湖水熱動態

湖水吸收凈輻射熱量，同時通過水麵蒸發、湖水紊動和對流等，在湖水內部、湖水與大氣、湖水與湖盆間進行熱量交換。在交換過程中，湖水儲熱量增加，湖水增溫；反之，則降溫。一年內由於太陽輻射強度的變化，引起水溫季節的變化。同時由於水的物理特性和湖盆形態等影響，水溫呈有規律的空間分佈。1779年H.B.索菲爾絮爾測量瑞士湖泊水溫，開始了湖水溫度的科學調查。1819年H.T.德拉比切提出湖水溫度分層概念。指一定時段內湖泊或其部分水域的熱量收支狀況。一定時段內熱量收入與支出之差等於該湖泊或其部分水域蓄熱量的變數。收入項主要有：湖水吸收太陽凈輻射、大氣長波輻射、湖面降水帶來的熱量、由於湖面凝結放出的潛熱量、大氣通過對流傳給湖水的熱量、湖湖盆吸收的熱量和入湖徑流帶來的熱量。支出項主要有：湖水長波輻射、湖水蒸發損失的熱量、湖水傳給大氣和湖盆的熱量、湖冰消融消耗的熱量和出湖徑流帶走的熱量等。湖中生物作用和化學反應的熱量，風浪和湖流消耗的熱量，湖岸輻射等熱量甚微，一般略而不計。上述收入項與各支出項之差，即為湖泊蓄熱量的變化。

湖水的溫度有日變化和年變化。①日變化。表層湖水最低溫度一般出現在5～8時，最高水溫出現在14～18時。表層水溫的日變化幅度較大，且因季節和地區不同而異。

中、下層湖水因水的熱導率小，日變幅隨深度逐漸減小。中、下層湖水變化比上層湖水的溫度變化滯后。表面水溫日變幅約為湖面氣溫日變幅的20～70%。②年變化。

溫帶雙循環湖一年內的水溫變化可分為四個階段：春季增溫期，自熱量平衡收入項大於支出項時開始。

在開敞的湖泊，水溫由一年中最低點開始穩步上升，在封凍的湖泊，則自水面冰雪消融完后，水溫即逐步上升；夏季增溫期，水溫持續上升，最高水溫出現在7月或8月，與氣溫極值比較，滯後半個月至1個月；秋季冷卻期，自湖水收入的熱量小於支出的熱量開始，水溫逐漸下降；冬季冷卻期，水溫持續下降，在結冰的湖泊，直至零度，水面結冰。

在不結冰的湖泊，1、2月份出現最低溫度。湖泊水溫年變化比氣溫年變化幅度小。

湖泊水溫的垂向和橫向分佈均有變化。變化的原因，一是水氣交界面上的增溫與降溫；另一是湖泊內部熱量的再分配。一般，湖水在溫度接近4°C時密度最大，當密度隨深度增加時，湖水穩定；密度隨深度減小時，產生對流混合，發生上下循融冰之後，湖水增溫，表面水的密度增加，水團下沉，湖水上下循環。當湖面增溫至 4°C以上，上下循環終止。秋冬時期，湖水冷卻，也發生類似過程，當湖面冷卻至4°C以下時，這一過程即告停止。

水溫的垂向分佈。溫帶雙循環湖有下列情況：①夏季，表層水溫較高，底層較低，但不低於 4°C，稱為正溫成層；②秋季，表面冷卻引起湖水循環，湖水上下層溫差與密度差逐漸減小，當上層水溫接近 4°C時，形成同溫現象；③冬季，當溫度降至4°C以下，表層水溫較低，底層較高，但不高於4°C，稱為逆溫成層；④春季，湖泊解凍以後，湖面開始增溫，引起湖水循環，當上層水溫接近4°C，再度形成上下同溫現象。在淺水湖泊，一日之內可出現兩次同溫現象。溫帶中等深度湖泊或深水湖泊，夏秋季節，明顯，根據水溫垂向分佈特徵，可分為三層：表層，增溫易，由於風力引起混合，水溫分佈較勻，其厚度約 4～20米，決定於增溫程度、風力大小等因素；中層，也稱溫躍層或溫斜層，其特徵為溫度變化急劇，在炎熱的夏季，上下溫差甚至可大於20°C；底層是較冷的一層，水溫分佈又趨於均勻，60米以上深水湖，底層水溫約在 5～10°C左右。淺水湖泊在晴朗無風的炎夏，可能產生短暫溫躍層。

水溫的橫向分佈在不同湖泊並不相同，造成差異的原因有：

①水深，由於水的熱容量大，春季增溫時，岸濱帶水溫高於深水區水溫；秋季冷卻時，出現岸濱帶水溫低於深水區的相反現象。

②風，風力可促使湖水混合，調勻水溫，對於面積大，岸線平直的湖泊，尤為顯著。但風引起的湖泊增減水把較暖的表層湖水驅向迎風岸，較冷的低層湖水補償背風岸，形成兩岸水溫差。

③水質，鹹水湖水溫平面分佈差異一般比淡水湖大。

④水源，冰川源湖泊的河口處水溫較低於湖中及下游處的水溫。

⑤人類活動，在冷卻水排放口附近的水溫高於湖泊其他部分的水溫。

2007年，有新聞報道，太湖多處湖面爆發大規模藍藻，在情況特別嚴重的梅梁湖，湖水幾乎像綠色油漆一樣濃稠。

中國科學院南京地理與湖泊研究所的專家指出，導致太湖藍藻提前爆發的主要原因是持續多年的暖冬積溫，尤其今年4月份太湖流域平均水溫是近25年中最高的，達到了19.56℃，非常適合藻類生長。

有關部門在不影響防洪安全的前提下，利用太湖的水利工程增加入湖水量，提升太湖水位，以降低湖水升溫速度，以減緩藻類的生長繁殖。

2010年，地質學家也曾發表研究報告說，世界第二深湖泊非洲坦噶尼喀湖現階段處於1500年來湖水溫度最高期。

地質學家分析從湖底地殼沉積層取出的岩石后認為，多個世紀的氣候變化導致坦噶尼喀湖不斷升溫，湖面溫度如今達到26攝氏度，創自公元500年以來最高值。湖水溫度自上世紀末起加速升溫，溫室氣體濃度不斷升高可能是湖水升溫的動因。

坦噶尼喀湖湖水和魚類是周邊蒲隆地、坦尚尼亞、尚比亞和剛果民主共和國四國大約1000萬人口依賴的飲水和水產品主要來源。

2011年，菲律賓的塔阿爾火山顯現噴發跡象，火山口周圍的塔阿爾火山湖水溫驟然升高，致使700多噸魚類死亡。

塔阿爾火山位於呂宋島西南端八打雁省。塔阿爾火山湖為菲律賓知名景點。平日，這一獨特火山湖泊吸引大批遊客前往觀光，一些人或徒步、或騎馬前往火山湖，在那裡游泳或蕩舟。