Soojus ja järve soojusvahetus
Soojus on energia, mille tekitavad aatomite või molekulide juhuslikud võnkumised. Temperatuur on vastus soojuse lisandumisele või eemaldumisele süsteemist ehk molekulide keskmise kineetilise energia mõõt. Temperatuur keskkonnafaktorina on veekogudes tähtis kolmel põhjusel. Esiteks kontrollib temperatuur vee segunemist. Kõrgema temperatuuriga veekihte on palju raskem omavahel segada, tekkiv temperatuurikihistus mõjutab oluliselt veekogu energia- ja aineringeid. Teiseks määrab temperatuur vesikeskkonnas toimuvate reaktsioonide kiiruse. Nii keemilised kui ka bioloogilised reaktsioonid kulgevad kõrgemal temperatuuril kiiremini ja organismide ainevahetus intensiivistub. Kui näiteks akvaariumis temperatuuri liiga kõrgel hoida, siis suureneb kalade toiduvajadus. Kolmandaks kontrollib temperatuur organismide levikut. Paljud veeorganismid on kohastunud kindla temperatuurioptimumiga. Näiteks kaladest on karplased soojalembesed, lõhilased eelistavad jahedamat vett.
Järvede peamiseks veekogude soojusenergia allikaks ja veetemperatuuri tõstjaks on päikeseenergia. Maale jõuab päikesekiirgus lainepikkuste vahemikus 290 - 4000 nm, ehk lühilainelise kiirgusena. Maalt lahkub energia juba muudetud kujul, peamiselt pikalainelise kiirgusena ehk soojuskiirgusena. Atmosfääri soojuskiirgus on lainepikkuste vahemikus 3000 - 80000 nm (maksimum 10000 nm juures), maismaa ja ookeani soojuskiirgus vahemikus 4000 - 120000 nm (maksimum 15000 nm juures). Päikeselt pidevalt saadavale kiirgusele vaatamata püsib Maa temperatuur suhteliselt püsivana. Järelikult peab Maalt lahkuv energiavoog olema võrdne Maale tulevaga. Päikeseenergia neeldumine vees sõltub tervest reast füüsikalis-keemilistest ja paljudel juhtudel bioloogilistest teguritest ning lühilaineline päikesekiirgus pole veekogudes ainuke soojusülekande viis (Joonis 1).
Järvede peamiseks veekogude soojusenergia allikaks ja veetemperatuuri tõstjaks on päikeseenergia. Maale jõuab päikesekiirgus lainepikkuste vahemikus 290 - 4000 nm, ehk lühilainelise kiirgusena. Maalt lahkub energia juba muudetud kujul, peamiselt pikalainelise kiirgusena ehk soojuskiirgusena. Atmosfääri soojuskiirgus on lainepikkuste vahemikus 3000 - 80000 nm (maksimum 10000 nm juures), maismaa ja ookeani soojuskiirgus vahemikus 4000 - 120000 nm (maksimum 15000 nm juures). Päikeselt pidevalt saadavale kiirgusele vaatamata püsib Maa temperatuur suhteliselt püsivana. Järelikult peab Maalt lahkuv energiavoog olema võrdne Maale tulevaga. Päikeseenergia neeldumine vees sõltub tervest reast füüsikalis-keemilistest ja paljudel juhtudel bioloogilistest teguritest ning lühilaineline päikesekiirgus pole veekogudes ainuke soojusülekande viis (Joonis 1).
Soojusbilansi erinevatest komponentidest tuleks rõhutada eelkõige kolme peamist faktorit. Esimeseks neist on konvektiivne soojusvahetus atmosfääriga, mille suund sõltub vee- ja õhutemperatuuri erinevustest. Teiseks toimub pidev soojusvahetus järvede ja vooluveekogude vahel, mida kutsutakse ka advektiivseks soojusvahetuseks. Üldjuhul transpordivad vooluveekogud järvedesse külmemat vett ning välja voolab pindmine soe veekiht. Olulist rolli soojusbilansis mängib ka vee suur aurustumissoojus. Veeauru kondenseerumisel veepinnale lisandub aurustumissoojusega võrdväärne soojushulk., kuigi üldjuhul ületab aurumine oluliselt kondenseerumist. Külmumisel vabanev ja jää sulatamisel neelduv soojushulk on võrdsed ja veekogu aastast soojusbilanssi ei mõjuta. Jää sulatamiseks ja vee aurustamiseks kuluvat (külmumisel ja kondenseerumisel vabanevat) soojushulka nimetatakse latentseks (varjatud) soojuseks, kuna need ei väljendu temperatuuri muutusena. Ja lõpuks tuleks arvesse võtta ka setetest eralduvat ja seal salvestuvat soojust.