Новое исследование, проведенное при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), проливает свет на уникальные процессы водообмена в великом озере.
Уникальная чистота Байкала
Байкал — самое глубокое озеро планеты, хранящее колоссальные 20% мировых пресноводных запасов. Его кристальная чистота — редкость для столь крупных водоемов. В отличие от других глубоких озер, например, африканского Танганьики, где водные слои почти не смешиваются, приводя к застою и кислородному голоданию на глубине, Байкал демонстрирует удивительное постоянство. Даже на глубинах превышающих 1500 метров, его придонные воды регулярно обновляются, насыщаются кислородом и поддерживают безупречную чистоту.
Загадка глубинной циркуляции
На перемешивание водных масс влияет множество факторов: ветра, притоки рек, солнечное и геотермальное тепло, изменения температуры, давления и плотности воды. Хотя наблюдения ведутся десятилетиями, определить ключевые механизмы обновления глубин из-за обилия переменных до сих пор было сложно.
Прорыв Томских ученых
Команда исследователей из Томского государственного университета добилась значительного прогресса, применив компьютерное моделирование. Они установили решающую роль минерализации (солености) рек, впадающих в Байкал, для глубоководной циркуляции. Ученые провели пять детальных численных экспериментов, охватив центральную часть озера.
Роль осеннего термобара
Основанием для модели послужили данные о растворенных солях, температуре и плотности воды в осенний период. Именно тогда формируется ключевое для Байкала явление — термобар. В этой зоне охлаждающиеся поверхностные воды (насыщенные кислородом), достигнув температуры 4°C (максимальная плотность), погружаются вглубь. Этот механизм важен для водоемов умеренных широт, но в Байкале его действие ограничено 250-метровой толщей.
Речная соленость диктует глубину
Томская модель выявила удивительное влияние притоков: минерализация их вод напрямую определяет глубину и скорость образования термобара, дополняя воздействие погоды. Как объясняет участник проекта, кандидат физ.-мат. наук Владислава Чуруксаева из Томского госуниверситета, притоки сильно разнятся по солености.
«Состав грунта бассейна и тип питания рек играют ключевую роль. Снеговые реки (Рель, Куркула, Хара-Мурин) содержат всего <50 мг/л солей, а Большая Бугульдейка, пересекая минеральные породы, достигает ~300 мг/л», — отмечает Чуруксаева.
Модель показала: вода малой минерализации (20–50 мг/л), попадая в озеро, растекается поверху, ускоряя охлаждение и формирование термобара, но перемешивает лишь верхние слои. Воды, близкие по солености к байкальским (~100 мг/л), генерируют водовороты, усиливающие движение вдоль термобара до 250 м. А вот насыщенная солями тяжелая вода стремительно устремляется по склонам ко дну, создавая глубинные течения до 700 метров!
Важность открытия для будущего озера
Понимание этих тонких процессов обновления глубин крайне важно для прогнозирования реакции Байкала на климатические перемены и антропогенное воздействие. Загрязненные стоки, попадающие в притоки, могут изменить концентрацию солей или проникнуть на дно, нанося вред уникальной экосистеме и нарушая естественное "дыхание" озера.
Руководитель проекта, поддержанного РНФ, Баир Цыденов, кандидат физ.-мат. наук и заведующий лабораторией в Томском госуниверситете, делится планами: «Мы построим новые модели с учетом других факторов. Следующий шаг — анализ влияния геотермального тепла и сложных взаимодействий ветра, минерализации и подземных потоков тепла на обновление вод. Это откроет новые горизонты в изучении озера». Ученый выражает уверенность в успешном продолжении исследований.
