חקר ימים ואגמים לישראל
English הצהרה מפת האתר ארועים צור קשר דף הבית  

הפעלת מערכת ניטור רציפה בעמודת המים של הכנרת בזמן שיכוב
( ורנר אקרט, בניהו סולימני ומיקי שליכטר )
לתצוגת גרפית של נתונים

מאז התקנת תחנת ה-ECORAFT במרכז הכנרת (איור 1) ב-2001, עוקבים במעבדה לחקר הכנרת אחר התהליכים של השכוב הכימי באמצעות דוגם (פרופיילר) המופעל אוטומטית מספר פעמים ביממה.


איור 1: תחנת האקורפט בתחנה A, במרכז האגם.

במהלך החיפוש אחר תחלופה לפרופיילר RUSS/YSI, אשר הופעל מהאקוראפט בתחנה A בין השנים 2001-2008 הייתה הסכמה כללית לחפש אחר מערכת מבוססת ווינץ'. נעשה חיפוש בין כמה יצרני מערכות מולטי-פרוב והתברר שמערכת ה- Manta II (יוסטון, טקסס, EUREKA, איור 2) עונה בצורה הטובה ביותר על הדרישות הספציפיות לכנרת.

איור 2: מערכות מולטי-פרוב מדגם- Manta II

יחידת בקרה אוטונומיות של המולטי-פרוב (ISI-AutoReel), המופעלת בשלט-רחוק, נרכשה לצורך ביצוע המטלה מספק בארה"ב (Instrumental Solutions Inc.) והותקנה על האקוראפט בנובמבר 2009 (איור 3). הדוגם ניתן לתכנות ובקרה דרך האינטרנט, עם גישה ישירה לקובצי הנתונים.

איור 3: יחידת הדיגום האוטומטית ISI-AutoReel.


ביצועים
הדיגום החל בסוף דצמבר 2009 בקצב של 4 פרופילים כל 24 שעות, במרווח של 6 שעות ובמרווחי עומק של 50 ס"מ. באיור 4 ניתן לראות מאסף פרופילים של מספר משתנים, האופייני לסתיו, כאשר מיקום התרמוקלינה במגמת העמקה. התרמוקלינה מעמיקה כתוצאה מירידת הטמפרטורה וסערות אקראיות. ניתן לראות שריכוז כלורופיל מרבי של 12 מיקרוגרם/ליטר נמצא בעומק 3 מ', ומיקומו תואם את שיאי החמצן המומס (8) וה -
pH (8.3). טמפרטורות האפילימניון היו מקסימליות (190C) בקרבת פני המים ויציבות ( 18.50C) בין העומקים 4-21 מ', ומשם פחתו במתינות ל- 180C בעומק 24 מ'. מעניין לציין שבאזור זה, המוגבל יחסית, מייד מעל התרמוקלינה ערכי החמצן המומס וה- pH צנחו משמעותית מ 7 ל- 2 (DO) ומ 8 ל- 7.5 (pH ). באזור גרדיאנט זה ערכי המוליכות החשמלית החלו לגדול בהדרגה עם העומק מ- 1190 µS/cm-1 באפילימניון עד ל- 1300 µS/cm-1 בהיפולימניון – פרופיל מנוגד בהשוואה לטמפרטורות. בפרופיל זה התרמוקלינה חופפת לכמוקלינה בעומק 25 מ', שם ה-ORP יורד מ 250mV ל- 200mV. תופעה נוספת בפרופיל זה הוא שיא ברור של עכירות בכמוקלינה – שיא שבתקופה הבאה הפך להיות מאפיין קבוע של נקודת השקה כימית זו. העכירות קשורה, קרוב-לודאי, לפעילות מיקרוביאלית נמרצת בגבול נוכחות החמצן ו/או כתוצאה מנוכחות גפרית יסודית (elemental), כתוצר ביניים במהלך חמצון הגפרה.

איור 4: פרופיל של כלורופיל a, טמפרטורה, חמצן מומס, pH, פוטנציאל חיזור חמצן (ORP), מוליכות חשמלית ועכירות אשר נמדדו בתחנה A ע"י יחידת הדיגום האוטונומית – Eureka/AutoReel בתאריך 24.12.2009 בשעה 14:00.

תקופת הדיגום הבאה סיפקה תאור מפורט של תהליך הדה-סטרטיפיקציה (היעלמות השיכוב התרמי) בכנרת וההשפעה המרשימה של הירדן, אשר זרימתו לא הורגשה בשנים הקודמות בגלל יכולת ההפרדה המוגבלת לעומק ואי יכולת המדידה באזור הקרוב לקרקעית. שינוי מיקום האיזותרמה במהלך ירידת התרמוקלינה (איור 5) הראה שעבור 2009-2010 הושג מחזור ערבוב מושלם בתחילת פברואר. נראה בעליל שהרס השיכוב השפיע במיוחד על שכבות המים שמתחת לעומק של 20 מ'.

