Viipymä

Viipymän ${\displaystyle T}$ laskennallinen suure määritellään tilavuudeltaan ${\displaystyle V}$ olevalle vesistölle seuraavasti:[3]

${\displaystyle T={\frac {V}{O+E}}={\frac {V}{R+P}},}$

missä ${\displaystyle O}$ laskuvirtaama, ${\displaystyle E}$ on haihdunta, ${\displaystyle R}$ on valunta (eli tulovirtaama) ja ${\displaystyle P}$ sadanta. Viipymät ilmoitetaan yleensä vuorokausina, kuukausina tai vuosina. Toinen tapa ilmaista viipymä on kertoa, montako kertaa järven vesi vaihtuu vuodessa. Ensimmäisessä kaavassa tilavuutta verrataan järvestä poistuvaan vesivirtaamaan, ja toisessa tulevaan vesivirtaamaan. Viipymän yhtälössä oletetaan, että varastoaltaan vesi sekoittuu esteettä, jolloin veden viipymä tarkoittaa varastoaltaan vesimolekyylien viipymisen tilastollista keskiarvoa. Oikeassa järvessä on kuitenkin lahtia ja matalikkoja, eri syvyyksiin kerrostunutta vettä ja kasvillisuuden eristämiä vesialueita. Järvenosien eri alueilla on erilaiset viipymät, joka tekee todellisuutta vastaavan viipymän laskemisesta vaikeaa.[3][lower-alpha 1]

Järvelle voidaan laskea viipymä tietylle järven osalle kuten esimerkiksi lahdelle, syvyyssuunnassa eri vesikerroksille tai tietylle syvänteelle. Nämä arvot antavat tarkemman kuvan järvenosien välisestä vedenkierron dynamiikasta.[lower-alpha 1]

Eri järvenosien viipymän luonne voidaan selvittää kahdella tavalla: kenttätyöllä tai matemaattisella mallinnuksella. Kenttätyössä kerätään esimerkiksi veneellä liikkuen mittausarvoja eri puolilta järveä sen eri syvyyksistä. Mittaukset voidaan myös järjestää veden alla kelluvilla poijuilla, jotka voivat samalla kulkeutua veden virtauksien mukana. Vanha käytäntö on ollut sekoittaa veteen nestemäinen merkkiaine, jonka leviämistä järveen seurataan. Merkkiaine voi olla jokin laboratorioissa kemiallisesti helposti havaittava aine tai esimerkiksi mittareilla helposti mitattava radioaktiivinen isotooppi. Matemaattisella mallinnuksella luodaan järvestä karttojen ja syvyysluotauksen avulla tietokonemallinnos, johon lisätään joitakin veden fysikaalisia ominaisuuksia simuloivia prosesseja. Esimerkiksi veden virtaukset, lämpötilakerrostuminen ja tuulen vaikutukset voidaan ottaa mallinnoksessa huomioon. Tarkemmissa tutkimuksissa sovelletaan käytännössä sekä kenttätyön tuloksia että mallinnoksen laskelmia yhtäaikaa.[4][lower-alpha 1]

Eri järvenosien viipymällä on se merkitys, että veden sisältämät ravinteet ja haitalliset aineet kulkeutvat virtaavan veden mukana. Ravinteet ylläpitävät elämää, joka kuollessaan alkaa kuluttamaan happea. Myös haitallisten aineiden vaikutusaika on riippuvainen järvenosan viipymästä.[4][5]