Ладожское озеро


Ладожское озеро

Авторы: Кириллова В., Распопов И.
Источник: «Озера Ленинградской области». Лениздат, 1971.

Содержание

01. Геологическая история
02. Общая характеристика
03. Климат
04. Течения
05. Минерализация воды
06. Растительный и животный мир

Климат

Ладога испытывает воздействие трех воздушных масс. Морской воздух, приносимый циклонами с Атлантики, вызывает зимой оттепели и обильные снегопады, а летом сопровождается пасмурной и ветреной погодой. В период, когда над озером господствуют континентальные воздушные массы, поступающие с юга и востока, на побережье Ладоги стоят сухие и жаркие дни летом и морозные – зимой. Установившуюся погоду могут резко изменить вторжения с севера холодного арктического воздуха, с которым всегда связаны неожиданные похолодания и сильные ветры.

Заметное влияние на климат побережья оказывает само озеро. С апреля по июль вблизи него прохладнее, чем в прилегающих районах, а с августа по март, напротив, становится теплее – сказывается отепляющее действие Ладоги.

Средняя годовая температура воздуха на островах Ладоги около +3.5 градуса, а на побережье она изменяется от +2.6 до +3.8 градуса. Хотя протяженность озера в масштабах всей климатической зоны сравнительно небольшая, все же заметно некоторое потепление к югу и похолодание к востоку. Самое теплое место на Ладоге – южное побережье. Правда, разница в средних месячных температурах воздуха "холодного" и "теплого" берегов составляет всего лишь несколько десятых градуса. Летом на юге Ладоги воздух может нагреться до +32°. Самые сильные морозы, доходящие до -54°, отмечаются на восточном побережье. Средняя продолжительность теплого периода на Ладоге колеблется от 103 до 180 дней, причем он длиннее всего на островах.

Весна наступает в апреле. В это время на озере еще довольно холодно. Средняя температура воздуха на островах и над озером немногим выше 0, а на побережье от +1.5 до +2.5 градуса. В мае и даже в июне на смену теплым дням могут неожиданно прийти заморозки. С прекращением заморозков и установлением теплой погоды с температурой более +10 градусов начинается лето.

В июне средняя месячная температура воздуха на островах уже +12/+13, а на побережье – около +14°. Днем воздух может нагреться до 20 и более градусов в тени. Самый теплый месяц на Ладоге – июль, средняя температура которого +16/+17°.

В августе уже начинается понижение температуры, хотя в отдельные годы он может быть самым теплым месяцем. Обычно средняя температура августа +15/+16 градусов. Таким образом, период с конца июня до середины августа – наиболее теплый здесь. В конце сентября – начале октября на побережье начинаются первые заморозки.

При вторжениях теплых воздушных масс с юга в первой половине осени нередко бывают возвраты теплой погоды – "бабье лето". Тогда даже на 2-3 недели могут установиться ясные и теплые дни.

В начале ноября отрицательные температуры становятся довольно устойчивыми. И все же первая половина зимы мягкая. Нередко в декабре бывают оттепели, сопровождающиеся снегопадом с дождем. В январе и феврале оттепели реже. Это самые холодные месяцы – их средняя температура -8/-10, а в отдельные дни морозы могут достигать 40-50 градусов.

Пожалуй, ни один показатель климата не испытывает в такой мере влияния озера, как относительная влажность. Насыщенность воздуха водяными парами над озером и побережьем в среднем за год составляет 80-84 процента. Наиболее равномерно распределение влажности в зимний период. Весной и летом относительная влажность на побережье может падать до 60 процентов, тогда как над озером, особенно в его южной части и на островах, она не опускается ниже 79 процентов. В июле и августе здесь нередко стоят туманы, довольно плотные, так что на расстоянии 10 метров ничего не видно.

Несмотря на сравнительно слабое развитие облачности над Ладогой, дождливые дни здесь бывают довольно часто – до 200 в году, при этом выпадает около 600 миллиметров осадков.

Большая часть осадков – до 380 миллиметров – выпадает в теплое время года. Особенно обильны они в июле и августе, но носят характер коротких ливней, сменяющихся устойчивой ясной погодой. Весна – наиболее сухой сезон на Ладоге.

