Проблемы гидродинамики, гидрофизики и экологии крупных водоемов Сибири (Отчет по междисциплинарному интеграционному проекту фундаментальных исследований), страница 7

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

z, мм

32,7

30,4

29

27,4

25,8

24,3

22,7

21,1

19,5

13,7

12,1

8,9

7,3

5,7

4,7

3,1

1,5

Первые 35 минут температура воды практически постоянна и равна 25,4оС, затем наблюдается линейный спад температуры слоя воды со скоростью 0,2оС/мин. В момент времени 120 минут от начала эксперимента начинается расслоение температуры воды по высоте слоя. Нижняя группа датчиков (кривые 10-17) фиксирует почти одинаковую температуру Т ≈ 5оС, показания верхней группы датчиков (кривые 1-9) значительно расходятся, и к моменту времени 195 минут слой жидкости в  области 19мм ≤ z ≤ 32,7мм расслоен по температуре с перепадом в ~5оС от +3оС  до -2,2оС. Датчики на трех верхних уровнях (кривые 1− 3), фиксируют температуру ниже 0оС. На уровне самого верхнего датчика (кривая 1) температура опустилась до −2,4оС, на уровне второго и третьего температура равна −1,25оС и −1оС, соответственно. На уровне 4-го датчика (кривая 4)  температура ~ +0оС. В момент времени 196 минут температура на уровне самых верхних датчиков (кривые 1−3) почти мгновенно возрастает до нуля, и далее, более плавно, возрастает, достигает максимума, и затем температура спадает почти линейно со скоростью 0,025оС/мин.

Максимумы температуры на разных датчиках достигаются в разное время: чем глубже расположен датчик, тем позднее. Температура воды на уровнях датчиков, расположенных ниже (кривые 4−9) в этот же момент времени плавно возрастает, достигает максимума, и, приблизительно с постоянной скоростью линейно убывает. Следует отметить, что температура верхнего датчика (кривая 1, z = 32,7 мм) сразу после резкого спада остается постоянной и равной 0оС довольно длительное время, приблизительно 2 минуты. Более заглублённые датчики этой особенности не фиксируют. Датчик, находящийся на уровне z = 13,7 мм (кривая 10) показывает аналогичное поведение температуры от времени, но амплитуда изменения мала, ~0,1оС. Сигналы с датчиков 11-17 таких особенностей в момент времени 196 минут от начала эксперимента не фиксируют.

На рис. 2.10 приведён увеличенный фрагмент графика с рис. 2.9.

Рис.2.10. Зависимости средней температуры от времени на фиксированных расстояниях от дна от времени

На рис. 2.11 показаны профили температуры в слое воды по вертикали в различные моменты времени. При построении профилей учтены значения температуры на верхней (на уровне z = 33,7 мм) и нижней (на уровне z = 0 мм) границах. Кривая 1 (чёрная) соответствует моменту времени t =189,6 минут, т.е. до момента резких изменений температуры (t = 196 мин). При высотах больших 28,5 мм наблюдается отрицательная температура воды, т.е. вода находится в переохлажденном состоянии. Кривая 2 показывает распределение температуры в момент времени 198,1 мин, почти сразу после резких изменений температуры в верхней части объёма воды. Видно, что приповерхностный слой воды при z > 29 мм имеет температуру 0оС, что говорит о наличие льда в этом слое. Профили, приведённые для следующих времён t > 200 мин (кривые 3-7), показывают, что температура приповерхностной области постепенно становится отрицательной. К концу эксперимента область отрицательных температур начинается с уровня z = 27 мм.

Рис.2.11. Распределения температуры по высоте слоя воды в различные моменты времени: 1−  t = 189,6 мин; 2 − 198,1;

3 − 203,5; 4 − 228,9; 5 − 240,5; 6 − 258,2; 7 − 272,1 мин.