Dissolved Oxygen in a Shallow Ice-Covered Lake in Winter: Effect of Changes in Light, Thermal and Ice Regimes

Abstract

Oxygen conditions in ice-covered lakes depend on many factors, which, in turn, are influenced by a changing climate, so detection of the oxygen trend becomes difficult. Our research was based on data of long-term measurements of dissolved oxygen (2007–2020), water temperature, under-ice solar radiation, and snow-ice thickness (1995–2020) in Lake Vendyurskoe (Northwestern Russia). Changes of air temperature and precipitation in the study region during 1994–2020 and ice phenology of Lake Vendyurskoe for the same period based on field data and FLake model calculations were analyzed. The interannual variability of ice-on and ice-off dates covered wide time intervals (5 and 3 weeks, respectively), but no significant trends were revealed. In years with early ice-on, oxygen content decreased by more than 50% by the end of winter. In years with late ice-on and intermediate ice-off, the oxygen decrease was less than 40%. A significant negative trend was revealed for snow-ice cover thickness in spring. A climatic decrease of snow-ice cover thickness contributes to the rise of under-ice irradiance and earlier onset of under-ice convection. In years with early and long convection, an increase in oxygen content by 10–15% was observed at the end of the ice-covered period, presumably due to photosynthesis of phytoplankton.

Experimental application of bottom temperature measurements in lakes of Bolshoy Solovetsky Island to test the geothermal anomaly hypothesis

“…Таблица 2. Площади озер о. Б. Соловецкий и выявленные температуры на разных глубинах (нет значения при отсутствии указанной глубины) Повышенные придонные температуры могут быть вызваны также теплообменом с донными осадками [Zdorovennova et al, 2021].…”

Winter thermal and ice regimes of small Karelian lakes against the background of regional climatic variability

“…При определении периодов существования льда по данным датчиков температуры мы руководствовались .10.2019-25.06.2020 1.3, 2.3, 3.3, 4.3**, 5.3, 6.3, 7.3, 8.3**, 9.3, 10.3, 10.6, 10.9* Риндозеро 8.5 03.10.2019-25.06.2020 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5**, 8.5* Голубая Ламба 6.5 03.10.2019-25.06.2020 1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5 Выполнено сравнение дат установления и взлома льда на озерах в зимний сезон 2019-2020 гг., продолжительности ледостава, а также толщины льда весной 2020 г. с данными, полученными в 1994-2019 гг. (Malm et al, 1997;Zdorovennova et al, 2021).…”

“…Изучены зависимости между температурой воздуха и количеством дней с оттепелью в осенние, зимние и весенние месяцы и датами замерзания и взлома льда, а также датой начала и продолжительностью весенней подледной конвекции. Использовались данные, полученные сотрудниками ИВПС в 1994-2019 гг., частично опубликованные в ряде статей (Malm et al, 1997;Zdorovennov et al, 2013;Zdorovennova et al, 2017;Zdorovennova et al, 2021).…”

“…Статистически значимое увеличение количества дней с оттепелью и дней с жидкими или смешанными осадками в ноябре -апреле 1994-2020 гг. ранее показано в работе (Zdorovennova et al, 2021). Обнаруженные особенности климатической изменчивости региона исследований согласуются с тенденциями текущей климатической изменчивости умеренной зоны Северного полушария в целом, которое проявляется в повышении температуры воздуха, наиболее выраженном в холодную половину года (IPCC, 2019;Reznikov and Isachenko, 2021).…”

“…Тенденция сокращения продолжительности ледостава отмечена и на озерах Карелии (Efremova et al, 2013) и Финляндии (Korhonen, 2006). Для озера Вендюрского показано смещение сроков установления льда на более поздние даты и сроков взлома льда на более ранние в 1994-2020 гг., но эти тенденции статистически не значимы (Zdorovennova et al, 2021). Также для периода 1994-2020 гг.…”