Ладожское озеро: общая характеристика, экологическое состояние

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

озеро бассейн ландшафт

Общая площадь Ладожского озера -- 18 135 квадратных километров, 457 из них приходится на долю островов. Только островов, превышающих по площади 1 гектар, насчитывается свыше 650, из них около 500 расположены у северо-западного берега. Причудливые очертания скалистых островов, достигающих иной раз высоты 60-70 метров, сочетаются с изрезанным берегом материка, в который глубоко вдаются многочисленные заливы. Самые большие из них -- Лехмалахти, Найсмери, Куркийокский; Якныварский, Сортавальский -- имеют длину более 10 километров. С отвесных берегов открывается восхитительная панорама островков, возвышающихся над серебристой поверхностью озера. Об изрезанности берегов северной Ладоги красноречиво говорят цифры: из общей длины береговой линии озера в 1570 километров на долю шхерного района приходится 790 км.

Высокий северный берег понижается к югу и постепенно переходит в более спокойные западный и восточный берега. Восточный берег не отличается изрезанностью, в него вдаются только два крупных залива -- Лункуланлахти и Уксунлахти, прикрытых со стороны озера одним из крупнейших островов Ладоги -- Мантсинсари. Здесь встречаются широкие песчаные пляжи. Западный берег изрезан еще меньше. Он порос густым смешанным лесом и кустарником, подступающим вплотную к урезу воды, вдоль которого господствуют россыпи различных по форме и величине валунов. Гряды камней нередко уходят от мысов далеко в озеро, образуя опасные подводные мели.

Низкое содержание растворенных и взвешенных веществ делает воды Ладоги сравнительно прозрачными. Самая большая прозрачность воды -- в центральной части озера. Здесь видны предметы, погруженные на глубину до 10 метров. У острова Коневец прозрачность воды достигает 3 и более метров и является более высокой, чем у о. Валаам. Самой высокой прозрачности ладожская вода достигает в июне -- июле, в августе вода Ладоги уже начинает цвести. Цвет воды в Ладоге -- желтоватый, принимающий иногда то зеленоватый, то голубоватый оттенки.

Запас воды в Ладоге 908 кубических километров, причем величина эта 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 изменении уровня воды и иногда бывают настолько существенными, что вызывают маловодные и многоводные периоды в режиме Ладоги. Разница уровня воды в Ладоге в маловодный и многоводный периоды может достигать величины в 2,5 метра.

Погода на Ладоге отличается заметным непостоянством. Полный штиль может смениться ветреной штормовой погодой в течение буквально 20-40 минут. Высота волн достигает в это время 3-4 метров. Самая высокая волна, которую удалось измерить на Ладоге, была 5,8 метра. По теоретическим же расчетам, высота волны во время шторма здесь может быть и больше. Поэтому ещё издревле плавание по озеру было связано с большим риском. Тысячи судов погибли в его волнах. В XIX веке 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.

Бассейн ладожского озера

Для всех великих озер, кроме Псковско-Чудского, Ладожское озеро является замыкающим. Поэтому бассейн его очень велик: 258,6 тыс.км2. (Иванова и Кириллова, 1966). В этом бассейне около 50000 озер меньшего размера, много болот и 3500 рек (длиной более 10км каждая); общая протяженность рек около 45000 км (Нежиховский, 1955). Болота и сложные озерные системы бассейна регулируют сток в Ладожское озеро и его водный режим. Реки, проходя через промежуточные озера, оставляют в них много переносимых ими взвешенных минеральных частиц и доходят до Ладоги с заметно осветленной водой. Речные паводки распластываются на озерах.

Нева не мелеет ни в какое время года, и на ней не бывает половодий. Колебания уровня в реке зависят главным образом от сгонных и нагонных ветров. При сгонных ветрах, дующих вниз по течению реки, уровень воды может упасть на 1 метр; при нагонных ветрах со стороны Финского залива уровень повышается иногда до опасной величины, и Ленинград подвергается наводнениям. Нева оригинальна не только своей полноводностью и своим гидрологическим режимом. В отличие от нормальных рек у нее нет настоящих речных террас, нет и настоящей дельты. Обычно речные дельты возникают в результате отложения в устьевой части реки тех наносов, какие переносит река. Но в Неве, вытекающей из такого огромного отстойника, каким является Ладожское озеро, очень мало наносов. Следовательно, оседание ила в устье Невы не могло привести к образованию дельты обычным способом.

И невская дельта, состоящая из 101 острова и занимающая площадь 83км2., возникла иначе. Когда-то Балтийское море было обширнее, чем сейчас. Сокращаясь в объеме и отступая на запад от устья Невы, оно осушало прибрежные отмели, превращало их в острова. Невские воды хлынули между островами, и река стала впадать в море не одним, как раньше, а несколькими рукавами. Так и получилась «дельта». Она сформировалась примерно 2000 лет назад.

Как уже отмечалось, северная часть Ладожского озера лежит на Балтийском кристаллическом щите, южная - на Русской платформе. Южная граница щита в ближайших к Ладоге районах проходит приблизительно по линии Выборг - Приозерск - устье р. Видлицы - исток р. Свири.

Древние породы, слагающие Балтийский щит, выходят на дневную поверхность, будучи прикрыты местами лишь тонким (несколько метров) слоем рыхлых осадков четвертичного времени. Среди архейских пород главное место в строении щита занимают различные граниты, мигматиты, гнейсы, кристаллические сланцы. Гнейсы, сланцы, кварциты, песчаники, конгломераты, кристаллические и доломитизированные известняки, а также туфогенные и вулканические породы образуют осадочный комплекс протерозоя.

