Jezioro Dimiktyczne - Dimictic lake
| Strefy jezior |
|---|
| Stratyfikacja jezior |
| Rodzaje jezior |
| Zobacz też |
Dimictic Lake jest organem słodkiej której różnica temperatur pomiędzy powierzchnią a dolnej warstwy staje się pomijalne dwa razy rocznie, dzięki czemu wszystkie warstwy wody jeziora krążyć w pionie. Wszystkie jeziora dimiktyczne są również uważane za holomiktyczne , kategoria obejmująca wszystkie jeziora, które mieszają się raz lub więcej razy w roku. Zimą jeziora dimiktyczne pokryte są warstwą lodu, tworząc zimną warstwę na powierzchni, nieco cieplejszą warstwę pod lodem i jeszcze cieplejszą, niezamarzniętą warstwę dolną, podczas gdy latem te same różnice gęstości wynikające z temperatury rozdzielają się. ciepłe wody powierzchniowe ( epilimnion ), z chłodniejszych wód dennych ( hipolimnion ). Wiosną i jesienią te różnice temperatur na krótko zanikają, a zbiornik wodny wywraca się i krąży od góry do dołu. Takie jeziora są powszechne w regionach o średnich szerokościach geograficznych o klimacie umiarkowanym.
Przykłady jezior dimiktycznych
Sezonowe cykle mieszania i stratyfikacji
Mieszanie (przewracanie) występuje zazwyczaj wiosną i jesienią, kiedy jezioro jest „izotermiczne” (tj. o tej samej temperaturze od góry do dna). W tym czasie woda w całym jeziorze ma temperaturę blisko 4 °C (temperatura maksymalnej gęstości), a przy braku jakichkolwiek różnic temperatury lub gęstości jezioro łatwo miesza się od góry do dołu. Zimą każde dodatkowe ochłodzenie poniżej 4°C skutkuje rozwarstwieniem słupa wody, więc jeziora dimiktyczne mają zwykle odwrotną stratyfikację termiczną, z wodą o temperaturze 0°C poniżej lodu, a następnie z temperaturami wzrastającymi do blisko 4°C u podstawy jeziora.
Przewrócenie wiosny
Gdy lód się roztopi, słup wody może zostać zmieszany przez wiatr. W dużych jeziorach górna warstwa wody często ma temperaturę poniżej 4 °C, gdy lód topi się, tak więc wiosna charakteryzuje się ciągłym mieszaniem się dzięki konwekcji napędzanej energią słoneczną, aż do osiągnięcia przez słup wody 4 °C. W małych jeziorach okres przewrotu wiosennego może być bardzo krótki, dlatego przewrót wiosenny jest często znacznie krótszy niż przewrot jesienny. Gdy górny słup wody ogrzeje się powyżej 4 °C, zaczyna się rozwijać stratyfikacja termiczna .
Stratyfikacja letnia
Latem ciepło płynące z atmosfery do jeziora ogrzewa warstwy powierzchniowe. Powoduje to, że jeziora dimiktyczne mają silną stratyfikację termiczną, z ciepłym epilimnionem oddzielonym od zimnego hypolimnion przez metalimnion. W obrębie metalimnionu występuje termoklina , zwykle definiowana jako obszar, w którym gradienty temperatury przekraczają 1°C/m. Dzięki stabilnemu gradientowi gęstości, mieszanie w termoklinie jest hamowane, co ogranicza pionowy transport rozpuszczonego tlenu . Jeśli jezioro jest eutroficzne i ma wysokie zapotrzebowanie na tlen w osadach, hipolimnion w jeziorach dimiktycznych może stać się niedotleniony podczas stratyfikacji latem, co często obserwuje się w jeziorze Erie .
Podczas stratyfikacji latem obserwuje się, że większość jezior doświadcza fal wewnętrznych spowodowanych dopływem energii z wiatru. Jeśli jezioro jest małe (mniej niż 5 km długości), to okres wewnętrznego seiche jest dobrze przewidziany przez formuły Merian. Długookresowe fale wewnętrzne w większych jeziorach mogą być pod wpływem sił Coriolisa (ze względu na ruch obrotowy Ziemi). Oczekuje się, że nastąpi to, gdy okres wewnętrznej sejszy stanie się porównywalny z lokalnym okresem bezwładności , który wynosi 16,971 godzin na szerokości geograficznej 45°N (link do narzędzia Coriolisa). W dużych jeziorach (takich jak Jezioro Simcoe , Jezioro Genewskie , Jezioro Michigan czy Jezioro Ontario ) obserwowane częstotliwości sejsz wewnętrznych zdominowane są przez fale Poincaré i fale Kelvina .
Upadek przewrócenia
Późnym latem temperatura powietrza spada, a powierzchnia jezior ochładza się, co skutkuje głębszą mieszaną warstwą, aż w pewnym momencie słup wody staje się izotermiczny i ogólnie bogaty w rozpuszczony tlen. Jesienią połączenie wiatru i chłodnego powietrza nadal powoduje mieszanie się słupa wody. Woda stygnie, aż temperatura osiągnie 4°C. Często przewrócenie się upadku może trwać 3-4 miesiące.
Odwrócona stratyfikacja zimowa
Po osiągnięciu przez słup wody temperatury maksymalnej gęstości wynoszącej 4°C, każde kolejne chłodzenie wytwarza mniej gęstą wodę ze względu na nieliniowość równania stanu wody . Wczesna zima jest więc okresem ponownej ratyfikacji. Jeśli jest stosunkowo mało wiatru lub jezioro jest głębokie, tylko cienka warstwa prężnej zimnej wody tworzy się nad gęstszymi wodami o temperaturze 4°C, a jezioro zostanie „zakriosfikowane” po uformowaniu się lodu. Jeśli jezioro doświadcza silnych wiatrów lub jest płytkie, wtedy cała kolumna wody może ostygnąć do około 0°C, zanim uformuje się lód, te chłodniejsze jeziora są określane jako „kriomiktyczne”. Gdy na jeziorze utworzy się lód, dopływ ciepła z atmosfery jest w dużej mierze zatrzymany, a początkowe warunki kriostatryfikowane lub kriomiktyczne są w dużej mierze zablokowane. Rozwój stratyfikacji termicznej w okresie zimowym jest następnie definiowany przez dwa okresy: zima I i zima II. We wczesnozimowym okresie Zimy I główny strumień ciepła jest spowodowany ciepłem zmagazynowanym w osadach; w tym czasie jezioro nagrzewa się od spodu, tworząc głęboką warstwę wody o temperaturze 4 °C. Późną zimą lód na powierzchni zaczyna się topić, a wraz z wydłużaniem się dnia wzrasta ilość światła słonecznego, które przenika przez lód do górnych słupów wody. Tak więc podczas Zimy II główny strumień ciepła odbywa się teraz z góry, a ocieplenie powoduje tworzenie się niestabilnej warstwy, co powoduje konwekcję napędzaną energią słoneczną. To mieszanie górnego słupa wody jest ważne dla utrzymania planktonu w zawiesinie, co z kolei wpływa na czas zakwitów podlodowych glonów i poziom rozpuszczonego tlenu. Siły Coriolisa mogą również odgrywać ważną rolę w kształtowaniu wzorców cyrkulacji z powodu różnicowego ogrzewania przez promieniowanie słoneczne. Okres zimowy jezior jest prawdopodobnie najmniej zbadany, ale chemia i biologia są nadal bardzo aktywne pod lodem.