Исследователи обнаружили новый процесс обновления глубинных вод в Женевском озере

Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обнаружили, что обновление глубинных вод Женевского озера зимой происходит не только за счёт вертикального перемешивания. Ключевую роль играют сильные течения, поступающие из бассейна Малого озера (Petit Lac) и прибрежных зон Большого озера (Grand Lac).

В умеренных озёрах глубокое вертикальное перемешивание (оборот воды) происходит зимой, когда охлаждённая и более плотная поверхностная вода опускается, смешиваясь с глубинными слоями. Этот процесс важен для здоровья экосистемы, так как обеспечивает распределение растворённого кислорода и питательных веществ. Ранее считалось, что только полное вертикальное перемешивание в очень холодные зимы может обновить придонные воды озера, где уровень кислорода обычно низкий.

Из-за изменения климата полное вертикальное перемешивание становится реже. «С 2012 года температуры растут, а уровень кислорода на дне Женевского озера за 10 лет упал на 90%», — отмечает Найфу Пэн, исследователь из Лаборатории экологического инжиниринга (ECOL) EPFL. Учёные изучили динамику обновления глубинных вод зимой, и их выводы опубликованы в журнале Water Resources Research.

Согласно Международной комиссии по защите вод Женевского озера (CIPEL), последний полный оборот воды произошёл в исключительно холодную зиму 2012 года. Исследование EPFL показало, что этот процесс в 2012 году был обусловлен не вертикальным, а более сложным трёхмерным перемешиванием. Женевское озеро состоит из двух бассейнов: глубокого Большого озера (глубина 309 м, объём 85 км³) и мелководного Малого озера (глубина 75 м, объём 4 км³), которое обновляется ежегодно. Эта двухбассейновая структура оказалась фундаментальной для обновления самых глубоких слоёв Большого озера.

Используя полевые наблюдения и численное моделирование, учёные выяснили, что в 2012 году полного вертикального перемешивания в Большом озере так и не произошло. «Именно вода, поступавшая сбоку из Малого озера и мелководных прибрежных зон Большого озера, обновила его самые глубокие слои», — поясняет Найфу Пэн. Вода в мелководных районах охлаждается быстрее, что создаёт потоки из-за боковых контрастов плотности. Таким образом, зимнее охлаждение поверхности приводит к потокам, управляемым как вертикальными, так и горизонтальными градиентами плотности.

По мере продолжения изменения климата полное вертикальное перемешивание в Женевском озере будет происходить лишь в редкие очень холодные зимы. Однако боковые процессы перемешивания продолжат вносить вклад в обновление глубинных вод. Поскольку двухбассейновая структура не является уникальной для Женевского озера, аналогичный тип зимнего перемешивания ожидается и в других умеренных озёрах.