К изверженным породам того же возраста относятся интрузии габбро, габбро-диабазов и диабазов. На северо-западном и северо-восточном побережьях Ладожского озера имеются многочисленные выходы мигматитов, гнейсов, кристаллических сланцев, гранитов-раппакиви; Валаамский архипелаг и группа островов Мантсинсари и Лункулансари сложены оливиновыми диабазами.

К югу от Балтийского щита обнажаются на поверхность в районе Ладожского озера раннекембрийские отложения Русской платформы, которая, в отличие от щита, в палеозойское время неоднократно покрывалась морем. Кембрийская толща представлена двумя комплексами: валдайским, развитым повсеместно и состоящим из пестрых песчаников и тонкослоистых сланцев, и балтийским, сложенным песчаниками, песками и пластическими синими глинами, настолько тонкозернистыми и жирными, что их иногда употребляли взамен мыла при стирке белья.

На Карельском перешейке балтийского комплекса нет, он имеется только на юго-восточном побережье Ладоги. Толщина покрова рыхлых четвертичных отложений в приладожской части Русской платформы достигает десятков метров.

Поверхность кристаллического фундамента, обнаженная на Балтийском щите и постепенно уходящая к югу и востоку под палеозойские осадки Русской платформы (в дельте Невы на глубине 200м, в южном Приладожье - 300-400 м), весьма неровная; она раздроблена трещинами и разломами на отдельные выступы и впадины. В таких тектонических впадинах, называемых грабенами, и лежат котловины Ладожского и Онежского озер. Выступы и понижения рельефа тянутся в пределах Балтийского щита совершенно прямолинейно на многие километры с северо-запада на юго-восток или с севера на юг.

Прямолинейность образований рельефа и гидрографической сети сама по себе свидетельствует о том, что формы эти созданы тектоникой, внутренними силами Земли. И чем длиннее эти образования, тем достовернее предположение о тектоническом происхождении их, так как экзогенные факторы, вследствие их многочисленности и непостоянства, создать прямолинейные формы длиной в несколько километров не в состоянии.

Различие в геологическом строении разных частей бассейна Ладожского озера отражается и на строении озерной котловины. Так, рельеф дна северной части котловины как бы повторяет рельеф прилежащей суши и состоит из глубоководных впадин, чередующихся с более мелководными участками. Преобладают глубины более 100м.

В южной части озера дно более ровное, глубины постепенно уменьшаются от 100м на севере до 10м и менее на юге (в заливе Петрокрепость глубины в среднем колеблются от 3 до 7 метров). Здесь много песчаных и каменистых кос и мелей, а также скоплений валунов на дне (Давыдова, 1968).

Общие морфометрические характеристики Ладожского озера

Возможно более точные сведения о размерах озера, распределении в нем глубин, изрезанности и длине береговой черты и т. п. необходимы для многих расчетов, выясняющих особенности процессов, протекающих в озере. До последнего времени самыми достоверными морфометрическими данными о Ладожском озере были данные Государственного гидрологического института (ГГИ) на 1939 г.

Однако после того как в 1960-1962гг. были изданы новые карты, Комплексная ладожская экспедиция Лаборатории озероведения, естественно, пожелала получить новые морфометрические характеристики. Эту работу любезно согласилась выполнить кафедра картографии географического факультета Ленинградского университета (Уерняева, 1966).

По новым подсчетам, наибольшая длина озера оказалась 219км, средняя ширина 83км, площадь 18135км2. (вместе с площадью островов, занимающих 456,6км2). Если вычесть острова, площадь зеркала озера составит 17678км2.

Длина береговой линии 1570 км, коэффициент изрезанности ее равен 2,1. Чаша озера вмещает 908км3 воды. Наибольшая глубина 230м, средняя глубина всего озера 51м. Средний уклон дна озера равен 0,0105, а угол наклона 0°35, причем в северной части озера этот угол равен 1°52, в южной - только 0°03. Площадь озера получилась на 131км2 меньше, чем по данным ГГИ 1939г., объем водной массы - на 6км 3 больше, а средняя глубина практически такая же.

Если считать только острова площадью больше 1га, то всего на Ладожском озере их около 660. Распределены острова крайне неравномерно. Больше всего их (около 500) у северо-западного берега. Они образуют здесь множество групп, разделенных лабиринтом узких проливов, это так называемые шхеры. В центре озера около 65 островов, принадлежащих Валаамскому и Западному архипелагам. Примерно столько же (около 80) вытянулось вдоль восточного побережья. Беднее всего островами западное побережье (только 5) и южная часть озера, где находится 16 небольших низменных песчаных островков, усеянных валунами.

К самым крупным островам Ладожского озера относятся (Попов, 1961) Риеккалансари (55,3км2), Мантинсари (39,4км2), Кильпола (32,1км2), Тулолансари (30,3км2) и Валаам (27,8км2).

Современные приладожские ландшафты

Если говорить о зональном подразделении территории, то северное и восточное побережья Ладожского озера относятся к подзоне средней тайги, а южное и западное - к подзоне южной тайги. Для средней тайги характерны ельники-черничники без подлеска, с сомкнутым древостоем и сплошным покровом блестящих зеленых мхов; надземная биомасса в них составляет 1300 ц/га, годовой прирост ее - 30 ц/га.

