Что такое ледовые кольца?
Это тёмные кольца на льду с диаметром около 5-7 км и шириной кольца около 1 км (рис. 1). Лёд в центре и вне кольца более толстый и белый, в кольце тёмный и более тонкий. Они возникают достаточно непредсказуемо, в разных местах и в разные годы.
Рис. 1. Примеры ледовых колец для озёр Байкал и Хубсугул. Данные Landsat 1-7 (а, в, ж-и), MODIS/Terra (г-е) и МКС (б). Все изображения, за исключением (е) ориентированы на север. Местоположение и параметры колец приведены на Рис. 2 и в Таблице 1.
Как можно увидеть кольца?
Кольца слишком большие, чтобы увидеть их стоя на льду или на берегу. Зато их можно хорошо увидеть с высоты - с самолёта или (ещё лучше) со спутника.
Где встречаются кольца?
В существующих научных статьях и публикациях в интернете говорится о кольцах только на Байкале. На основе анализа спутниковых снимков для периода 1974-2015 гг. мы обнаружили 45 колец на Байкале (по сравнению с 13 ранее известными), а также, впервые, четыре кольца на соседнем озере Хубсугул в Монголии (Табл 1, Рис. 2). Не исключено, что они существуют и в других озёрах, но ещё не обнаружены.
Обновление 2019: текущий счёт колец на Байкале - 56. Также обнаружено одно кольцо на Телецком озере - смотрите нашу статью 2019 г. в разделе "Ресурсы"
Рис. 2. Ледовые кольца (красные круги) на Байкале и Хубсугуле за 1973-2015
Табл. 1. Перечень ледовых колец и их характеристики.
Это что-то новое?
С появлением в конце 2002 г. ежедневных снимков спутникового датчика MODIS (два изображения в день) их стало легче наблюдать. Но ледовые кольца - не новый феномен. Мы обнаружили кольца на снимках спутника Landsat, датированных ещё началом 1970-х гг.
Обновление 2019: Обнаружено два кольца ещё в 1969 г. - смотрите нашу статью 2019 г. в разделе "Ресурсы"
Когда и где наблюдаются кольца?
Обычно они наблюдаются во второй половине апреля (Рис. 3), но они наблюдались и раньше (31 января) и позже (26 мая). Чаще всего они появляются около мысов Крестовский и Нижнее Изголовье на Байкале, и у о. Далайн-Модон-Хуйс на Хубсугуле. Но, как показывает карта (Рис. 2), на Байкале они встречаются во многих местах.
Рис. 3. Появление (31 января) и развитие ледового кольца в районе м. Нижнее Изголовье в 2009 г.
Отчего возникают кольца?
Существует много гипотез - от атмосферного воздействия и биологической активности в верхнем слое воды до НЛО и мистификаций (круги на полях и т.д.). Много гипотез связано с выходом метана из донных отложений и газогидратов. Однако обнаруженные нами кольца как на малых глубинах, так и в районах, где нет известных выходов газа, показывают, что гипотезы, связанные с выходом метана, не могут однозначно объяснить появление колец.
Если это не метан, то что?
Наши полевые измерения показывают (Рис. 4), что до и во время появления колец подо льдом существуют тёплые антициклонические (направленные по часовой стрелке) вихри. Они похожи на двояко-выпуклую линзу, вода от центра вихря (глубина 40-45 м) поднимается вверх и опускается вниз.
Рис. 4. Гидрологические измерения в апреле 2012 и 2014 гг. в районе колец у м. Нижнее Изголовье. Слева - вертикальные разрезы температуры воды (°С), справа - карта разрезов (кольца показаны серым цветом)
Как именно вихри приводят к появлению колец?
В центре вихря течения слабые, и, хотя там подо льдом есть более тёплая вода, лёд практически не тает. А вот на границе вихря течения сильные (Рис. 5) и более тёплая вода приводит к активному таянию льда. Сначала на нижней границе льда появляется игольчатый лёд, потом лёд разрушается, появляются пропарины, разводья и большие участки открытой воды. Ледовые кольца - внешнее проявление деятельности вихрей подо льдом.
Рис. 5. Район кольца у м. Нижнее Изголовье, 3-4 апреля 2014 г. Слева - кристаллы игольчатого льда с нижней части ледового покрова (длина кристаллов 10-12 см). Справа - сила и направление течений
Откуда берутся вихри?
Этот вопрос ещё требует дополнительного изучения. Среди возможных факторов - воздействие ветра до начала ледостава, сейши (колебания поверхности воды и льда под воздействием атмосферного давления), речной сток или взаимодействие прибрежного течения с береговой линией, как это наблюдается, например, около м. Нижнее Изголовье (Рис. 6). Неясно также, возникают эти вихри до появления льда или во время устойчивого ледостава. Мы продолжаем работать над этими вопросами.
Обновление 2019: Скорее всего вихри возникают до ледостава и ветер один из главных факторов
- смотрите нашу статью 2019 г. в разделе "Ресурсы"
Рис. 6. У м. Нижнее Изголовье часто образуются антициклонические круговороты воды ещё до начала ледостава. Слева - тёплый вихрь. Справа - сильный ветер из Баргузинского залива выносит облака (А) и формирует вихрь, оконтуренный молодым льдом (В)
Как можно снизить риск попадания в кольцо?
Если становые щели можно сравнительно легко обнаружить, то в районе кольца лёд выглядит как обычно, но его толщина намного меньше (Рис. 1). Лучше избегать тех мест, где кольца обычно появляются (Рис. 8), даже если лёд в других районах прочный. Важно своевременное оповещение, если кольца появились на спутниковых снимках. Предсказать появление колец возможно, если удастся обнаружить теплый вихрь в начале зимы, но это требует масштабных и детальных полевых наблюдений.
Смотрите также раздел "Безопасность" для более подробной информации.
Рис. 8. Даже опытный водитель может попасть в передрягу. УАЗ, застрявший в районе ледового кольца около м. Нижнее Изголовье, 18 марта 2016 г. (c) А. Бекетов
Хочу узнать больше. Хочу сообщить о новых ледовых кольцах, о странных ледовых явлениях.
Более подробную информацию вы можете найти в разделе "Ресурсы"
Рис. 9. А.Я. Сукнёв и пёс Буран проводят измерения характеристик воды подо льдом. Начиная с 2010 г. на Байкале и с 2014 г. на Хубсугуле мы проводим ежегодные полевые исследования на льду.
Большое спасибо А. Бекетову (Усть-Баргузин), Т. Тивиковой (Турка),
С. Сушкееву (Тунка), Хурге и Бямбе (Ханх, Монголия) и всем,
кто помогал в полевых и научных исследованиях.
Исследования поддержаны проектами ERA.NET RUS Plus S&T #226 "ERALECC",
CNES TOSCA "Lakes," CNRS PICS "BaLaLaICA,"
RFBR-RGO 17-05-41043, RFBR 13-05-91051, IDEX Transversalite InHERA.