Ладожское озеро

Автор: С. В. Калесник.
Источник: «Ладожское озеро». Гидрометеоиздат, 1968.
Публикуется в сокращении.

Уровень воды в Ладожском озере и его колебания

Многолетний средний годовой уровень Ладоги, исчисленный для периода 1932-1958гг., равен 457±9см (Кузнецов, 1966). Вследствие того что, в отличие от поверхности, дно озера лежит ниже уровня моря, котловину Ладожского озера надо считать криптодепрессией.

Колебания уровня в течение года зависят от притока рек и от стока Невы. Так как уровни притоков озера колеблются в разное время и так как площадь озера огромна, то колебания, обусловленные указанными причинами, отличаются плавным ходом. Уровень постепенно повышается с января по июнь, после чего постепенно понижается, т. е. в течение года вырисовываются всего две фазы. При повышении или понижении уровня на 1см объем водной массы озера изменяется на 0,175км³.

В 1932-1958гг. наиболее высокий средний годовой уровень (1958г.) был 556см и самый низкий (1940) 364см (Кузнецов, 1966).

Помимо ежегодных колебаний уровня Ладожского озера, обнаружены и ритмические колебания с циклом по 29-30 лет (брикнеровы циклы), в которых многоводные фазы закономерно сменяются маловодными.

Многоводные, или трансгрессивные, фазы характеризуются подъемом уровня озер, увеличением стока рек, более прохладным климатом; условия зарастания водоемов ухудшаются. Фаза маловодная, или регрессивная, отличается более сухим и теплым климатом; понижение уровня озер благоприятствует их зарастанию.

Комплексная ладожская экспедиция захватила своими исследованиями окончание яркой трансгрессивной фазы и начало регрессивной.

Из многоводных фаз наиболее заметной была фаза 1899-1905гг.; всего за 7 лет приток воды в озеро составил 4,78м сверх нормы. Из маловодных фаз особенно резкая была в 1937-1952гг.: за это время озеро недополучило против нормы слой воды почти 10м (Шнитников, 1966). Вместе с тем надо подчеркнуть, что с конца XIX столетия смена многоводных и маловодных фаз происходит в Ладожском бассейне на фоне прогрессирующего снижения общей увлажненности бассейна.

Кроме регулярных колебаний уровня в течение года, вызванных соотношением прихода и расхода воды в котловине озера, возникают колебания и по другим причинам, в частности, под действием ветра. Сгонно-нагонным явлениям посвящено особое исследование Т.И.Малининой (1966).

Величина сгонно-нагонных колебаний уровня зависит и от силы ветра и от продолжительности его действия, а ветровой режим над озером весьма изменчив. Ветры, скорость которых не превышает 5 м/сек. (а таких в году около 40%), не вызывают ни нагона воды, когда они дуют на берег, ни сгона, когда они дуют с берега. Ветров скоростью 10-15 м/сек. в году не более 3%, а ветры сильнее 15 м/сек. бывают не каждый месяц, и их повторяемость в году всего примерно 1%.

Денивеляции уровня преобладают в осенне-зимнее время. В северной части озера, где они не крупнее 5-10см, практическое значение их невелико. Максимальные по величине и наиболее частые колебания уровня свойственны южному мелководному району озера. Здесь наблюдаются сгоны и нагоны более 20-30см, в отдельных случаях 40см. Случаются нагоны воды и до 90см, сопровождаемые затоплением берегов. И все же подавляющее большинство денивеляций (если отсчитывать их от уровня, предшествующего сгону или нагону) не превышает 10см. Денивеляций на озере держатся короткое время, и короче всего – наиболее сильные из них.

К особому виду колебаний уровня озера относятся сейши. Прекрасный общий обзор теории этого явления и методов его изучения и расчета сделал Л. К. Давыдов (в книге «Сейши на озёрах СССР», Арсеньева и др., 1963, стр. 109-116). Напомним, что сейши, или стоячие волны, – это быстрые колебания, близкие к периодическим, при которых уровень воды в одной части озера поднимается, а в другой, противоположной, опускается. При этом колеблется вся водная масса озера до самого дна, она как бы качается наподобие маятника, стремясь вернуть себе равновесие, из которого выведена внешним воздействием.

Водная поверхность колеблется при этом вокруг одной или нескольких линий, пересекающих эту поверхность и называемых узловыми линиями. Очевидно, что амплитуда сейши, т. е. наибольшее отклонение уровня водной поверхности от его положения в состоянии покоя, на узловых линиях равна нулю. Максимальные амплитуды получили название пучностей. Если вся масса в озере делится на две части и каждая из частей приходит в колебательное движение, образуется двухузловая сейша с одной полной пучностью и двумя полупучно-стями на концах: вода в средней части озера поднимается, а у берегов опускается. Сейши могут быть и многоузловыми.

Современная теория сейш рассматривает их как свободные колебания водной массы в результате приложения к ней какой-либо мгновенной силы.

Основная причина возникновения сейш – изменение атмосферного давления над озером. Сейшеобразные колебания зарождаются и при сгонно-нагонных явлениях, создающих различие уровней на противоположных концах озера.

До работ Комплексной ладожской экспедиции о сейшах на Ладожском озере почти ничего не было известно. Разность атмосферного давления между Сортавалой и Новой Ладогой иногда превышает 5-6мб, что служит причиной довольно сильных ветров вдоль длинной оси озера. Кроме того, циклоны, пересекающие озеро поперек, создают и разность давления на восточном и западном его берегах иногда до 10мб и более. Таким образом, условия для возникновения сейш налицо.

КЛЭ изучала сейши при помощи самописцев уровня, показания которых использованы также и для контроля теоретических расчетов по формулам.

Основной одноузловой сейшей Ладожского озера является сейша с периодом 5 часов 40 минут (Малинина, 1964, 1966), которая возникает вдоль самой длинной оси озера, протянувшейся с северо-запада на юго-восток на 219км. Она хорошо видна при сравнении лимниграмм, полученных в Питкяранте и Кобоне, особенно для случаев, когда ветры дуют вдоль озера. Узел сейши располагается в 112км от северного конца озера, а ее амплитуда не превышает 300мм и довольно быстро уменьшается. Двухузловая продольная сейша Ладоги имеет период 2 часа 11 минут.

На озере выражены и сейши с периодом 90 и 60 минут (это, вероятно, трехузловая и четырехузловая), в бухтах и заливах – с периодом 16-18 и 10-11 минут. Сейша с периодом 16-18 минут наблюдается и в открытом озере; можно предполагать, что сейши с короткими периодами – это многоузловые сейши. Вообще на озере наблюдались сейши с девятью различными периодами.

Амплитуды сейш относительно невелики – от 3-5 до 28 см. Но сейши, видимо, влияют в какой-то степени на перемешивание воды и, стало быть, на перераспределение температуры и содержание растворенного кислорода в летний период (Малинина, 1966). Течения, возникающие при сейшах, особенно заметны в прибрежных районах.

---