В подзоне южной тайги тоже господствуют темно-хвойные породы, но есть подлесок, в нем иногда встречаются липа, клен, ильм, появляется травяной ярус с участием дубравных трав, а моховой покров развит слабее, чем в средней тайге. Наиболее характерный тип леса - ельники-кисличники. Надземная масса достигает 2200 ц/га, а годовой прирост - 50 ц/га.

Обширные размеры Ладожского бассейна, сказывающиеся на климате и характере растительности, положение его на стыке или вблизи стыка двух крупнейших тектонических структур (кристаллического щита и платформы), сложная история развития не могли не наложить свою печать на формирование ландшафтов. Вокруг Ладожского озера выделяется несколько географических ландшафтов (Исаченко и др., 1965).

Особенно живописны ландшафты Северного Приладожья. Коренные породы здесь представлены древнейшими изверженными и метаморфическими комплексами. Для рельефа, выработанного в этих породах тектоническими и экзогенными процессами, характерно чередование скалистых сельговых гряд и межсельговых понижений, вытянутых с северо-запада на юго-восток или с севера на юг.

Сельги обычно короткие (несколько сот метров) и узкие (десятки метров), высотой 10-40м; склоны у них крутые, а вершины довольно плоские. Моренные отложения на сельгах сильно размыты и уцелели чаще всего на более пологих нижних частях склонов в виде скоплений песков, супесей, гравия, щебня и валунов. Вершины сельг покрыты лишайниками, на склонах растет сосна, а у подножия - более богатые леса: сосновые и березово-сосновые, иногда ельники. Почвы относятся к различным вариантам подзолистых.

Понижения между сельгами заполнены четвертичными озерными и озерно-аллювиальными отложениями - глинами, суглинками, супесями, тонкозернистыми песками. Нередко межсельговые ложбины заполнены озерами или по ним текут реки. Речная сеть здесь вообще густая, но слабо разработанная. Реки изобилуют порогами, стремнинами, а некоторые из них, в сущности, представляют собой цепь озер, связанных короткими протоками.

Поверхность межсельговых ложбин местами террасирована. Более сухие места заняты еловыми и сосново-березово-сероольховыми лесами, более влажные - заболоченными березняками, прирусловые части ложбин - зарослями серой ольхи, а центральные - небольшими болотами, преимущественно низинными, осоковыми, появившимися в результате зарастания озер.

Если мысленно затопить водой значительную часть территории североприладожского ландшафта, мы получим картину, очень ярко выраженную в шхерном районе Ладожского озера. Шхерный район, который начинается в 7км севернее Приозерска и тянется по побережью Ладоги полосой от 6 до 25км ширины до Питкярантского залива, - это и есть распространение североприладожских ландшафтов на акваторию озера.

В нем сотни больших и малых островов - скалистых, с высокими, до 60-70м, иногда отвесными берегами, то покрытых лесом, то почти голых или со скудной растительностью. Берег материка сильно изрезан (на этот район приходится половина длины береговой линии озера) узкими, далеко (иногда на 12-16км) вдающимися в сушу заливами типа фьордов, которые разделены узкими полуостровами, выступающими в озеро. Острова заплетены в сложную сетку проливов, в которых немало скал и подводных камней, хотя многие из проливов обладают при этом глубоким фарватером.

Совсем иной облик у Нижневуоксинского ландшафта на западном берегу озера между широтами Приозерска и Соснова. Плоская поверхность Вуоксинской низины образована водоемом, который существовал у края ледника, когда тот находился вблизи конечноморенной гряды Сальпауселькя.

Абсолютная высота низменности нигде не превышает 20-50м. Здесь широко распространены озерно-ледниковые отложения, ленточные глины, пески; местами на поверхность выступает морена; кое-где обнажаются невысокие выходы кристаллических пород. Но повсеместно под свитой четвертичных отложений залегают породы кембрийского возраста.

К основным формам рельефа относятся водоразделы с пологими склонами, сложенные песчаными отложениями приледниковых озер и Балтийского ледникового озера, и древнеозерные террасированные впадины, выстланные с поверхности песками, супесями, суглинками, кое-где ленточными глинами. Впадины частью заторфованы, частью заняты довольно большими и сильно зарастающими озерами. Встречаются озы и камы. Все элементы рельефа имеют отчетливое северо-западное простирание.

В этом ландшафте много лесов и болот. На водоразделах растут сухие сосняки на слабоподзолистых почвах на камах - сосняки лишайниковые, с вереском толокнянкой и т.п. Моренные увалы одеты ельниками с примесью дубравных трав; почвы тут среднеподэо-листые. Во впадинах верхние террасы заняты сосняками или сосново-березовыми лесами; средние, испытывающие временное переувлажнение, - сосново-мелколиственными лесами; нижние плоские постоянно увлажненные террасы - елово-мелколиственным лесом. На месте прежних озер нередки болота - гипново-осоковые, осоково-пушицевые. На узких приладожских террасах - еловые леса с кленом в подлеске и с обилием дубравных элементов в травяном покрове.

