Уровень Байкала и его водный баланс

Все те изменения в положении уровня, которые наблюдаются в каждой отдельной точке поверхности всякого озера, могут быть разделены на две основные группы. К первой относятся все те изменения, которые связаны с изменением объема водных масс в озере. Они называются статическими и должны совершенно одинаково отразиться на всей площади поверхности озера. Другую группу составляют такие изменения, которые происходят при одном и том же объеме водных масс озера и вызваны лишь распределением этого объема по его площади и называются динамическими.

Рассмотрим группу статических изменений уровня Байкала.

Если приход водных масс, поступающих в озеро в течение данного промежутка времени, больше, чем расход, мы наблюдаем поднятие уровня озера. Если же имеет место обратное соотношение,— наблюдаем понижение уровня. Чем больше разность между приходом и расходом водных масс в озере, тем быстрее совершаются изменения в положении его уровня. Когда количество поступающих в озеро водных масс равно количеству, из него выбывающему, положение уровня остается без изменения в смысле статических колебаний. В отдельные годы соотношения между приходом и расходом водных масс в озере бывают различными, а потому и колебания его уровня не только происходят с различной быстротой, но и достигают различной величины.

В результате обработки наблюдений над положением уровня Байкала в районе порта Байкал, проводившихся около 50 лет, начиная с 1892 г. и до наших дней, можно сделать ряд выводов о характере колебания уровня Байкала. Для выводов использованы также наблюдения Б. Дыбовского, произведенные им в Култуке в 1868–1870 гг.

Прежде всего, можно было установить, что в течение года уровень Байкала подвергается одним и тем же периодическим изменениям. Незадолго до вскрытия Байкала уровень его начинает повышаться с постоянно возрастающей быстротой. Этот подъем продолжается все лето; в начале осени скорость поднятия уровня начинает падать и постепенно положение его перестает меняться, достигнув самого высокого в течение года положения. Начиная с этого времени, уровень начинает падать сперва медленно, затем быстрее, а в течение зимы скорость падения постепенно замедляется, причем незадолго до вскрытия уровень достигает наиболее низкого положения, в котором он и остается некоторое время.

Указанная схема остается постоянной, но сроки наступления наиболее низких и наиболее высоких уровней в году и та высота, на которую поднимаются и опускаются уровни при их наиболее высоком и наиболее низком стоянии, сильно меняются от года к году.

Колебания уровня Байкала, связанные с изменением объема его водных масс, являются, как мы уже заметили выше, результатом соотношения между притоком водных масс в Байкал и теми факторами, которые способствуют удалению из него этих водных масс.

Основным фактором, обусловливающим поступление водных масс в Байкал, является его поверхностный сток, т.е. водные массы, вносимые в озеро его притоками. Количество вносимых в течение года всеми притоками Байкала, водных масс бывает весьма различно в зависимости от ряда причин, характерных для данного года. Прежде всего, это количество осадков, выпавших на водосборной площади Байкала, и затем — скорость таяния снегов в горах, величина испарения с площади водосбора и т.д.

Второй фактор, за счет которого осуществляется поступление водных масс в Байкал, это осадки, выпавшие на его поверхность. Осадки в месяцы, когда на озере ледяной покров отсутствует, выпадают прямо в воду, увеличивая ее объем в озере. При наличии же ледяного покрова эти осадки скопляются на льду озера и, вдавливая своей тяжестью ледяной покров в воду, вызывают этим совершенно такое же поднятие уровня, как если бы они выпадали непосредственно в воду. При таянии они попадают в воды озера.

Наконец, третий фактор, содействующий пополнению запаса водных масс в Байкале — это конденсация воды, производящаяся его поверхностью. Произведенные нами исследования доказали, что исключительно холодная поверхность водных масс Байкала, наблюдаемая в течение первой половины лета, действуя охлаждающим образом на примыкающие к ней слои атмосферы, вызывает сгущение паров, которые выпадают на поверхность Байкала. Конденсация происходит по новейшим данным непрерывно, начиная от вскрытия Байкала и до начала августа.

Такой значительной конденсации водяных паров атмосферы у водной поверхности не наблюдалось до сих пор ни на одном озере, кроме Байкала.

Переходя к процессам потери водных масс Байкалом, мы должны указать, прежде всего, на основной процесс: сток водных масс через исток озера — Ангару.

В противоположность поверхностному стоку прихода — расход через сток характеризуется относительной равномерностью в течение всего года, постепенно увеличиваясь в течение лета и уменьшаясь в течение осени и зимы. В этой равномерности и проявляется регулирующее влияние Байкала на сток. Второй процесс потери водных масс из озера — испарение с его водной поверхности — еще недостаточно изучен для того, чтобы полностью учесть его значение. Процесс этот протекает при отсутствии ледяного покрова с августа до самого ледостава, постепенно достигая наибольших величин в сентябре–декабре. Не прекращается испарение и при наличии ледяного покрова, когда испаряется сам ледяной покров, а также и снеговой покров, на нем лежащий. Полученные результаты наблюдений над этим последним процессом еще не позволяют пока сделать нужных расчетов.

