디믹틱 호수

Dimictic lake
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호수층화
에필림니온
메탈리미온
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파괴화
호수형식
홀로믹틱 호수
모노믹틱 호수
디믹틱 호수
폴리믹틱스호
메로믹틱 호수
아믹틱 호수
참고 항목

디미틱 호수는 지표면과 바닥 층의 온도 차가 일년에 두 번 무시될 정도로 작아져 호수 물의 모든 층이 수직으로 순환할 수 있는 민물의 몸통이다. 모든 조광호들은 또한 일년에 한 번 이상 혼합되는 모든 호수를 포함하는 분류인 홀로믹스로 간주된다. 겨울철에는 어진 호수가 얼음층으로 덮여 지표면에는 차가운 층이 형성되고 얼음 아래에는 약간 따뜻한 층이 형성되며, 여름철에는 같은 온도에서 유래한 밀도 차이가 따뜻한 지표수(에필림온)를 차가운 바닥물(저온)에서 분리시킨다.) 봄과 가을에는 이러한 온도차가 잠깐 사라지고, 물의 몸은 뒤집혀 위에서 아래로 순환한다. 그러한 호수는 온대 기후가 온대 기후가 있는 중위도 지역에서 흔하다.[1]

디믹틱 호수의 예

혼합 및 층화의 계절 주기

Cycles of thermal stratification in a dimictic lake.
봄과 가을에 두 기간의 혼합으로 열성층화의 계절적 주기가 있다. 그러한 호수는 "독재적"이라고 불린다. 여름에는 열성층화가 강한 반면 겨울에는 역성층화가 약하다. (그림[2] 수정)

혼합(회전)은 일반적으로 호수가 "등온"(즉, 위에서 아래로 같은 온도)일 때 봄과 가을에 발생한다. 이때 호수 전체에 흐르는 물은 4℃(최대밀도 온도)에 가깝고, 온도나 밀도 차이가 전혀 없는 상태에서는 호수가 위에서 아래로 쉽게 섞인다. 겨울철에는 4 °C 미만의 추가 냉각으로 물기둥의 층화가 이루어지므로, 조광호수는 대개 얼음 아래 0 °C에 물이 있는 역 열 성층화가 이루어지며, 그 다음 호수 기슭에서 온도가 약 4 °C로 상승한다.[3]

봄이 뒤집히다

일단 얼음이 녹으면 물기둥은 바람에 의해 섞일 수 있다. 큰 호수에서 상층수 기둥이 얼음이 녹을 때 4°C 이하인 경우가 많으므로,[4][5] 수기둥은 4°C에 이를 때까지 태양열로 구동되는 대류에 의해 계속 혼합되는 것이 봄의 특징이다. 작은 호수에서 봄의 번복 기간은 매우 짧을 수 [6]있기 때문에 봄의 번복은 가을의 번복보다 훨씬 짧은 경우가 많다. 상층수 기둥이 4 °C를 지나 따뜻해지면 열성층화가 발달하기 시작한다.

여름 성층화

여름에는 대기에서 호수로 가는 열량이 표면층을 따뜻하게 한다. 이로 인해 디미닉 호수는 열성층화가 강하며, 금속성에 의해 차가운 하이폴림온으로부터 따뜻한 에필림온이 분리된다. 금속 내에는 일반적으로 온도 구배가 1 °C/m를 초과하는 영역으로 정의되는 열전선이 있다.[7] 안정적인 밀도 구배 때문에 열경사선 내에서 혼합이 억제되어 용존 산소의 수직적 운반이 감소한다.[8] 만약 호수가 비영양적이고 침전물 산소 수요가 높다면, 에리 호수에서 흔히 볼 수 있듯이, 디믹틱 호수의 저산소화는 여름 성층화 동안에 저산소가 될 수 있다.

여름 성층화 기간에는 대부분의 호수가 바람의 에너지 입력으로 인해 내부 파동을 경험하는 것으로 관찰된다. 호수가 작을 경우(길이 5km 미만) 내부 시체의 시기는 메리안 공식에 의해 잘 예측된다.[9] 더 큰 호수에서 장기간 내부 파도는 (지구의 회전 때문에) 코리올리스의 힘에 의해 영향을 받을 수 있다. 이는 내부 시체의 기간이 위도 45°N(코리올리스 효용에 대한 링크)에서 16.971시간인 국소 관성기에 비견될 때 발생할 것으로 예상된다. 큰 호수(심코호, 제네바호, 미시간호 또는 온타리오호 등)에서는 내부 세시의 관측 빈도가 푸앵카레 파도와[10][11] 켈빈파에 의해 지배된다.[12][13]

가을이 뒤집히다.