К югу от широты Соснова по западному побережью, а затем по южному на восток примерно до устья р.Сясь располагается ландшафт Южного Приладожья. Кристаллический фундамент находится тут на глубине 300-400м, поверх него - толща кембрийских пород, погребенная под мощным плащем четвертичных отложений. Основные формы рельефа - плоские песчаные озерные и озерно-ледниковые террасы высотой 10, 13, 17, 25 и 30м. Преобладают два главных типа урочищ: заболоченные междуречья на песках, с сосняками и мелколиственным лесом, и болота. Реки слабо врезанные, почти лишенные пойм. Небольшие речки, вытекающие из болот, летом сильно мелеют и даже пересыхают. Имеются небольшие остаточные озера.

На побережьях Ладоги - древние невысокие береговые валы с пологими склонами, одетыми сухим бором, а между ними - широкие заболоченные и заторфованные ложбины. Вдоль самого берега - заросли ив, серой ольхи, мелколесье на заболоченных почвах, низинные осоковые болота, болотистые луга с осокой и хвощем. Нередки цепи дюн, частью подвижных, частью закрепленных сосняками. В прибрежных мелководьях - заросли тростника и камыша.

Характер берегов хорошо отражает главные черты ландшафта; они низкие, пологие, с плавными очертаниями. На западном мало изрезанном низменном берегу размывом морены образованы нагромождения валунов, особенно значительные на мысах Морьин Нос, Осиновец и Сосновец. Эти каменистые гряды и россыпи уходят от берега и под урез воды. Самое низменное побережье, с абсолютными высотами всего 4-7м, - южное. В него вдаются три губы: бухта Петрокрепость, Волховская и Свирская (последняя уже в другом ландшафте).

Коренные породы, служащие литологическим фундаментом ландшафта, состоят из нижнекембрийских песчаников и глин. Поверх них - толстый (до 120 м) покров четвертичных отложений, верхние части которого образованы мореной валдайского оледенения, а также озерными и озерно-ледниковыми осадками.

Климат

Климат формируется в результате сложного взаимодействия многих природных факторов, но главную роль играют приходо-расход лучистой энергии и циркуляция атмосферы, осуществляющая перенос тепла и влаги. Так как климат есть многолетний режим погоды, то нельзя говорить о климате объектов, существующих кратковременно и, стало быть, не имеющих многолетнего режима, подчиненного годовому ходу.

Оттого для получения надежных характеристик таких слагаемых климата, как давление и температура воздуха, количество атмосферных осадков и т.п., стараются использовать возможно длинные ряды наблюдений. Считается, что по наблюдениям за 25-30 лет уже можно судить о «норме» климата; разработаны специальные приемы для приведения более коротких рядов к длинным. Столетний или более длительный период - идеал всякого климатолога.

Однако при географическом подходе к явлениям, происходящим в географическом ландшафте, подобные идеалы подлежат уточнению. К одной из очень важных общих географических закономерностей Земли относятся различные ритмические изменения в ландшафтах, в том числе и ритмические колебания климата - чередование более теплых и сухих периодов с более прохладными и влажными. В частности, хорошо выражены циклические изменения климата со средней продолжительностью цикла 20-50 лет (так называемые внутривековые, по А. В. Шнитникову).

Очевидно, что средние показатели климата, полученные из очень длинного ряда наблюдений (например, за 100 лет), не могут отразить реальную ритмику, так как внутренние различия за выбранный большой промежуток времени будут статистически сглажены. Чтобы эти различия выявить, надо понимать под «нормой» не среднее значение за возможно большее число лет, а среднее значение из анализа двух смежных циклов изменчивости климата с учетом направленности развития изучаемого явления в пределах этих двух циклов.

Географическая лимнология опирается на всесторонний учет именно географических закономерностей. Это ее главный принцип. Поэтому и в основу описания климата Ладожского озера положены климатические особенности последнего завершенного цикла внутривековой изменчивости в бассейне озера (1932-1958). Они и рассматривались как норма (Веселова и Кириллова, 1966).

Для характеристики климата Ладожского озера использованы данные 8 береговых станций (Сортавала, Приозерск, Осиновец, Петрокрепость, Новая Ладога, Свирица, Олонец и Видлица) и 3 станций в открытой части озера (Валаам, Кареджи, Сухо).

Помимо солнечной радиации, климат Ладоги и Приладожья формируют морские атлантические воздушные массы, континентальные воздушные массы средних (умеренных) широт, частые вторжения арктического воздуха. Имеет, конечно, значение и влияние огромной водной массы самого Ладожского озера.

В периоде 1932-1958гг. можно выделить такие подпериоды:

1) 1932-1939гг.: преобладание восточного переноса во все месяцы года, особенно летом; зимой проявлялся и западный перенос. Это наиболее теплый и влажный промежуток за все 27 лет; средняя температура воздуха была на 0,8° выше нормы.

2) 1940-1948гг.: аномальное развитие процессов центрального переноса воздушных масс в сочетании с восточным переносом в зимние и летние месяцы; температура и влажность воздуха летом близки к норме, но зимы необычно холодные; январская температура на 2,4° ниже многолетнего значения, а средняя годовая за весь срок была на 0,7° ниже средней многолетней.

3) 1949-1958гг.: сочетание восточного и центрального переноса (с элементами западного переноса в осенне-зимние месяцы); температура и влажность воздуха близки к норме. Ниже даются нормальные средние величины для периода 1932-1958 гг.

