Юрий 10.09.2020 409

Летом в жаркую погоду на озерах и прудах образуется термоклин, непонятное явление, которое оказывает существенное воздействия на рыбалку. Такое явление в теплое время года наблюдается в озерах и других стоячих водоемах. Высокая температура воздуха нагревает воду, нагретые верхние слои воды имеют плотность меньше, чем нижние слои.

Течение в реке перемешивает воду и выравнивает температуру, в озере или пруду течение отсутствует. Более того, водоемы со стоячей водой окружены деревьями и зарослями камыша, и даже сильный ветер не перемешивает воду. В таких условиях верхние слои воды теплее на несколько градусов, чем вода у дна.

Расслоение воды по температуре сильно влияют на поведение рыб. Что делать рыболову и как поймать рыбу в таких условиях?

Суть термина

По сути, термоклин – средний слой воды с переменной температурой, разница на верхней и нижней границе которого может достигать десяти градусов. Образуется он из-за воздействия трех природных факторов:

• солнечного нагрева;
• ветра;
• смены дня и ночи.

Формируется термоклин в середине лета в стоячих водоемах, где отсутствует важный фактор, влияющий на жизнь рыб – течение. Таким образом, разговор можно вести о таких локациях:

• пруд;
• озеро;
• карьер;
• водохранилище;
• речной тиховодный залив;
• старица речного русла.

Процесс образования

Рассмотрим процесс образования термоклина подробнее.

Внимание! Самая высокая плотность у воды наблюдается при температуре в 4 градуса по Цельсию.

Когда весеннее солнце растопит лед, в водоеме начинается активное перемешивание слоев. Верхняя вода становится тяжелее и опускается ближе ко дну, нижняя – поднимается. Это явление, его еще называют обратной стратификацией, проистекает до того момента, когда температура достигнет четырех градусов и выровняется по всей толще.

При дальнейшем повышении температуры естественного перемешивания не происходит из-за того, что плотность воды перестает расти, а естественным образом уменьшается. Наступает так называемая прямая стратификация, когда чем глубже, тем холоднее.

Теперь рассмотрим влияние ветра. Под его воздействием в верхнем слое вода перемешивается и выравнивается по температуре. В то же время на придонный горизонт его воздействие нулевое, там остается так же холодно.

Между слоями остается тонкая полоска воды с переменной температурой, постоянно уменьшающейся с глубиной. Именно этот горизонт ученые и называют термоклином.

Таким образом, в летнем водоеме мы наблюдаем такую картину:

• Сначала идет верхний, самый теплый слой, с примерно выровненной по толщине температурой.
• Затем расположен тонкий пограничный слой – термоклин, в пределах которого температура резко изменяется от теплой наверху к холодной внизу.
• Нижний, наиболее глубокий и холодный слой, в котором температура равномерно падает с увеличением глубины.

Примерное распределение воды с разными температурами при термоклине

Верхний слой ученые называют эпилимнионом, термоклин – металимнионом, нижний – гиполимнионом. В переводе с греческого языка эти термины означают:

• верхнеозерье;
• среднеозерье;
• нижнеозерье.

Важно! В водоемах, на которых влияние ветра минимально: крутые берега, густая растительность, – термоклин практически никогда не образуется.

Также отсутствует термоклин и в неглубоких прудах и заливах, где ветровое перемешивание воздействует на всю толщу воды и температурное расслоение не наблюдается.

Откуда берется термоклин

Как известно, пресная вода обладает наибольшей плотностью при температуре 4 градуса, а замерзает при нуле. Именно поэтому лед встает на поверхности, а вся толща воды подо льдом имеет температуру от 0 до 4 градусов, причем наиболее теплые и, следовательно, тяжелые слои располагаются ближе ко дну (Рис. 1).

Конечно, подобная картина — ее называют обратной стратификацией — наблюдается только в малопроточных или стоячих водоемах. Где есть течение происходит перемешивание воды, и температура по всей толще более-менее выравнивается. Весной, после таяния льда, солнце начинает нагревать верхние слои воды. Они становятся тяжелее и опускаются вниз.

Это перемешивание продолжается до тех пор, пока вся толща воды не прогреется до 4 градусов. С дальнейшим нагреванием плотность воды уже не растет, а уменьшается, и более теплые поверхностные слои больше не погружаются вниз, а остаются сверху. Наступает состояние прямой стратификации, когда по мере погружения в глубину термометр будет показывать все более низкую температуру.

Вопрос в том, как равномерно падает температура с глубиной или это происходит скачкообразно?

Попробуем смоделировать процессы, которые происходят весной в водной толще. Для этого возьмем достаточно глубокий сосуд с водой, подождем, пока вода в нем станет комнатной температуры, и начнем нагревать ее поверхность, например с помощью обычной лампочки (Рис. 2а).

Получая тепло от лампочки, верхние слои воды, за счет диффузии, будут отдавать часть этого тепла вниз, более холодным слоям, а те, в свою очередь, еще ниже, и в итоге установится прямая стратификация: температура воды будет равномерно падать от поверхности ко дну сосуда.

