Heat balance of Lake Baikal and the relationship of its ice-thermal and water regime with global atmospheric circulation in the Northern Hemisphere during the modern period

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article presents a summary of the most important results obtained during the studies of the heat balance at Lake Baikal since the 1930s. The systematic regime measurements of water temperature initiated in Limnological Institute since 1970 indicated the features of the spatial structure and temporal changes in the elements of the Baikal heat balance. We have determined the magnitude of the annual evaporation from the surface of Lake Baikal by the independent method considering the data on temperature of the water column. We have investigated one of the main renewal processes of deep and near-bottom Baikal waters associated with thermobaric effect. As a result of this effect, the water renewal and aeration in the near-bottom layer annually occurs under certain hydrological conditions. We have determined the vertical flows of mass, heat and gas exchange of the upper and deep layers in Lake Baikal.

We have studied the effect of changes in the characteristics (indices) of the atmospheric circulation in the Northern Hemisphere on the variability of the characteristics of climate and ice-thermal regime at Baikal, i.e. air temperature and water surface temperature, ice thickness, as well as dates of ice phenomena during the modern period. Anomalies of the atmospheric circulation are most obvious in the ice processes. We have found the relationship between the water temperature of the warm (May-September) period and the indicators of the zonal circulation (positive relationship), as well as indices of the formations blocking the western transfer (negative relationship). There is an obvious effect on the water surface temperature of the winter circulation indices. We have shown that these changes are associated with the fluctuations in the intensity of the zonal circulation and the baric formations blocking them. There is the effect of circulation on the moisture characteristics (precipitation and runoff), but it is complicated by large differences in climate within the Baikal catchment area.

About the authors

M. N. Shimaraev

Limnological Institute Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shimarae@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

V. N. Sinyukovich

Limnological Institute Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shimarae@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

L. N. Sizova

Limnological Institute Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shimarae@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

E. S. Troitskaya

Limnological Institute Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shimarae@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

References

  1. Afanasyeva E.L., Shimaraev M.N. 2006. Long-term zooplankton variations in the pelagic zone of Lake Baikal under global warming. In: Alimov A.F., Bulyon V.V. (Eds.), Aquatic ecology at the dawn of the XXI century. Moscow: KMK Scientific Press Ltd., pp. 253–265. (in Russian)
  2. National Aeronautics and Space Administration - NASA. [URL: http://climate.nasa.gov/vital-signs/global-temperature// Access date 25.10.2018.]
  3. Izmest’eva L.R., Moore M.V., Hampton S.E. et al. 2016. Lake-wide physical and biological trends associated with warming in Lake Baikal. Journal of Great Lakes Research 42: 6–17. doi: 10.1016/j.jglr.2015.11.006
  4. Livingstone D.M. 1999. Ice break-up on southern Lake Baikal and its relationship to local and regional air temperatures in Siberia and to the North Atlantic Oscillation. Limnology and Oceanography 44: 1486-1497. DOI: /10.4319/lo.1999.44.6.1486
  5. Shimaraev M.N. 1977. Heat regime elements of Lake Baikal. Novosibirsk: Nauka. (in Russian)
  6. Shimaraev M.N., Granin N.G. 1991. On the stratification and mechanism of convection in Lake Baikal. Doklady AN SSSR [Reports of the USSR Academy of Sciences] 321: 381–385. (in Russian)
  7. Shimaraev M.N., Verbolov V.I., Granin N.G. et al. 1994. Physical limnology of Lake Baikal: A review. Okayama – Irkutsk, 82 р.
  8. Shimaraev M.N. 1996. Heat and mass exchange in Baikal. Dr. Sc. Dissertation, V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS, Irkutsk, Russia. (in Russian)
  9. Shimaraev M.N. 2007. Circulation factors of changes in Baikal ice-thermal regime. Geography and Natural Resources 4: 54–60. (in Russian)
  10. Shimaraev M.N., Zhdanov A.A., Gnatovskij R.Yu. et al. 2011. Specific Features of cold bottom intrusion in Baikal according to observations in 1993-2009. Water Resources 38: 169–174. doi: 10.1134/S0097807811010143
  11. Shimaraev M.N., Granin N.G., Gnatovskij R.Yu. et al. 2015. The mechanism of oxygen aeration of bottom waters of Lake Baikal. Doklady Earth Sciences 461: 479–483. doi: 10.1134/S1028334X15040078
  12. Shimaraev M.N., Sizova L.N., Sinyukovich V.N. et al. 2018. Ice-thermal and water regime of Lake Baikal in 1950-2017. In: International Conference «Freshwater Ecosystems – Key Problems», pp. 68–69.
  13. Sinyukovich V.N., Sizova L.N., Shimaraev M.N. et al. 2013. Peculiarities of modern changes in water inflow into Lake Baikal. Geography and Natural Resources 4: 57–63. (in Russian)
  14. Sinyukovich V.N., Chernyshov M.S. 2017. On transformation calculated characteristics of annual and maximal flow of main inflows of Lake Baikal. Water Resources 44: 256–263. doi: 10.7868/S0321059617030178 (in Russian)
  15. Sizova L.N. 2017. The effect of large-scale atmospheric circulation on the elements of ice-thermal and water regime of Lake Baikal. Cand. Sc. Dissertation, Institute of Geography RAS, Moscow, Russia. (in Russian)
  16. Todd M.C., Mackay A.W. 2003. Large-scale climate controls on Lake Baikal ice cover. Journal of Climate 1: 3186–3199. doi: 10.1175/1520-0442(2003)016<3186:LCCOLB>2.0.CO;2
  17. Troitskaya E., Blinov V., Ivanov V. et al. 2015. Cyclonic circulation and upwelling in Lake Baikal. Aquatic Sciences 77: 171–182. doi: 10.1007/s00027-014-0361-8
  18. Vereshchagin G.Yu. 1937. Work of the Limnological station of the USSR Academy of Sciences at Lake Baikal. Izvestiya AN SSSR, seriya biologicheskaya [Biological Bulletin of the USSR Academy of Sciences] 3: 1081–1091. (in Russian)
  19. Verbolov V.I., Sokolnikov V.M., Shimaraev M.N. 1965. Hydrometeorological regime and heat balance of Lake Baikal. Moscow – Leningrad: Nauka, 374 p. (in Russian)
  20. Weiss R.F., Carmack E.C., Koropalov V.M. 1991. Deep-water renewal and biological production in Lake Baikal. Nature 349: 665–669. doi: 10.1038/349665a0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Shimaraev M.N., Sinyukovich V.N., Sizova L.N., Troitskaya E.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».