По средним годовым температурам воздуха самым холодным оказалось восточное побережье (2,6° - Видлица, 2,9° - Олонец), самым теплым - южное (3,8° - Новая Ладога). Холоднее всего бывает в феврале, когда средняя температура на разных станциях колеблется от -8,4° (Валаам) до -10,1° (Олонец); это связано, конечно, с влиянием Ладожского озера. Лишь в некоторые годы самым холодным месяцем бывает январь. Летние же температуры распределяются во времени по континентальному типу; теплее всего в июле (от 16,4° на Валааме до 17,4° в Новой Ладоге), и лишь в отдельные годы - в августе. Амплитуда температуры между самым теплым и самым холодным месяцем в году на озерных станциях 24,8-25,9, на континентальных 25,5-27,0° (амплитуда 27° характерна для Олонца - наиболее континентального пункта на Ладоге).

Самые высокие максимумы температуры достигают 32,4° (Свирица, август 1932 г.), при самых больших морозах термометр показывает -54,1° (Олонец, январь 1940). Число дней с морозом в году на всех станциях более или менее одинаковое: от 153 до 171. Первые морозы на южном побережье бывают в начале октября, а на станции Сухо еще позже - в начале ноября. На западном и восточном побережьях они начинаются уже в конце сентября. Что касается последних морозов, то уже в первой или второй декаде мая они прекращаются повсеместно.

Средняя абсолютная влажность воздуха в году 7,3-7,9мб. Наименьшая она в феврале (на разных станциях от 2,8 до 3,1мб), наибольшая - в июле (14,2-15,9мб). Относительная влажность в течение года высокая (80-84%). Так как озеро весной холоднее суши, и воздух, идущий с озера на сушу, удаляется от состояния насыщения, то средний минимум относительной влажности приходится на май (68-82%), а не на самый теплый месяц - июль. Максимум же (87-88%) проявляется нормально, т. е. в декабре. Наибольшая относительная влажность - в южной части Ладожского озера.

Среднее годовое значение общей облачности в районе озера около 7 баллов. Наиболее хмурое время года - зима, особенно ноябрь (8,4-8,6 баллов); менее всего облака затягивают небо (6 баллов) в июле, хотя с марта по сентябрь облачность тоже сравнительно невелика. Вероятность числа дней с ясным небом (0-2 балла) в году, реализующаяся с мая по август, составляет 24%, с полуясным (3-5 баллов) - 13% с пасмурным (6-10 баллов) - 63%. Пасмурным небо бывает обычно с октября по февраль.

Атмосферное давление над озером меняется незначительно. Зимой разность давления над северной и южной частями озера около 1-1,5мб, летом - менее 1мб. Но в отдельные моменты эта разность на линии Валаам-Сухо может превышать 9мб.

В течение года над Ладогой чаще всего дуют юго-западные, южные и юго-восточные ветры. Но в сезонном распределении ветров по станциям есть свои особенности. Так, на станциях в открытом озере весь год господствуют юго-западные и южные ветры, но весной наряду с ними нередки северные и северо-западные. На северных побережьях (от Приозерска до Видлицы) осенью и зимой власть принадлежит юго-западным, южным и юго-восточным воздушным течениям; весной же и летом повторяемость северных и южных ветров почти одинаковая. На южном побережье осенью и зимой преобладают ветры тех же направлений, что и на северном; с мая по август велика роль ветров северных румбов.

Средняя месячная скорость ветра преобладающего направления 6-9 м/сек. на озерных станциях и 4-8 м/сек. на береговых. В центральных частях озера ветер, как правило, сильнее, чем в северных и южных. Наиболее тихо над озером в июле-августе, наиболее беспокойно в ноябре.

В южных и центральных районах Ладоги бывает до 30-60 дней в году с ветрами, скорость которых превышает 15 м/сек.; эти сильные ветры возникают чаще всего зимой. Самые большие скорости ветра за период 1947-1958гг. достигали 34 м/сек. в районе Валаама и 24-28 м/сек. в районе южных озерных станций. Это случалось как в осенне-зимнее, так и в летнее время.

Как известно, над большими водоемами атмосферных осадков выпадает меньше, чем на их берегах. Причина в том, что над водой ослаблена интенсивность восходящих токов воздуха, так как воздух над водой меньше прогревается; кроме того, над водоемами возникают иногда температурные инверсии.

Определение количества атмосферных осадков над большими озерами (как и над океанами) затруднено тем, что посреди озера метеорологических станций немного, а береговые в этом отношении не очень показательны. Поэтому определению количества атмосферных осадков над Ладожским озером было посвящено специальное и весьма тщательное исследование, выполненное Е. А. Поповым (1966). Он впервые подсчитал отдельно жидкие и отдельно твердые осадки.

На Ладожском озере и его берегах осадки выпадают часто: число дней с осадками в году достигает 200. Осенью и зимой (ноябрь-февраль) осадки бывают чаще, весной и летом (апрель-июнь) реже.

В конце ноября или в первой половине декабря образуется устойчивый снежный покров. Он лежит до первой-второй декады апреля, т.е., 133-157 дней в году. Наибольшей высоты (толщины) покров достигает в феврале-марте. За зиму на озере насчитывается до 60-70 дней с метелями. Весной и осенью нередки туманы.

Средняя многолетняя сумма жидких осадков на Ладожском озере оказалась 380 мм в год, твердых - 226 мм, а всего 606мм, что на 20% превышает подсчеты прежних авторов.

В центральной части Ладожского озера выпадает при этом 500 мм, на южном и юго-восточном берегах 632-637мм, на северном и восточном 540-565мм и на западном 572мм.

