Тепловий баланс ставків гносеологічне відображення та застосування до ставків Лімузена
1 Тепловий баланс водойми - це врахування позитивних і негативних факторів, що призводять до виведення калорій і виведення з нього. Сенс подвійний. Термін був побудований Ф.-А. Форель ("тепловий баланс", 1880, с. 513; "тепловий баланс", 1895, с. 400) у значенні кількісного результату цієї алгебраїчної суми, беручи облік як синонім загального. Зберігаючи те саме значення, вираз був перекладений німецькою мовою на Thermische Bilanz (Forel, 1901a, с. 131; Wojeikow, 1903, p. 193) і особливо на Wärmebilanz або Wärmeinhalt В. Хальбфасом (1905, 1923), потім у Англійська Е. Бірге і К. Джудая (1914) у формі бюджету на тепло; росіяни десятиліть 1890 - 1910 рр. подібним чином чули оборот тепла (який вони перекладали на Wärmeaustausch у своїх німецьких працях), потім тепловий баланс (нещодавно американізований у тепловому бюджеті, Едель, більше 2014), але вже наполягав на 2014 році, до того ж викликаючи гордість місця для теплообміну (мається на увазі в обороті) шляхом випаровування або навіть через озерний лід (Войков, 1895, 1903, 1909; Воєйков, 1903; Шостаковичъ, 1910).
3 Ми пропонуємо тут, з одного боку, повернути тепловий баланс на перший план як загальну теплотворну здатність, що присутня у водному об’єкті, оскільки він пропонує ряд переваг, які необхідно представити, підійшовши до епістемології лімнологічної географії, з іншого боку довести до цієї теми новий об’єкт дослідження: ставок.
4 Ставки високі. По-перше, в регіонах на чолі басейну, в яких велика кількість малих штучних водойм, ставки формують запас тепла для прогріву гідрографічної мережі, створюючи ризик погіршення якості потоків та малих річок емісари ряду видів. Вони також є, у випадку великих площ ставків, джерелом тепла, яке може вплинути на мікроклімат.
По-друге, впровадження ставків приносить новий масштаб малогабаритних водойм авторам, які розглядали кореляцію між тепловим балансом та розміром водойми (Birge, 1915; Gorham, 1964; Timms, 1975; Allot, 1986).
По-третє, вивчення малих водойм, що стікаються, надає конкретний характер валовому тепловому балансу, який залишався теоретичним поняттям для природних озер [2], для яких він, тим не менше, був створений. Дійсно, озеро в силу своєї глибини ніколи не замерзає по всьому краю, а екзоретичний природний водойма своїм зустрічним схилом ніколи не втрачає всієї води, тоді як штучний ставок періодично спорожняється, так що все його тепло потім фактично скидається в гідрографічну мережу.
8 Основний принцип лежить у визначенні калорійності, тобто кількості тепла, необхідного для підняття 1 г води на 1ºС. На думку винахідника поняття теплового балансу в озері, кількість калорій, таким чином, відповідає добутку об'єму води та її температури [8] (Forel, 1880, 1895). Той факт, що сьогодні офіційною одиницею є джоуль і що ми знаємо, що перехід від одного до іншого дещо змінюється залежно від температури [9] (Міжнародне бюро мір і ваг, 1950), не змінює принцип, навіть якщо це може дещо змінити результат, за винятком того, щоб продовжувати виражати його в калоріях, що роблять багато лімнологи (Neumann, 1953).
9 Тепловий баланс водойми може виражатися лише калоріями (Forel, 1895, Ruttner, 1963), але тоді цей показник є значним [10], так що насправді він майже завжди зводиться до одиниці площі, сформульовано спеціально в калоріях на квадратний сантиметр (Birge, 1915; Hutchinson, 1957; Gorham, 1964; Ragotzkie, 1978; Cole, 1983; Dussart, 1992; Wetzel, 2001). Однак, якщо метою дослідження є вивчення озерного мікроклімату, переважна абсолютна кількість калорій (Ruttner, 1963).
10 Тепловий баланс є різницею, він є результатом віднімання, і все питання полягає в тому, щоб знати між якими термінами [11]. Щоб чітко розрізнити, з одного боку, решту арифметичної операції, з іншого боку, кожен з двох елементів, росіяни протиставляють тепловій баланс, що є результатом, тепловому запасу (Едельштейн, 2014), синонімічному теплосинемержанкій сотрудникам, 2013 ), що становить теплоємність кожного з двох членів. Подібним чином каліфорнійці А. Дж. Хорн та К. Р. Голдман (1994) зазначають, що зазвичай слід розрізняти бюджет тепла та вміст тепла.