איור 5: שינויי מיקום טמפרטורה בעמודת המים של תחנה A בתקופה 26.12.2009 עד 13.2.10. איורים 6, 7 ו-8 מתייחסים למדידות בפרופיל שבין 20- לקרקעית האגם (מסומן בתחתית האיור).

איור 6: דיאגרמה של נתוני רדוקס שנמדדו מתחת לעומק 20 מ' בתחנה A בתקופה 24.12.2009 עד 10.2.2010.

עוצמות רדוקס אשר נמדדו במקביל (איור 6) הראו עומק כמוקלינה – מצוין ע"י קו 0 mV – עם שונות דומה לזו של התרמוקלינה. הכמוקלינה עקבה היטב אחר קו שווה-טמפרטורה של 17.80C עד ל- 21.1.2010, מועד בו חלה התקררות גדולה באפילימניון, אשר השפיע גם על המטהלימניון (איור 7). במהלך ארוע התקררות זה, של כ 10C , הטרמוקלינה ירדה באופן זמני לעומק 35 מ' ולאחריו עלתה שוב ל 31 מ'. כתוצאה מכך הכמוקלינה נשארה ב 16.70C עד הערבוב ב- 7 לפברואר. לקראת סוף תקופת השיכוב התרחשו 3 מקרים בהם הכמוקלינה (חיצים באיור 7) נעלמה באופן זמני, והעידה על ערבוב, אך הופיעה שוב ביום הבא. במהלך האירוע הראשון הכמוקלינה הייתה נפרדת בערך ב- 3 מ' מהתרמוקלינה. הסבר אפשרי לתופעה בלתי ידועה זו ניתן לקבל כאשר בוחנים את נתוני המוליכות (איור 8).

איור 7: התפתחות הכמוקלינה והטרמוקלינה בתחנה A בתקופה 24.12.09 עד 10.2.10.

איור 8: קוים שווי מוליכות חשמלית בתחנה A במהלך התקופה 24.12.09-10.2.10.

במהלך תקופת השיכוב ערכי המוליכות החשמלית בכנרת נעו באופן כללי מכ 1100 µScm-1 באפילימניון לערכים הגדולים מ- 1200 µScm-1 בהיפולימניון (איור 8). ערכים נמוכים מ- µScm-11000 הינם אינדיקטור למקורות חיצוניים כמו זרימת הירדן לתוך הכנרת. נראה שבמהלך שטפונות המים הנכנסים דחפו את השארית הקטנה של ההיפולימניון הרחק מהמרכז, וזו נעה חזרה אל האזור הקרוב לקרקעית עם סיום הזרימה. באיור 9 מוצגת אחת מסדרות הפרופילים המרשימה ביותר שנרשמה בכנרת. ניתן להבחין בשכבה בולטת, בעומק שבין 25 ו-35 מ', ממש מעל הכמוקלינה ושכבה זו נושאת באורח ברור את הסמנים של הזרימות החיצוניות: מוליכות נמוכה יחסית (µScm-1 1000>), ריכוז יחסית גבוה של חמצן וערכי pH גבוהים. יום לאחר מכן השכוב חזר לדגם המוכר. בחורף 2009/2010 השיכוב התמיד מעבר לזמן המוצע המוכר בכנרת, כאשר הערבול המלא חל רק ב-7 בפברואר 2010.

איור 9: פרופיל של טמפרטורה, חמצן מומס, pH, פוטנציאל חיזור חמצן (ORP) ומוליכות חשמלית אשר נמדדו בתחנה A ע"י יחידת הדיגום האוטונומית – Eureka/AutoReel ב- 23.1.2010 בשעה 8:00.


מסקנות
סדרות הפרופילים שנמדדו עד כה בתקופת השיכוב בכנרת מוליכות למסקנות כדלקמן:

·         מיקום הכמוקלינה בתוך ההיפולימניון אינו במגמת ירידה קבועה ומיקומו האנכי משתנה בטווח אנכי של 8 מ'.

·         לשיטפונות הירדן בחורף תפקיד מרכזי בהרס השיכוב הכימי באגם.

·         מוליכות חשמלית היא נותב מצויין להרס השיכוב הכימי בכנרת.

התוצאות המוצגות לעיל מדגישות את התועלת שבמדידה אוטומטית של נתונים, אשר השגתן אפשרית בכל עת, ללא תלות בתנאים המטאורולוגיים השוררים באזור הכנרת. אנו מניחים שאירועים רבים חמקו מרישומי העבר כתוצאה של מגבלת דיגום והשימוש במערכת הנוכחית מדגים עד כמה חשוב לקבל מידע מפורט על שונות אנכית. חשוב להדגיש שהדוגם שהצגתי מאפשר גם גישה לאזור הסמוך לקרקעית, ומספק מידע חיוני להבנת תהליכים באגם.


תודות
הפרופיילר נקנה במסגרת תכנית הניטור המורחב, במימון רשות המים והביוב. אנו רוצים להודות לשמשון זכאי, בועז אברהם ואודי וגנר על עזרתם הטכנית החיונית להפעלת המערכת ותחזוקתה.



© כל הזכויות שמורות לחקר ימים ואגמים לישראל בע"מ