Степень увлажнения территории определяется не только количеством атмосферных осадков, ибо они составляют лишь приходную статью увлажнения. Расходной статьей удобно считать (особенно в отношении озерного водоема) испаряемость, т. е. потенциальное испарение, или практически испарение с водной поверхности.

Н. Н. Иванов (1948, стр.180-181) по предложенной им формуле подсчитал, что в пунктах, ближайших к Ладожскому озеру, испаряемость составляет от 400 до 425мм в год. Это во всех случаях меньше количества атмосферных осадков (500-637мм), и, стало быть, степень увлажнения района озера достаточно высокая: он получает больше атмосферной влаги, чем может испариться в типичной для него климатической обстановке.

Цвет и прозрачность воды Ладожского озера

Различие между цветом водоема и действительным цветом воды в нем общеизвестны. Цвет водоема зависит от отражения неба, берегов, дна (если озеро неглубокое) и ряда других меняющихся условий, при которых мы видим поверхность озера. В солнечный день озеро выглядит иначе, чем в пасмурный, в тихую погоду - иначе, чем когда по нему бегут морщины волн.

Цвет воды Ладожского озера характеризуется в среднем координатами К=572 ммк, Р=70%. По акватории и по глубине цвет воды меняется очень мало (А от 569 до 573 ммк, Р от 67 до 72%), поэтому можно сказать, что вся вода в озере, окрашена в желто-бурые тона (средняя длина волны желтого цвета 590 ммк).

Что касается содержания в воде темноокрашенных органических веществ, которые в основном и придают воде желто-бурые оттенки, то цветность воды в открытой части Ладоги надо считать довольно устойчивой, от 29 до 42°. В прибрежных районах она доходит до 40-50°, а вблизи устьев рек повышается до 100° и более, среднее значение цветности воды озера, выведенное Э.Э.Шерман за четыре года наблюдений из почти 200 определений, равняется 36,2°.

Прозрачность воды измеряется обычно той глубиной (в метрах), на которой в воде перестает быть видимым белый диск диаметром 30 см (диск Секки); речь, стало быть, идет о глубине видимости. Этим путем И.В.Молчанов в свое время установил, что в Ладожском озере в течение года бывает два максимума прозрачности воды: в конце лета, когда реки несут меньше всего мути, а планктон еще не начал отмирать, и зимой подо льдом, что связано с минимумом речного стока и отсутствием взмученности воды под действием ветра. Прозрачность у западного побережья 2-2,5м, у восточного побережья 1-2м, в приустьевых участках 0,3-0,9м, а к центру озера увеличивается до 4,5м. Наименьшая прозрачность наблюдалась в Волховской губе (0,5-1 м), а наибольшая - к западу от Валаамских островов (летом 8-9, зимой свыше 10м).

Описанный способ определения прозрачности привлекает своей крайней простотой. Но он же и настораживает своими несовершенствами, так как в известной мере зависит от остроты зрения наблюдателя и, кроме того, в сущности, суммирует оптические свойства разных и при том только поверхностных слоев воды.

Поэтому гораздо лучше отражает действительность другой показатель: коэффициент пропускания, или коэффициент прозрачности, т.е. отношение величины светового потока, прошедшего в воде без изменения направления путь в 1м, к величине светового потока, вошедшего в воду. Его можно определять по всей глубине как для белого света, так и для отдельных цветов спектра (путем применения соответствующих фильтров).

По ряду свойств, в том числе и по гидрооптическим показателям, воды Ладожского озера слагаются из двух типов вод: речных, поступающих из бассейна озера, и собственно озерных, которые образовались уже в результате трансформации речных вод. А в собственно озерных водах надлежит различать (Петров, 1967) поверхностные воды (верхний слой толщиной 20м), глубинные, простирающиеся от подошвы поверхностного слоя до горизонта, отстоящего от дна озера на 15-20 м, и. придонные (придонный 15-20-метровый слой). В северной и средней частях озера хорошо выражены все три слоя, но в южной части слой глубинных вод «выпадает», и поверхностные водные массы смыкаются с придонными.

Вследствие взаимодействия с атмосферой, речными водами и под влиянием биологических процессов поверхностные воды испытывают особенно заметные изменения прозрачности. Она меняется в течение года от 0,18 до 0,50, особенно у побережий и в южной части озера. Наиболее прозрачны поверхностные воды у о.Мантинсари. Максимум прозрачности наблюдается весной (март - апрель), минимум - в начале осени (август - сентябрь).

Прозрачность глубинных вод по сравнению с другими наибольшая, а изменения прозрачности в течение года - наименьшие (от 0,40 до 0,60).

Прозрачность придонных вод уменьшается сверху вниз, т. е. в сторону дна. В толще этих вод из-за их большой вязкости осаждение мелких взвесей замедляется, и, стало быть, мутность воды по мере приближения ко дну увеличивается.

Вследствие того что воды Ладожского озера и воды впадающих в него притоков весьма различны по гидрооптическим показателям, гидрооптический метод позволяет с большой точностью проследить распространение речных вод в озере. Воды Вуоксы распространяются вдоль западного берега и далее к середине озера на 35-40км.

Воды Волхова распределяются по поверхности Волховской губы, но при некоторых условиях ветрового режима их обнаруживают в открытом озере и в 40-45км от устья Волхова. Воды Сяси прослеживаются на 8-10км вдоль восточного берега Волховской губы.

Гидрооптические показатели оказались гораздо более чувствительными индикаторами изменений, происходящих в водных массах, чем температура и гидрохимические особенности.

