Уникальные явления озера Байкал: кольцевые структуры во льду

В третьей части обзора, посвященного уникальным явлениям Байкала, речь пойдет о кольцах, образующихся в толще льда при замерзании озера.

Кольцевые структуры в ледовом покрове озера появляются не ежегодно. Впервые такое кольцо напротив мыса Крестовский было обнаружено на снимке спутника NOAA, полученном в 1999 г.  Затем по данным ежегодных спутниковых наблюдений кольцевые структуры во льду Байкала были обнаружены в 2003 и 2005 гг.

В 2008 г. кольца проявились в двух частях озера: в районе м. Крестовский и впервые в районе пос. Турка. В 2009 г. они были обнаружены у м. Нижнее Изголовье (п-ов Святой Нос) и в самой южной части озера . В 2011 г. на снимках MODIS было обнаружено уже три кольца: у м. Крестовский, к югу от о. Ольхон и м. Нижнее Изголовье. В 2013 г. круги во льду появились в двух районах Среднего Байкала; их удалось увидеть на серии снимков MODIS .

К их особенностям можно отнести, во-первых, достаточно позднее появление (в конце апреля – начале мая),  во-вторых,  новое место появления: один из кругов появился в 20 км к западу от места появления в 2009 г. у Нижнего Изголовья. В 2014 г. круг во льду был обнаружен у п-ова Святой Нос в начале апреля; его эволюция была хорошо видна на серии оптических снимков Landsat 8 (рис. 1).

Причины и механизм образования кольцевых структур во льду в настоящее время активно обсуждаются. Среди основных возможных причин из возникновения исследователи отмечают тектонику озера, выбросы метана из осадочной толщи байкальской впадины, поток тепла из воды к нижней кромке льда, вихревую активность в поле течений верхнего слоя озера, нестабильность ледяного покрова, неравномерно покрытого снежным покровом и т.п.

В ходе проведения спутникового мониторинга было выявлено, что наиболее часто кольцевые структуры во льду образуются у м. Нижнее Изголовье. Более того, анализ доступных космических снимков показал, что наиболее вероятный механизм, приводящий к образованию кольцевых структур, — локальный антициклогенез или образование антициклонических (АЦ) вихрей у этого мыса, которые время от времени видны как на оптических снимках, так и на РЛИ (рис. 2). В общем случае появление подобных вихрей можно объяснить спецификой циркуляции верхнего слоя озера и особенностями его морфометрии – озеро состоит из трех глубоководных бассейнов (установлено, что круги появляются главным образом над вершинами Южного и Среднего бассейнов — рис. 3).

Согласно картам ТПО, построенным по инфракрасным данным радиометра AVHRR на ИСЗ серии NOAA, в месте появления кольцевой структуры у м. Нижнее Изголовье имеются стационарные круговороты АЦ характера с теплой водой в центре. Из гидродинамики хорошо известно, что АЦ-циркуляция в верхнем слое моря приводит к даунвеллингу, последующему образованию вихревой структуры с ядром относительно теплой воды и понижению уровня моря над ней. На рис. 2 приведено сопоставление контуров кольцевой структуры, обнаруженной во льду, и АЦ вихря, отобразившегося на РЛИ от 04 августа 2005 г. Не исключено, что подобный механизм может работать и в подледных условиях, а также в других местах озера, где кольца во льду были обнаружены из космоса, — в южной оконечности Байкала, у м. Крестовский и напротив пос. Турка.

Полная версия статьи об уникальных явлениях Байкала опубликована в журнале «Земля из космоса» № 5(21)

Уникальные явления озера Байкал: нефтепроявления на космических снимках
Уникальные явления озера Байкал: ветры
Уникальные явления озера Байкал: цветение воды