Уровень Байкала, как и всякого другого большого озера, редко остается на всем протяжении своей поверхности в том положении, которое он должен занимать под действием земного притяжения. Чаще всего уровень этот подвергается тем или иным влияниям местного характера, которые могут вызвать иной раз его значительные отклонения.

Наиболее сильные и длительные отклонения уровня на Байкале вызываются ветрами, а также неравномерным распределением над поверхностью озера барометрического давления. Они называются сгонами и нагонами уровня. Чем на большем протяжении поверхности дует ветер и чем большей силы и продолжительности он достигает, тем больших величин достигают и вызванные им смещения уровня в сторону их повышения с наветренной и понижения с подветренной стороны озера.

По наблюдениям, произведенным нами в районе Лиственичного, около истока Ангары, наибольшие величины как сгона, так и нагона достигают 15 см отклонения уровня в ту или иную сторону от среднего его положения, т.е. 30 см общего смещения уровня. В районах мелководий нагонно–сгонные явления должны достигать еще больших величин, но наблюдений над ними еще не производилось. Интересно, что присутствие ледяного покрова на озере отнюдь не мешает появлению стонов и нагонов уровня, которые бывают в таких же масштабах, как и при отсутствии ледяного покрова на Байкале. Второго рода смещения уровня происходят на Байкале вследствие развития на нем так называемых сейш или стоячих волн. Сейши появляются в озере вследствие неравномерного распределения быстрых колебаний атмосферного давления в каком–нибудь одном районе озера, вызывающем так называемые стоячие волны в его водной массе. Неизвестно ни одного озера в мире, на котором сейши были бы выражены так часто, как на Байкале. Почти нет времени, когда уровень его не подвергался бы периодическим колебаниям, вызванным сейшами, причем ледяной покров и в данном случае отнюдь не ограничивает ни частоты, ни масштабов сейш. Сейши имеют различный период колебания уровня, а также различную амплитуду самих колебаний. Наиболее часто встречаются на Байкале сейши, которые имеют период в 4 час. 51 мин., т.е. через каждые 4 час. 51 мин. уровень принимает свое первоначальное положение. Отклонение уровня, вызванное указанной сейшей, достигает 14 см, но обычно бывает значительно меньше, всего 5–7 см. В каждый отдельный момент времени положение уровня, искаженное явлением сейш, в разных частях озера различно, причем на всем его протяжении может при разных сейшах быть разное количество узлов и пучностей.

Наконец, огромные массы воды Байкала вызывают изменения в положении уровня вследствие притяжения их луной, т.е. в озере возникают приливы и отливы. А.Е. Екимову и Т.П. Кравцу удалось обнаружить в записях уровня на самописцах такие отклонения уровня, которые могут быть объяснены не иначе, как существованием приливов и отливов. Правда, масштаб этих явлений на Байкале ничтожен, так как самые большие приливы вызывают поднятие уровня на величину не свыше 3.2 см.

Все указанные отклонения в положении уровня Байкала дают в записи самописцами очень сложную картину колебания уровня, накладывающуюся на основные его колебания статического порядка, связанные с изменением объема водных масс.

Помимо всех рассмотренных есть еще один тип колебаний уровня озера, характеризующийся исключительно малым периодом, но амплитуда смещения при котором достигает исключительных размеров — это волнение. Вызываемое ветром волнение поверхности Байкала характеризуется наибольшей высотой волн, считая от ее подошвы до гребня в 4 м и более.

Особенной силы достигает волнение на Байкале в его наиболее широкой средней части, где оно представляет значительную опасность для небольших судов.

По временам года волнение распределено на Байкале неравномерно. Чаще всего оно бывает в осенние месяцы, причем тогда же достигает и наибольшей силы. По своей бурности Байкал занимает первое место среди озер мира. Ввиду того, что ветры распространены по поверхности Байкала далеко неравномерно, вызванное ими волнение также распределено неравномерно. При этом наличие сильного ветра в каком–либо районе вызывает распространение волнения и в соседних районах, где данного ветра нет или дует ветер иного направления. Наличие такого волнения, не связанного с ветром в данном районе, так называемой «мертвой зыби», характерно для многих районов Байкала, причем эта мертвая зыбь при зеркальной поверхности озера иногда может достигать значительной высоты и исключительно большой ширины катящихся волн. Часто мертвая зыбь является предвестником приближающегося ветра.

Источник: Г.Ю. Верещагин. Байкал. Научно–популярный очерк. Под редакцией Д.Н. Талиева. Москва, 1949 г.