Из различных факторов, влияющих на проникновение радиации в воду, главную роль играет высота солнца над горизонтом. Оттого осенью проникновение радиации наименьшее, летом - наибольшее. На глубину 10-12м доходит лишь 0,05% приходящей на поверхность суммарной радиации.

Температурный режим Ладожского озера

Температурный режим озера - один из важнейших энергетических факторов, контролирующих все протекающие в озере процессы. За время полевых работ Комплексная ладожская экспедиция измерила температуру воды на 2800 термических станциях. На основе этих многочисленных измерений собраны сведения о температурном режиме Ладожского озера и рассчитаны средние месячные температуры поверхности воды и всей водной массы озера за период 1957-1962гг. Для случаев, когда непосредственных измерений оказывалось недостаточно, А. И. Тихомиров (1966) разработал новые методы расчета, учитывающие особенности температурного режима: метод ежесуточного приращения эквивалентной температуры, метод тенденций и метод графиков связи температуры поверхности воды.

Из-за большого объема водной массы Ладожского озера велика и его тепловая инерция; оно медленно нагревается и медленно остывает. Мы должны сделать также вывод, что Ладожское озеро холодное. Средняя температура водной массы в озере вдвое ниже температуры поверхности. Разумеется, осредненная картина, изображенная в таблице, не дает еще полного представления о динамике явления. Температурный режим озера весьма сложный, и целесообразно вкратце обрисовать его главные фазы.

Годовой термический цикл озера слагается из четырех периодов: весеннего и летнего нагревания и осеннего и зимнего охлаждения (Тихомиров, 1964, 1966, 1968).

Период весеннего нагревания начинается с момента, когда приток тепла за сутки устойчиво преобладает над потерями тепла. Это приходится в среднем на середину марта; запас тепла в Ладоге в это время минимальный. В раннюю фазу весеннего периода температура воды у поверхности близка к 0°, а с глубиной возрастает, достигая у дна 2-2,7°, т.е. существует обратная термическая стратификация.

Чем больше озеро очищается ото льда, тем сильнее ветровое перемешивание водных масс: идет выравнивание температуры воды по глубине и по акватории. Когда лед исчезает, в центральной части озера наступает гомотермия.

Вода в прибрежных районах нагревается быстрее, чем в открытом озере. Поэтому на мелководьях в конце апреля - начале мая она имеет уже температуру 4° и выше, что вызывает здесь перемену обратной стратификации на прямую, а в пелагической области в то же время отмечается слабая обратная стратификация. На границе водных масс, обладающих противоположной стратификацией, образуется весенний термический бар, знаменующий своим появлением вторую фазу весеннего нагревания и разделяющий озеро на теплоактивную и теплоинертную области.

По мере нагревания воды весной фронт термического бара перемещается на большие глубины. К 1 июня он лежит на изобате 30-35м; температура поверхности воды в теплоактивной области 6-10°, в теплоинертной 2-2,5°. В теплоактивной области к этому времени формируется слой скачка, который затем делается все резче выраженным. К 1 июля термобар оказывается в пределах изобат 70-85м; на теплоинертную область остается лишь 18-20% площади озера, и вода здесь приобретает температуру 3,4-3,8°.

В конце периода весеннего нагревания вся толща воды в озере прогревается до температуры наибольшей плотности, вследствие чего термический бар исчезает. Наступает период летнего нагревания.

Начало летнего нагревания, или гидрологического лета, совпадает обычно с серединой июля. Летом температура поверхности воды доходит иногда до 24°, но в придонных слоях она близка к 4°. Таким образом, на глубинах в озере создается своеобразный купол воды с температурой наибольшей плотности. Но именно потому, что в нем вода плотнее, чем в обрамляющей его массе, он со временем «распластывается»: в придонных слоях вода оттекает к побережьям, а «крыша» купола опускается. Последнее способствует выравниванию температуры верхнего слоя воды на всем озере. Под воздействием ветра растет мощность эпилимниона и металимниона. Летом господствует прямая термическая стратификация.

В последних числах августа или в начале сентября начинается осеннее охлаждение озера. В центральной части озера процесс остывания постепенно приближает водную массу к гомотермии (следовательно, к исчезновению купола плотной воды). Так как охлаждение в прибрежных районах протекает быстрее, чем в удалении от берега, в конце октября - начале ноября вдоль южного побережья зарождается на Ладоге осенний термический бар, «Стенка» наибольшей плотности, по одну сторону которой (в литорали) существует обратная стратификация, а по другую - прямая, затем постепенно смещается в сторону больших глубин. В прибрежных районах, изолированных баром, появляются забереги. Осенний бар в конце декабря исчезает, во всем озере устанавливается гомотермия.

Период зимнего охлаждения начинается со второй-третьей декады декабря и продолжается до 15 марта. Зимой для озера характерна повсеместная обратная стратификация и, разумеется, наличие ледяного покрова.

Комплексная ладожская экспедиция участвовала в отдельных ледовых авиаразведках озера совместно с Северо-Западным управлением Гидрометслужбы СССР. Но наиболее полные данные по этому вопросу собраны Северо-Западным управлением и обобщены за 14 лет (1943-1956) в интересной и содержательной работе П. Л. Медреса (1957).

Ладожское озеро полностью одевается в ледяную броню не каждую зиму. В среднем один раз в 4-5 лет глубоководные его области, а иногда и центральная часть остаются открытыми. Озеро вообще замерзает с трудом: на замерзание ему нужно около 2,5 месяцев.

