. Typ ten, dzieli się na jeziora monomiktyczne ciepłe i zimne. Pierwsze z nich występują najczęściej w strefie tropikalnej, kiedy to mieszane są tylko zimą. Poza tropikami, jeziora te można spotkać w strefie umiarkowanej w bliskim sąsiedztwie mórz. Temperatura ich wody nigdy nie spada poniżej 0°C. Jeziora monomiktyczne zimne spotkać można na obszarach polarnych. W przeciwieństwie do jezior ciepłych, cyrkulację rozpoczynają latem, kiedy to temperatura ich wody oscyluje w granicach 4°C.

    • dimiktyczne - zbiorniki występujące w naszej strefie klimatycznej, cyrkulujące wiosną i jesienią. Okresy cyrkulacji przerywa stagnacja letnia i zimowa.

    • polimiktyczne - dzielą się podobnie jak monomiktyczne na ciepłe i zimne, z tym że mieszają się wielokrotnie, a czasami nawet nieustannie przez cały rok. Ciepłe występują w tropikach (temperatura ich jest wyższa niż 4°C) i w strefie umiarkowanej (jeziora te są najczęściej bardzo płytkie i mają dużą powierzchnię). Jeziora polimiktyczne zimne, występują tylko na obszarach polarnych.

Jak zapewne widać, niektóre typy jezior pokrywają się ze sobą w obu systemach - europejskim i amerykańskim. Jedyna różnica istnieje tylko w nazwie. Dla przykładu, jeziora dimiktyczne są odpowiednikiem holomiktycznych, a pleomiktyczne - monomiktycznych. Potwierdza to jedynie słuszność przyjętych podziałów i trafność wysnutych wniosków przez rożnych badaczy. Ich nazwiska warto zapamiętać, gdyż wiele z tych osób przyczyniło się do dokładniejszego poznania "życia" jezior i procesów jakie w nich zachodzą, przedłużając przez to istnienie wielu zbiorników wodnych.

Wróć do listy artykułów

Nasza oferta | zobacz pełną ofertę

dysponujemy:
  • inwentaryzacją krajoznawczą regionu
wykonujemy:
  • aktualizacje treści turystycznej map, przewodniki
  • oceny oddziaływań na środowisko (Natura 2000)
  • oceny stanu ekologicznego wód (Ramowa Dyrektywa Wodna UE)
  • prace podwodne, poszukiwawcze
prowadzimy:
  • nurkowania zapoznawcze, turystyczne, szkolenia specjalistyczne
statystyki | realizacja : nesta.net.pl