Есть, правда, другие факторы, помимо плотности воды, которые также могут вмешиваться в процесс (испарение воды с поверхности, теплопроводность стенок сосуда и т.д.), но наш эксперимент мысленный, и они нам и не помешают.

Описанный сосуд с лампой вполне можно было бы сравнить природным водоемом, поверхность которого нагревается солнцем, если бы не одно отличие. Большинство настоящих водоемов в той или иной степени испытывает на себе воздействие ветров, которые перемешивают поверхностные слои воды, и это перемешивание имеет очень важные последствия.

Добавим в нашу модель вентилятор и посмотрим, что же произойдет с водой в сосуде, если на нее начнет дуть ветер.

Под воздействием ветрового волнения верхние слои воды начнут перемешиваться (Рис. 2б), и температура в пределах этих слоев выровняется. Но ниже этой зоны перемешивания, в той части сосуда, куда не достигает воздействие ветра, картина останется прежней: температура там будет равномерно падать по направлению ко дну. Таким образом, с помощью электролампочки и вентилятора мы создали в нашем экспериментальном сосуде три слоя воды которые резко различаются между собой по температурным параметрам.

• Верхний, самый теплый слой, с примерно одинаковой по всей его толщине температурой.
• Нижний, наиболее глубокий и холодный слой, в котором температура равномерно падает в направлении ко дну.
• Тонкий пограничный слой, расположенный между первым и вторым, в пределах которого температура резко изменяется от теплой наверху к холодной внизу.

Вот этот пограничный слой, внутри которого происходит скачок температуры, и есть не что иное, как термоклин, или, как еще его часто называют, слой температурного скачка. Слой воды над термоклином принято называть эпилимнионом, слой ниже термоклина — гиполимнионом, а сам термоклин иногда называют металимнионом.

Все эти термины имеют греческие корни и буквально, хотя и не слишком благозвучно, их можно перевести как «верхнеозерье», «нижне-озерье» и «среднеозерье».

Итак, как следует из наших мысленных опытов, для возникновения в водоеме термоклина необходимы два главных условия:

• Солнечное тепло.
• Ветер.

Если ветра нет, или если водоем имеет высокие берега, хорошо защищающие его поверхность, то перемешивания верхних слоев воды происходить не будет, и ее температура будет равномерно, без всяких скачков, падать в направлении ко дну — ситуация, которую отражена на Рис. 2а.

Важное уточнение

На самом деле, некоторое перемешивание верхнего слоя воды может происходить и без всякого ветра. В результате его остывания ночью или при смене теплой погоды на холодную.

Действительно, когда вода на поверхности охлаждается, плотность ее возрастает, и она начинает опускаться вниз, до тех пор пока не достигнет слоев с такой же, как у нее температурой (и плотностью). Одновременно подлежащие, пока еще более теплые слои, «выдавливаются» наверх, чтобы затем тоже отдать свое тепло ночному воздуху и, в свою очередь, опуститься ниже. С возвращением тепла все повторяется только в обратном порядке.

Таким образом, чередование дня и ночи, или жаркой и прохладной погоды, также вызывает перемешивание верхних горизонтов водной толщи. Но на значительную глубину этот процесс не распространяется и роль его, по сравнению с ветровым перемешиванием, невелика. Однако солнце и перемешивание верхнего слоя воды — условия хоть и необходимые для появления термоклина, но недостаточные.

Решающее значение в этом смысле играет еще и глубина водоема. Как нетрудно понять, глядя, например, на Рисунок 2б, она должна быть больше, чем глубина, на которую проникает ветровое перемешивание. В противном случае для слоя термоклина попросту не остается места.

Развитие термоклина

Образование термоклина в водоемах средней полосы начинается примерно в конце мая. Сначала его верхняя граница находится на глубине в 1,5-2 метра. Многие при купании замечали, что в определенном горизонте вода явно становится холоднее.

С течением лета на большей части водоемов происходит опускание термоклина на значительную глубину. Так, к примеру, в Онежском озере к концу лета верхняя его граница иногда находится на глубинах в 30-50 метров.

С другой стороны, там, где летом дуют серьезные ветра и имеются огромные площади поверхности, как на Рыбинском водохранилище, термоклин иногда разрушается на глубинах до десяти метров. Лишь глубже этого значения обстановка остается нормальной.

Шторм на Рыбинском водохранилище способен перемешать слои на большую глубину.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что термоклин очень подвижен, и определить его расположение «на глазок» невозможно. Нужно производить постоянные измерения водяным термометром или использовать эхолот с термоиндикацией.

Работа эхолота

Термоклин на эхолоте, имеющем температурный датчик, очень хорошо просматривается. При этом его граница может отображаться несколько расплывчато. Это не удивительно, ведь процесс перемешивания воды не прекращается.

Причем к ветровому воздействию добавилось и влияние гребного винта двигателя, производимое во время перемещения по акватории. Чем больше рыболовных и прогулочных судов на водоеме, тем активнее смешивается вода в эпилимнионе, тем ниже опускается граница термоклина.

Отображение термоклина на экране эхолота.