Распределение жидких осадков по озеру имеет свои особенности. Меньше всего их выпадает в центральной части – 325 миллиметров. На побережьях осадков больше: на северном и западном – 375, а на южном и юго-восточном – до 400 миллиметров.

Первый снег по берегам Ладоги выпадает в конце октября. В конце ноября – начале декабря снеговой покров становится более устойчивым. Он постепенно нарастает в течение всей зимы, достигая максимальной толщины в марте – до 40-50 сантиметров.

Большую часть года над Ладогой преобладают ветры южных направлений, особенно часто дует юго-западный ветер, или, как его называли в старину, "шелонник", по названию реки Шелони, впадающей в озеро Ильмень и имеющей сходное направление. Это название ветра было перенесено на Ладогу новгородскими судоводителями и сохранялось в виде надписей на компасах до конца прошлого столетия.

Летом наряду с южными ветрами довольно часты вторжения северных и северо-восточных ветров – "полуночника" и "меженника". Средняя скорость преобладающих ветров 6-9 м/сек в секунду над озером и 4-8 м/сек над побережьем. Шхерный район Ладоги, защищенный холмистым рельефом, отличается самыми слабыми ветрами. Средняя годовая скорость их едва превышает 3 метра. Южное побережье занимает промежуточное положение.

Однако в отдельные дни ветры могут достигать большой силы – более 15 м/сек. Они бывают 60 дней в году над озером и менее 30 дней – над побережьем. Самый "тихий" участок побережья находится в районе Приозерска. Только 2-3 дня в году здесь отмечается ветер со скоростью более 15 метров в секунду. Положительное влияние здесь оказывают залесенные сельги, ограждающие сравнительно большую территорию от мощных северных потоков воздуха.

Ветры, дующие со скоростью 10-15 метров в секунду, вызывают сильное волнение на Ладоге. Высота волн может достигать в это время 3-4 метров. Однако такие ветры обычно непродолжительны – они наблюдаются в течение 2-3 и гораздо реже – 6-7 дней подряд. Ветры, дующие со скоростью 20-24 метра в секунду, прекращаются через 5-6 часов, а еще большей силы – через 1 час. Известны случаи, когда в районе острова Валаам ветер достигал 28 и даже 34 метров в секунду.

В теплое время года из-за неодинакового прогревания воды и суши над Ладогой возникают местные ветры – бризы. Днем они дуют с озера на берег – озерный бриз, а ночью, наоборот, с берега в озеро – береговой бриз.

Характерной особенностью ладожских ветров является их неустойчивость в течение суток. И действительно, ветер резко может переменить свое направление за каких-нибудь 20-40 минут. Такая перемена нередко предвещает шторм. Было замечено, что если над озером после западных и северо-западных ветров наступает короткое затишье, а затем ветер начинает путь с севера и северо-востока все сильнее и сильнее, то штормовая погода может разыграться в течение 1-2 часов. "Эол на озере прекапризный", – говорили в старину про Ладогу.

Ладожское озеро без преувеличения можно назвать кладовой энергии солнца. Тепловой поток, падающий на его поверхность в течение года, измеряется астрономической цифрой – 14х1015 килокалорий. Этого тепла хватило бы, чтобы нагреть всю массу ладожской воды на 15 градусов. Но в действительности она нагревается всего лишь до 8 градусов. Почему так происходит° Дело в том, что поверхность озера является природным зеркалом, отражающим солнечные лучи. Летом озеро отражает 9-10 процентов лучей, зимой скованная льдом Ладога отдает в атмосферу уже половину приходящего тепла.

Другая причина потерь кроется в физических свойствах самой воды – в ее слабой теплопроводности. Вода просто не в состоянии вместить в себя полностью тепло, которое дает ей солнце.

Из-за малой теплопроводности 65 процентов поступившего в озеро тепла задерживается в верхнем метровом слое воды, а на 100-метровую глубину проникает всего лишь 1.5 процента солнечной энергии.