늦여름에는 공기 온도가 떨어지고 호수 표면이 냉각되어 더 깊은 혼합층을 형성하게 되는데, 어느 순간 물기둥은 등온으로 되고, 일반적으로 용존 산소가 높다. 가을 동안 바람과 냉각 공기 온도의 조합은 물기둥을 계속 섞이게 한다. 물은 온도가 4 °C에 이를 때까지 계속 식는다. 종종 가을 뒤집기는 3~4개월 동안 지속될 수 있다.

겨울 역층화

물기둥은 4°C에서 최대 밀도 온도에 도달한 후, 물의 상태 방정식의 비선형성으로 인해 그 이후의 냉각은 밀도가 낮은 물을 생성한다. 그러므로 초겨울은 억제 기간이다.[14] 바람이 비교적 적게 불거나 호수가 깊으면 4℃의 밀도가 높은 수면 위로 얇은 부력 냉수층만이 형성되고, 일단 얼음이 형성되면 호수는 "결정화"된다.[15] 만약 호수가 강한 바람을 경험하거나 얕은 곳에 있다면, 만약 전체 물기둥은 얼음이 형성되기 전에 거의 0°C까지 식을 수 있는데, 이 더 차가운 호수들은 "크롬틱"이라고 불린다.[15] 일단 호수에 얼음이 형성되면, 대기의 열유속은 대부분 정지되고 초기 시로스트라스틱 또는 극저온 조건들은 대부분 잠기게 된다. 겨울철 열성층화의 발달은 다음 두 가지 기간으로 정의된다. 겨울 1세와 겨울 2세.[16] 겨울 1세의 초기 겨울 동안 주요 열 유량은 침전물에 저장된 열로 인해 발생하며, 이 기간 동안 호수는 4 °C의 깊은 층을 형성하며 아래에서 가열된다.[16] 늦겨울에는 표면 얼음이 녹기 시작하고 낮의 길이가 늘어나면서 얼음을 통해 상층수기둥으로 스며드는 햇빛이 늘어난다. 따라서 제2 겨울에는 현재 주요 열량이 위에서부터 발생하며, 온난화로 인해 불안정한 층이 형성되어 태양열 구동 대류가 발생한다.[5][17][3] 상층수 기둥의 이러한 혼합은 플랑크톤을 중단 상태로 유지하는 데 중요하며,[18][3][19] 이는 다시 빙하 녹조 발생 시기 및 용존 산소 수준에 영향을 미친다.[20][3] 코리올리 힘은 일사에 의한 차등난방으로 순환 패턴을 구동하는 데도 중요해질 수 있다.[21] 호수의 겨울은 아마도 가장 덜 연구되었을 것이지만,[22] 화학이나 생물학은 여전히 얼음 아래에서 매우 활동적이다.[23]

참고 항목

참조

  1. ^ Lewis, William M., Jr. (1983). "A revised classification of lakes based on mixing" (PDF). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 40 (10): 1779–1787. doi:10.1139/f83-207. Archived from the original (PDF) on 2009-03-06.
  2. ^ Ridgway, M, B. McMeans 그리고 M. 웰스. 2021. 알곤퀸 도립공원의 스모크, 카누, 티호수 물고기 이동 프로젝트. 온타리오 천연자원부, 임업부, 과학 및 연구부, 피터버러, ON. 과학 및 연구 정보 보고서 IR-22. 10 페이지 + 부록.[1]
  3. ^ a b c d Yang, Bernard; Young, Joelle; Brown, Laura; Wells, Mathew (2017-12-23). "High-Frequency Observations of Temperature and Dissolved Oxygen Reveal Under-Ice Convection in a Large Lake". Geophysical Research Letters. 44 (24): 12, 218–12, 226. Bibcode:2017GeoRL..4412218Y. doi:10.1002/2017GL075373. ISSN 0094-8276.
  4. ^ Cannon, D. J.; Troy, C. D.; Liao, Q.; Bootsma, H. A. (2019-06-28). "Ice‐Free Radiative Convection Drives Spring Mixing in a Large Lake". Geophysical Research Letters. 46 (12): 6811–6820. Bibcode:2019GeoRL..46.6811C. doi:10.1029/2019gl082916. ISSN 0094-8276.
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