Der Taimyrsee liegt knapp 900km jenseits bzw. nördlich des nördlichen Polarkreises im nördlichen Teil der Taimyrsenke am Südrand des bis 1125m hohen Byrrangagebirges, wobei sein nordwestlicher Seearm das Gebirge in Richtung Norden durchsticht. Als Teil der Tundra ist er umgeben von Bergen, die nördlich des Sees bis 663m[3] hoch sind. Durchflossen wird er von der rund 640km langen Taimyra, die als Obere Taimyra von Südwesten in den See einfließt und diesen als Untere Taimyra nordnordwestwärts verlässt, das Byrrangagebirge nordwärts durchfließt und in den Ostteil der Karasee mündet. Am Ufer liegen keine Siedlungen, aber rund 210km südlich des Südwestarms (Baikuraneru) liegt am Fluss Chatanga das Dorf Chatanga.
Der etwa 4560km²[1] große Taimyrsee hat rund 12,8km³ Inhalt. Der See ist in West-Ost-Richtung etwa 165km[2] und in Nord-Süd-Richtung rund 135km[2] lang, obgleich er im Vergleich zu diesen Dimensionen sonst eher schmal gegliedert ist. Bei einer Durchschnittstiefe von etwa 2,8m[1] ist er maximal rund 26m[1] tief. Das Seebecken, das in den Eiszeiten von Gletschern erfüllt war, stellt mit seinem Wasserspiegel auf durchschnittlich zirka 6m[1] Höhe eine Kryptodepression dar, weil sein Grund etwa 20m unter dem Meeresspiegel liegt. Sein Einzugsgebiet umfasst rund 104.300 km².
Der Taimyrsee als Teil der Tundra mit ihren Sümpfen hat eine unregelmäßig Gestalt mit zahlreichen Seearmen. Während die nördlichen Ufer entlang des Byrrangagebirges recht steil und teils felsig gegliedert sind, herrschen nach Süden zur Taimyrsenke hin eher sanft abfallende, sandige Kiesböden vor. Im See liegen neben einigen Eilanden etwa 20 größere Inseln, im westlichen Teil viele felsige und im östlichen Teil die sandige Sokolov-Mikitova.
Neben der Oberen Taimyra als Hauptzufluss wird der Taimyrsee von vielen Fließgewässern gespeist, dazu gehören Olenja (Norden), Sewernaja und Sapadnaja (beide Nordosten), Bikada-Nguoma (Osten), Jamutarida (Süden), Kalamissamo (Südwesten), Ledjanaja (Westen) sowie Ugolnaja und Chernyye Yary (beide Nordwesten). Teils kommt das Wasser aus umliegenden Bergseen; zum Beispiel wird die Ledjanaja von der Krasnaja gespeist, die den etwa 10km westlich der Ledjanaja-Bucht (Seewestteil) gelegenen Loewinson-Lessing-See durchfließt. Der einzige Abfluss ist die Untere Taimyra.
Insbesondere im Südwesten, Süden und Südosten ist der Taimyrsee von sehr zahlreichen, kleineren Seen umgeben. Hierzu gehören der etwa 35km ostsüdöstlich der Jamuneru-Bucht (Seeostteil) liegende Kungasalachsee(⊙74.588055555556107.22805555556) und der rund 75km südöstlich dieser Bucht gelegene Portnjaginosee(⊙74.150555555556107.1125) sowie der nahe dem Taimyra-Einfluss in den Taimyrsee gelegene Baikuraturkusee(⊙74.04222222222299.904166666667), die alle recht groß sind.
Die Durchschnittstemperatur des Taimyrseewassers liegt im Winter bei 0 bis 1°C und im August bei 7 bis 8°C, jene der Luft liegt im kältesten Monat bei −13,4°C und im wärmsten Monat (Juli) bei 12,3°C.[4] Alljährlich ist der See von Ende September bis zum Juni von einer 2 bis 3m dicken Eisschicht bedeckt. Die durchschnittliche eisfreie Zeit umfasst nur 73Tage. Trotz ergiebiger Niederschläge im Winter, verhindern starke Winde und flaches Gelände die Bildung einer signifikanten Schneedecke auf dem Eis des Sees und auf dem Permafrostboden der Tundra. Die im Sommer häufigen Stürme rufen aufgrund der geringen Seetiefe eine starke Wassertrübung hervor.[4] Der Wasserspiegel auf durchschnittlich zirka 6m[1]Höhe über dem Meeresspiegel erfährt jahreszeitlich bedingt einen Rückgang bis auf nur noch 1,5m, wobei die Seefläche auf nur noch 1.200km² schrumpft; daher spielt der Taimyrsee eine regulatorische Rolle für den Wasserhaushalt der Unteren Taimyra, wobei der durch den Eisstand bedingte Rückstau lange Zeit den Seewasserabfluss einschränkt. Zum Sommeranfang beginnt der Wasserstand wieder zu steigen, was bis in den August anhält.
In den Sedimenten des Taymyrsees wurden leichte Plutoniumwerte festgestellt. Dies ist vielleicht eine Folge der vielen von der Sowjetunion im Kalten Krieg durchgeführten atmosphärischen Atomtests über Nowaja Semlja, wobei Partikel durch Wind in den See verfrachtet wurden.
↑Topographische Karte (1:1.000.000, Blatt S-47,48, Ausgabe 1986), Taimyrsee (mittig) u.a. mit das Byrrangagebirge (diagonal verlaufend) durchschneidender Taimyra (vom See nach Norden fließend) und der Chatanga (diagonal, rechts unten), auf maps47.narod.ru (mit Höhen über Meer)
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Russisch-Deutsche Zusammenarbeit: Die Expedition TAYMYR 1994 (Siegert, Bolshiyanov; siehe im Absatz Literatur)