Обладай вода большей теплопроводностью, проникновение тепла на глубину происходило бы значительно быстрее, и потери его сократились бы. Правда, медленно нагреваясь, озеро так же медленно остывает. Оно удерживает тепло значительно дольше по сравнению с воздухом, оказывая тем самым отепляющее влияние на прибрежные районы.

Большое количество тепловой энергии затрачивается на испарение. За год из Ладоги испаряется слой воды толщиной в 300 миллиметров, что составляет объем, равный 5.5 кубического километра. Его хватило бы, чтобы заполнить такое озеро, как Ильмень.

Солнечная энергия, проникающая в толщу воды, приводит в движение водные массы озера. Даже в короткие периоды штиля, когда поверхность Ладоги зеркально-неподвижна, на глубине идет перемещение водных масс как по горизонтали, так и по вертикали. Это явление способствует перераспределению тепла в Ладоге, постепенному обогащению им все более глубоких слоев.

Накопление солнечного тепла и его распределение в воде в течение суток, сезона, года определяет температурный режим озера. У Ладоги есть свои весна, лето, осень и зима.

Весна на Ладоге начинается рано. В середине марта озеро еще сковано льдом, но уже появляются первые промоины и полыньи. Лед кое-где темнеет и трескается. Ледяной покров постепенно разрушается, но все же служит гигантским экраном, отражающим солнечные лучи. Температура воды подо льдом в это время близка к 0 градусов. На глубине около 30 метров она составляет +0.16 градуса, 50 метров – +0.67, 100 метров и более +2.4°+2.7 градуса. Но как только Ладога сбросит с себя ледяной панцирь, начинается интенсивное прогревание воды. Особенно хорошо и довольно рано прогревается она в южных мелководных губах. В июне температура воды на поверхности Волховской и Свирской губ поднимается до +16°+17 и даже +20 градусов.

В это же время вся центральная часть Ладоги занята холодными водами, образующими огромное "пятно" с температурой ниже +4 градуса. В начале июня оно еще занимает более половины площади озера. Казалось бы, что холодные воды должны смешиваться с теплыми, но этого не происходит. Перемешиванию вод препятствует так называемый термический бар, или порог (термобар), – интереснейшее явление природы, возникающее весной и осенью в больших водоемах.

Впервые на него обратил внимание в начале нашего века швейцарский ученый Ф.А.Форель, занимавшийся исследованием Женевского озера. Но случилось так, что о термобаре вскоре забыли. И только тщательные исследования, проведенные на Ладоге в 1957-1962 годах, позволили всесторонне оценить значение термобара для различных сторон жизни водоема. По сути, это было новое открытие термобара, сделанное А.И.Тихомировым.

Существование термобара обусловлено самой природой воды. Как известно, в отличие от других веществ, вода имеет наибольшую плотность не в твердом состоянии, а в жидком при температуре +4 градуса. Эта особенность приводит к тому, что весной и осенью, когда становятся возможными такие температуры в водоеме, появляется термобар. Его можно сравнить со своеобразной прозрачной перегородкой из наиболее плотной воды, тянущейся от поверхности до дна.

Возникает она на некотором расстоянии от берега на границе двух водных масс, одна из которых имеет поверхностную температуру ниже 4 градусов тепла, а другая значительно выше. Образующаяся в результате смешивания 4-градусная вода, как обладающая наибольшей, плотностью, начинает погружаться на дно, втягивая в этот процесс все новые порции поверхностной воды. Вот этот нисходящий поток наиболее плотных вод и представляет собой термобар. Достигнув дна, плотные воды медленно растекаются.

Термобар делит озеро на две области: теплоактивную, где процессы нагревания и охлаждения происходят более интенсивно, и теплоинертную, в которой они сильно замедлены. Теплоактивная область располагается вдоль побережья в зоне меньших глубин, а теплоинертная занимает центральную – глубоководную – часть.

Интересно, что весной теплые воды прибрежной зоны и холодные центральной части озера не смешиваются между собой при любом направлении ветра. Не ускоряют этот процесс и течения, возникающие в озере. Термобар служит отличным естественным барьером.

Местоположение термобара в озере довольно четко обозначается пенистой полосой. Она образуется там, где сходятся и перемешиваются воды разной температуры, после чего, достигнув максимальной плотности, они начнут свое погружение. Сюда же подтягиваются нефтепродукты, сбрасываемые судами, мелкие предметы и сор, плавающие на поверхности озера. Линия термобара хорошо заметна с судов и самолетов.

Положение фронта термического бара со временем меняется. По мере прогревания озера все большей становится теплоактивная область, оттесняющая термобар к центру озера.

На Ладоге термобар возникает ежегодно в конце апреля – первой половине мая и длится до середины июля. К этому времени вся толща воды в озере успевает прогреться до +4 градусов. Условия, необходимые для существования термобара, исчезают. Наступает летний период в жизни Ладоги, а с ним и интенсивное нагревание ее вод. В конце июля поверхностные слои озера бывают уже достаточно прогреты, но с глубины 20-25 метров и до дна чаша озера все еще заполнена холодными плотными водами.

Наиболее теплые месяцы на озере – июль и август. Средняя температура поверхности воды в эти месяцы равняется соответственно 14 и 16 градусам. Однако вода в различных районах Ладоги нагревается по-разному. Наиболее теплыми являются южные мелководные заливы и юго-восточная часть, где вода на 4-5 градусов теплее, чем у западного берега.

В начале сентября начинается осеннее охлаждение. Но одновременно с остыванием поверхностных слоев воды идет и другой процесс – проникновение тепла в глубь озера, чему способствует ветровое перемешивание, наиболее интенсивное в осенний период.

Тепло все равномернее распределяется по озеру. Наконец наступает период, когда температура воды выравнивается везде. Такое состояние носит название гомотермии. Оно длится всего несколько дней, а затем вновь начинается расслоение водной толщи, устанавливается обратная термическая стратификация: более теплые водные массы прикрываются слоем холодных вод. Раньше всего охлаждаются бухты, губы и мелкие заливы, так как запас накопленного в них тепла меньше, чем в глубоководных районах.

В конце октября – начале ноября, когда температура воды вдоль побережий опускается ниже +4 градусов, над глубинами в 7-10 метров возникает осенний термический бар. Он преграждает доступ теплым водам из центральной части озера и, постепенно отступая к середине, способствует раннему замерзанию мелководий.

Озеро вступает в зимний период своего существования. На Ладоге зима длится три месяца – с середины декабря до середины марта. Замерзание происходит постепенно – от берегов заливов и бухт. В конце декабря губы Волховская, Свирская и Петрокрепость покрываются льдом, толщина которого в теплые зимы не превышает 35-40 сантиметров.

В суровую зиму 1941/42 года лед сковал южные губы раньше обычного. Это позволило уже 22 ноября отправить первую колонну грузовых машин по "Дороге жизни". Толщина ледяного покрова, по которому проходила трасса, к концу зимы достигла 90-110 сантиметров. Это ее максимальное значение, отмеченное на Ладоге.

К середине зимы уже большая часть озера бывает покрыта льдом, за исключением района, расположенного над большими глубинами. Становление полного ледостава на Ладоге наблюдается не каждый год. Обычно под ледяным покровом скрывается только 80 процентов площади. Остается огромная полынья в центре, которая тянется в виде подковы от западного берега к восточному немного южнее Валаамского архипелага. Иногда в тихую морозную погоду эта полынья затягивается тонким слоем льда, но затем ветер вновь его разрушает.

Вскрывается Ладога в обратном порядке по сравнению с замерзанием. Раньше всего лед исчезает в губах, заливах и на прибрежных мелководьях. Большая часть льда тает на месте и только 3-5 процентов его поступает в Неву. В некоторые годы ледохода на Неве вообще не бывает – ведь ладожский лед может попасть в Неву только при восточных и северо-восточных ветрах. К концу мая озеро полностью очищается ото льда.

Два основных фактора участвовали в создании Ладоги – геология и климат. В результате геологических процессов возникла чаша озера, а климат способствовал ее наполнению и сохранению влаги в сравнительно неизменном объеме в течение тысячелетий.

Запас воды в Ладоге – 908 кубических километров. Эта величина не остается постоянной – в одни периоды она растет, в другие – падает. Правда, такие колебания по отношению к общей массе воды в озере не превышали 6 процентов, по крайней мере, за последние 100 лет. Проявляются они в изменениях уровня воды и иногда бывают настолько существенными, что вызывают даже маловодные и многоводные периоды в режиме Ладоги.

В старину длительное низкое стояние уровня нередко объяснялось влиянием сверхъестественных сил. Среди жителей деревень, разбросанных по берегам, бытовали различные легенды. Может оттого, что число 7 считалось на Руси счастливым, существовало поверье, что уровень воды на Ладоге 7 лет растет и 7 лет падает.

Наступление маловодных лет в жизни озера всегда считалось недобрым явлением. В XVIII и XIX веках оно особенно сказывалось на жизни Петербурга, экономическое развитие которого было тесно связано с судоходством. В маловодные годы из-за сильного обмеления Ладожских каналов и истока Невы судоходство было затруднено и несло большие убытки. Подвоз товаров в город сокращался, начинали расти цены на продукты, отчего в первую очередь страдала беднота.

Анализ данных об изменениях уровня за 100 лет показал, что существовавшее народное поверье о семи маловодных годах не соответствовало действительности. Зато оно в какой-то мере отражало основную особенность многолетнего уровенного режима Ладоги – его периодичность.

За последние 100 лет Ладога пережила три периода, или цикла; колебания уровня воды с продолжительностью каждого в пределах 25-33 лет. В каждом периоде выделяются две фазы – маловодная и многоводная.

Самый ближайший к нам по времени полный цикл Ладога пережила в 1932-1958 годах. Маловодная фаза этого периода началась в 1932 году, достигнув минимума в 1940 году. Средний годовой уровень воды был ниже нормального на 1 метр.

В начале 1940-х годов наступила многоводная фаза. Средний годовой уровень начал постепенно расти, достигнув максимального значения в 1958 году. Весеннее половодье в том году было в 2 раза больше обычного. Уровень воды в мае на 140 сантиметров превысил средний. Многие низменные места вблизи озера были затоплены, пострадали некоторые прибрежные постройки. Небольшие острова в шхерах целиком ушли под воду, и деревья, росшие на них, поднимались прямо из воды.

Колебания уровня воды в озере зависят не только от наступления более влажных или сухих периодов, а связаны и с сезонами года. Подъем в Ладоге начинается в апреле-мае, с момента поступления в озеро талых вод, и достигает максимума в июне. За эти три месяца уровень воды в среднем вырастает на 32 сантиметра.

В июне приток речных вод заметно сокращается, вместе с тем увеличивается сброс ладожских вод через Неву. Уже в июне обычно начинается падение уровня. В недавнее время наиболее резкое падение наблюдалось в 1952 году, когда в течение июня уровень понизился на 37 сантиметров. Самое низкое положение уровень воды занимает в январе, когда приток в озеро и сток из него становятся равными.

Колебания уровня воды на Ладоге часто зависят от ветра. Сильный ветер постоянного направления нагоняет воду в заливы и бухты, отчего уровень в них начинает быстро повышаться. В это же время на противоположном берегу происходит сгон воды, сопровождающийся понижением уровня. У скалистого северного берега из-за больших глубин нагонные явления развиты слабее, чем в мелководных южных заливах.

Произведенные расчеты показали, что для различных районов озера существует определенная зависимость между величиной нагона и силой ветра. Ветер, дующий со скоростью 5 метров в секунду, может вызвать подъем уровня на 8-10 сантиметров у южных берегов и на 5-6 сантиметров – у северных. Зато ветер силой в 15 метров способен поднять уровень воды в южных губах на 90 сантиметров. Правда, такие нагоны бывают исключительно редко, но все же бывают.