11 У класичних розрахунках перший термін - це завжди кількість калорій, що містяться в озері в літній максимум. Залежно від другого терміну віднімання ми говоримо про річний, сезонний та валовий тепловий баланс.
13 Залишаються два інших поняття, якщо ми хочемо зробити так, щоб вони вписувались у гносеологічний процес на річній шкалі в тому сенсі, що вони розбивають річний цикл на дві половини. Ми могли б назвати їх сезонним тепловим балансом. Б. Дюссарт (1992) говорить про «літнє теплопостачання» (стор. 163) та «зимове теплопостачання» (стор. 164), встановлюючи поріг 4 ° C для прісноводних озер. Таким чином, він бере від англосаксонських авторів літній дохід від спеки (Birge [12], 1915, с. 167; Hutchinson, 1957, p. 493) та дохід від зимового тепла (Hutchinson, 1957, p. 493; Cole, 1983, p. 219). Ці сезонні залишки обчислюються шляхом порівняння кількості калорій, що містяться у водоймі в гомотермічному режимі (при максимальній температурі щільності [13]), та кількості калорій протягом літнього максимуму та зимового мінімуму. Насправді ці два сезонні залишки стосуються лише диміктичних озер (Dussart, 1992). У мономічному озері річна оцінка зливається лише з одним із двох попередніх внесків.
14 У більш тривалому, і перш за все більш теоретичному, часовому масштабі, наприклад, на кшталт свого роду потенційного максимуму, поріг температури максимальної щільності може бути замінений порогом температури замерзання, тобто для прісноводних озер значення 4 ºC замінено на 0 ° С. Йдеться про валовий тепловий баланс, який Б. Дюссарт (1992, с. 164) називає "глобальним бюджетом теплотворної здатності" і визначає як "кількість тепла, необхідного для передачі цієї води від 0 ° С до річної максимальної температури на всі глибини". . Англосаксонські автори називають це поняття валовим бюджетом тепла (Birge, 1915, с. 167, Хатчінсон, 1957, с. 494) або, рідше, бюджетом з використанням теплової енергії (Birge, 1915, с. 167).
16 Принцип екстраполяції від єдиного вертикального профілю, загалом праворуч від найбільшої глибини або до геометричного центру водойми, на все озеро є найбільш обговорюваним етапом [15] історії лімнології щодо метод розрахунку теплового балансу. Фактично, винахідник поняття теплового балансу в озерах працював на одній колонці води на найбільшій глибині (Форель, 1895). За критикою А. И. Войков (1903), Е. Брюкнер (1909), В. Хальбфас (1910, 1923), і, перш за все, дуже довго, за Е. А. Бірге (1915), це означає помилкове уявлення про те, що все тепло в товщі води відбувається від контакту з атмосферою, а отже, це забороняє враховувати бічні теплопередачі всередині озера, які тим не менше змінюють температуру центру озера від узбережжя, яке на однаковій глибині має іншу поведінку в офшорах і зазнає впливу за притоком річок.
17 Звичайно, на відміну від того, що Е.А.Бірдж (1915) та Г.Е. Хатчінсон (1957), Ф.-А. Форель знав про цю проблему. Але факт залишається фактом, що його рішення не було науковим: він задовольнився пропозицією довільного зважування результату, отриманого на товщі води найглибшої точки Женевського озера: "зменшимо цю цифру на 1/4, на 1/3 якщо ми хочемо, взяти до уваги помилку, яку ми допустили, поширивши на прибережну область розрахунок, який строго справедливий лише для центральної області озера »(Форель, 1895, с. 404).
18 Перші запропоновані рішення були наступними. Росіянин А. Вожейков (1903) взяв обсяги того, що сьогодні називали б епілімніоном і гіполімніоном [16], і помножив кожен з двох томів на їх відповідну середню температуру. Він зробив цей розрахунок для найбільшого озера в Європі, на схід від Санкт-Петербурга, Ладоги, розрізнивши поверхневий шар на 50 м і глибину від 50 до 200 м. Це значно зменшило цифри, знайдені Ф. А. Форелем (1901b), так що А. Воєйков (1903) назвав власний результат таким чином: "Це вже прийнятний рахунок" (Dies ist schon eine annehmbare Zahl, p. 197). Російський дослідник також запропонував використовувати інший метод, ще кращий: врахування виграшу тепла не на цілій товщі води або на цілому озері, а на товщі води, що йде на середню глибину. Німецький географ В. Гальбфасс (1923) застосував подібний метод, оцінивши середню температуру озера та його середню глибину.