Ледостав, начинающийся около 1 декабря, сперва захватывает прибрежные части, наиболее спокойные мелководные заливы, а затем концентрически продвигается все дальше и дальше от берегов к середине озера и завершается здесь 15-20 февраля. Позже всех замерзает акватория к юго-западу от Валаамских островов. К 1 декабря льдом закрыт всего 1% площади озера, к 15 января - 54%, к 31 января - 91%, к 15-20 февраля - 100%. Толщина ледяного покрова увеличивается до 15 марта, после чего медленно уменьшается.

Средняя толщина ладожского льда в марте 50-60см, наибольшая 70-90см, но в особенно суровые зимы, например 1941/42г., когда действовала на озере «Дорога жизни», толщина льда доходила до 110 см.

В центральной части озера, где лед образуется позже всего, он зеркально-гладкий, мало заснеженный, тогда как в остальных местах озера более старый лед застлан пеленой снега. На границе этих разновозрастных льдов бугрятся подчас торосы высотой до 6м, а вдоль цепочки их темнеют разводья. Наблюдались и торосы высотой до 15-25м (у маяка Сухо и близ Кареджинской косы).

Разрушаться ледяной покров на озере начинает после 15 марта. Вскрытие происходит в порядке, обратном порядку замерзания: раньше всего (между 1 и 10 апреля) на юго-западе от Валаамского архипелага, к 20 апреля на всей центральной акватории (на 53% площади озера). Вскрытие озера заканчивается между 5 и 10 мая, очищение от льда-во второй декаде мая.

Основная масса ладожского льда тает в самой Ладоге. Лишь очень незначительная его часть - от 1 до 5% - попадает в Неву. Ладожский лед обычно проходит мимо Ленинграда в течение 7-8 дней; это бывает в среднем в последнюю неделю апреля. Из Ладоги в Неву лед поступает при восточных и северо-восточных ветрах.

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 Арсеньева и др., 1963). 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.

Водный баланс Ладожского озера

Ориентировочные подсчеты водного баланса Ладожского озера выполнены были в свое время И.В.Молчановым и Р.А.Нежиховским. Новые материалы, собранные Комплексной ладожской экспедицией, позволяют уточнить водный баланс. Имеют значение при этом не только новые материалы, но и новые принципы выбора расчетного периода.

Прежние авторы стремились к одному; использовать как можно более длинный ряд наблюдений. Но теперь известно, что составляющие водного баланса испытывают циклические изменения, невнимание к которым отдаляет итоги подсчетов от изображения реальных явлений. Поэтому при составлении водного баланса Т.И.Малинина (1966) взяла за основу последний цикл изменений режима Ладоги (1932-1958гг.). Дополнительно был подсчитан также баланс и за годы работ КЛЭ (1957-1962гг.).

Основными компонентами приходной части водного баланса являются; атмосферные осадки, принос воды реками, приток за счет поступления подземных вод.

Годовое количество осадков определено Е.А.Поповым (1966). Они дают слой 606 мм.

Реки, главным образом Свирь, Вуокса и Волхов, приносят в среднем 66,4 км3 в год, или слой 3754мм. Наибольший приток (89,6км3 ) был в 1958г., наименьший (37,8 км3) - в 1940г. Больше всего воды в озеро поступает весной (35,5% годового объема), меньше всего - летом (16,3%), осенью и зимой по 23-25% (Иванова и Кириллова, 1966). Причина такого распределения лежит в особенностях питания рек ладожского бассейна и в искусственной зарегулированности стока главных речных артерий, снабжающих озеро водой.

По просьбе КЛЭ группа сотрудников кафедры гидрогеологии МГУ и сотрудник Государственного гидрологического института исследовали подземный сток в бассейне Ладожского озера (Зекцер и др., 1966). Подземный сток непосредственно в Ладогу оказался в среднем 1,296км3. Величина эта, отнесенная к площади зеркала Ладожского озера, эквивалентна слою воды 73мм. Основными компонентами расходной части водного баланса являются испарение с поверхности озера и сток р.Невы.

О величине испарения в литературе приводились резко различающиеся данные: от 176 до 500-600 мм/год. А.Ф.Изотова (1966), изучив материалы береговых станций, обобщив экспедиционные наблюдения, проведя анализ гидрометеорологических элементов и сравнив данные, полученные по различным формулам расчета, пришла к выводу, что с озера за год испаряется в среднем слой в 344-352мм, в отдельные годы величина испарения колеблется от 270 до 400мм.

Сток р. Невы исчислен 3.М.Ивановой и В.А.Кирилловой (1966). Он составляет в среднем за год 73,7км3, или слой, равный 4171мм. За расчетный период максимальный сток был в 1958г (100,4км3), минимальный - в 1940г (42,4км3). Надо заметить, что отдача воды из Ладоги через Неву отличается изумительной равномерностью; весной из озера уходит 28,4% годового стока, летом 20%, осенью 27% и зимой 24%.

При сопоставлении названных выше слагаемых водного баланса Т. И. Малинина (1966) обнаружила невязку: расход оказался больше прихода на 82 мм. Невязка вполне допустимая, так как она менее 2% приходной части. Но куда ее отнести? Внимательно изучив этот вопрос, автор отнес ее на статью «приток речных вод» (ибо неточности в исчислении этой статьи наиболее вероятны) и увеличил ее на соответствующую величину.