Так, в ночь с 5 на 6 июля 1929 года над озером разыгрался шторм такой силы, даже старожилы не могли припомнить что-нибудь подобное. За несколько часов уровень воды у деревни Сторожно, близ устья реки Свири, поднялся на 140-150 сантиметров. Огромные волны накатывались на берег, ломая деревья и сдвигая прибрежные камни "во много пудов весом". Еще долгое время вдоль берега на большом расстоянии от уреза воды лежали бревна, обломки деревьев и пучки водных растений, выброшенные волной во время шторма.

Сгоны воды наблюдаются реже, и падение уровня при них незначительное. Правда, в старинной рукописи "Явление во граде Орешке", относящейся к 1594 году, описывается интересный случай: во время бури ветер согнал воду с отмели у истока Невы, так что можно было реку перейти вброд.

На Ладоге существует еще и другой вид колебаний уровня, тоже не связанных с изменением запаса воды. Эти колебания возникают под влиянием внешних сил, действующих короткое время, – сильного порывистого ветра, резкого изменения давления над каким-нибудь районом озера, неравномерного выпадения осадков и др. После того как действие этих сил прекращается, вся водная масса озера приходит в движение, подобное колебанию воды в ведре во время переноски. Эти колебания уровня незначительны – всего несколько сантиметров. Они носят название стоячей волны, или сейши.

При сейшах изменение уровня имеет четко выраженную периодичность. Длина периода измеряется от 10 минут до 5 часов 40 минут, в течение которых уровень воды на озере постепенно растет и так же постепенно падает. Со временем из-за трения о берега и дно колебание водной массы затухает, и поверхность озера принимает строго горизонтальное положение. Штиль на Ладоге длится недолго.

Издревле плавание по озеру было связано с большим риском. Тысячи судов погибли в его волнах. Дошло до того, что ни одно страховое общество России не страховало суда, идущие с грузом по Ладоге. Сказывались не только слабая оснащенность судов и отсутствие хороших навигационных карт, но и природные особенности Ладоги. "Озеро бурно и наполнено каменьями", – так писал известный исследователь А. П. Андреев.

Причина сурового нрава Ладоги кроется в особенностях строения ее котловины, распределения глубин и очертаниях озера. Резкий перелом в профиле дна при переходе от больших глубин северном части к малым глубинам южной препятствует образованию "правильной" волны – по всей длине озера. Такая волна может возникнуть лишь в северной части. Когда ветры гонят ее к югу, она сохраняет свою форму только над большими глубинами.

Стоит ей попасть в район с глубинами в 15-20 метров, как волна ломается. Она становится высокой, но короткой. Ее гребень опрокидывается. Возникает сложная система волн, идущих в разных направлениях, так называемая "толчея". Она особенно опасна для небольших судов, которые испытывают неожиданные довольно сильные толчки. Известен случай, когда исследовательское судно, работавшее при волнении 3-4 балла и высоте волны 0.8 метра, испытало на себе удар, в результате которого сорвало с петель дверцы стенного шкафа, а вылетевшая на пол кают-компании посуда разбилась вдребезги.

В старину, по-видимому, во время таких неожиданных ударов выходило из строя рулевое управление или причинялись разрушения корпусу судна, что вело к неминуемой гибели его.

Была замечена и другая особенность волнения на озере. Во время шторма происходит чередование волн: группа из 4-5 высоких и длинных волн сменяется группой более низких и коротких. Такое волнение воспринимается судном как ухабистая дорога. Оно вызывает бортовую качку, отрицательно сказывающуюся на состоянии корпуса судна.

Изучение волнения на озере связано с большими трудностями. Самая высокая волна, которую удалось измерить на Ладоге, была 5.8 метра. По теоретическим расчетам, высота волны во время шторма здесь может быть и больше.

Сравнительно спокойным районом Ладоги являются южные губы, где волна в 2.5 метра бывает только при очень сильных ветрах. Самый тихий месяц на Ладоге – июль.В это время над озером большей частью стоит штиль.

Каким бы сильным или продолжительным ни было волнение на озере, основная роль в перемешивании огромной толщи воды все же принадлежит течениям. От них зависят накопление тепла в озере и распределение его по районам, очищение воды от продуктов гниения, обогащение ее кислородом, минеральными веществами и ряд других процессов, определяющих жизнь водоема.