Wody stojące i ich podział

Wody stojące i ich podział.

W zbiornikach wody stojącej, do których należą przede wszystkim jeziora i stawy, występują następujące ruchy wody: falowanie, sejsze, ruchy konwekcyjne oraz w małym stopniu przepływ. Udział ruchów i wzajemny ich stosunek zależy od morfologii misy jeziornej i usytuowania w terenie. Zbiorniki stojące różnią się między sobą kształtem rozpatrywanym w płaszczyźnie poziomej (rozczłonowane lub zbliżone do koła) i pionowej (głębokością), a także związaną z tym wielkością powierzchni i masy wody (objętością). Silne rozczłonowanie, jak i urozmaicenie głębokości zbiornika sprawia, iż warunki w nim bywają w poziomie i w pionie niejednakowe. W zbiornikach o licznych zatokach, zatoczkach i kilku plosach, wpływ czynników zewnętrznych (wiatru) jest niejednakowy na całym obszarze, co powoduje, że w różnych jego częściach mogą panować zupełnie inne warunki. Podobnie mogą być zróżnicowane warunki w pionie zbiornika pozwalające na wyróżnienie kilku stref. Zbiorniki bezstrefowe są płytkie, a falowanie ma tak duży wpływ, że obejmuje całe dno, jak i całą wodę w pionie. Zbiorniki zawierające bezstrefową wodę stojącą nazywamy umownie stawami. W zbiornikach głębokich falowanie nie sięga dna, a warunki środowiska zróżnicowane są w pionie i w poziomie mniej lub bardziej wyraźnie w pewnych okresach roku. Zasięg różniących się warunkami środowiska warstw zależy od długości osi zbiornika nie poprzecinanej wyspami i jego głębokości. Nie bez wpływu jest usytuowanie najdłuższej osi zbiornika do kierunku najczęściej występujących wiatrów w tym rejonie, w którym zbiornik jest położony. Na wielkość falowania mają również wpływ wygrzbiecenia oraz zadrzewienie brzegów ograniczające działalność wiatrów. Zbiorniki naturalne o wodzie stojącej, podzielone na strefy nazywamy jeziorami. Podobnie jak obecność prądu wprowadza podział wód śródlądowych na stojące i płynące, tak ruch wody, powodowany falowaniem i prądami konwekcyjnymi cząsteczek, jeżeli wytwarza strefy charakteryzujące się odmiennymi warunkami środowiska, zaszeregowuje wody stojące zbiorników śródlądowych do kategorii jezior. Cząsteczki wody pod wpływem falowania podnoszone są ruchem kołowym, a po przebyciu pewnej drogi opadają w dół, aby powrócić tym samym ruchem na powierzchnię. Dno przy brzegu głębokich jezior lub na całej powierzchni w płytkich zbiornikach, podlega wpływowi falowania, przy którym cząsteczki albo przesuwają się poziomo, podmywając brzeg, albo płyną w głąb, wzruszając osady. Sejsze powstają przez podniesienie się w jednym końcu zbiornika poziomu wody w wyniku zróżnicowania ciśnienia, siły wiatru lub opadów i powodują kołysanie wody w całej misie. Przepływ powstaje zaś wskutek przemieszczania się mas wody przepływającego przez zbiornik cieku i dotyczy tylko pewnych jego części.

Ruchy konwekcyjne wywoływane są różnicą gęstości wody uzależnioną od temperatury, różnej na różnych głębokościach, i w nieznacznym stopniu mineralizacją wody. Przebiegają one pionowo i mają obok falowania najistotniejsze znaczenie dla mieszania się wód stojących. Dla zrozumienia rozkładu ciepła mas wodnych w zbiorniku stoją

cym i ruchów konwekcyjnych, niezbędne jest przypomnienie ważnych właściwości wody dotyczących energii cieplnej. Woda czysta, w temperaturze ujemnej w skali Celsjusza, zamienia się w lód, którego gęstość jest mniejsza (0,9167 g/cm3) przy tym samym ciśnieniu niż gęstość wody w temperaturze od powyżej 0 do 30 °C. Ta właściwość sprawia, że lód nie tonie. Największą gęstość (1,0 g/cm3) osiąga woda w temperaturze +4°C, poniżej i powyżej tej temperatury gęstość jej maleje. Dla wód powierzchniowych źródłem ciepła jest promieniowanie słoneczne i przenikanie ciepła z atmosfery. Nagrzane wody powierzchniowe zbiornika przenoszą ciepło w głąb, przede wszystkim wskutek ruchów konwekcyjnych i falowania, bowiem przewodnictwo cieplne wody jest małe. Te ruchy powodują charakterystyczne uwarstwienie cieplne masy wody w całym zbiorniku, które zależne jest od głębokości zbiornika i jego powierzchni.

Podczas czterech pór roku, charakterystycznych dla klimatu Polski, uwarstwienie wody w głębszych zbiornikach (jeziorach) różni się układem termicznym. Z chwilą zejścia pokrywy lodowej następuje nagrzewanie wód powierzchniowych. W wyniku ruchów konwekcyjnych i falowania, nagrzewają się partie wody sięgające ostatecznie do dna. Rezultatem tych ruchów jest wyrównana w całym zbiorniku temperatura wody (homotermia). Zjawisko to znane jest jako przemieszanie lub cyrkulacja wiosenna (rysunek).

Rysunek. Układy termiczne jezior w okresie roku.

Powoduje ono także wymieszanie zawartych w wodzie gazów (w tym tlenu) i rozpuszczonych ciał stałych (soli mineralnych).

Wzrost temperatury górnych mas wody, przy równoczesnym zmniejszaniu się ich gęstości, powoduje zanikanie ruchów konwekcyjnych. Przemieszanie wody następuje wówczas przede wszystkim w wyniku falowania. W jeziorach w efekcie ruchów powstaje rozwarstwienie wody na epilimnion, strefę górną szybko nagrzewającą się, metalimnion (termoklina, skok termiczny), strefę w której temperatura spada o przynajmniej 1 °C na 1 metr głębokości oraz na hipolimnion, strefę o nieznacznie zmniejszającej się temperaturze, sięgającej przy dnie +4 °C i jednocześnie największej gęstości wody. Te trzy odmienne termicznie i różniące się jeszcze innymi właściwościami warstwy wody w okresie tzw. stratyfikacji lub stagnacji letniej powodują zróżnicowanie warunków środowiska. Na jesieni ochładzanie się wody aż do +4°C rozpoczyna nowy okres ruchów zwany cyrkulacją jesienną, który doprowadza do ponownej homotermii i równomiernego wymieszania do dna zarówno wody, jak i zawartych w niej gazów oraz ciał stałych. Dalszy spadek temperatury powierzchniowej warstw wody poniżej + 4 °C rozpoczyna okres stagnacji zimowej. Okres ten różni się od stagnacji letniej odwróconą ter-miką wody – temperatura warstw powierzchniowych jest wówczas najniższa, a przy dnie najwyższa. Epilimnion i metalimnion są wtedy strefami wody zimnej i płytko zalegającej, natomiast hipolimnion odwrotnie.

Artykuł cofnij

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *