Лёд и Снег • 2013 • № 2 (122)
УДК 551.324.86
Деградация оледенения Джунгарского (Жетысу) Алатау во второй половине ХХ в.
© 2013 г. Е.Н. Вилесов1, И.В. Северский2
1Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы; 2Институт географии Республики Казахстан, Алматы
e_vilesov@inbox.ru
Статья принята к печати 14 декабря 2012 г.
Баланс массы ледников, деградация оледенения, Каталог ледников, фирновая линия. Degradation of glaciation, firn line, Glacier inventory, mass balance of glaciers.
Рассматриваются пространственно-временное изменения оледенения Джунгарского (Жетысу) Алатау за 44 года (1956-2000 гг.). Основой для суждения о направленности эволюции ледников послужило сравнение их морфометрических характеристик, полученных при каталогизации в 1956, 1990 и 2000 гг. Установлено, что за 44 года площадь оледенения сократилась на 313 км2 (37,2%). Объём ледников стал меньше на 13,1 км3 (39,2%). Среднее значение баланса массы оледенения составило -37,6 г/см2. Безвозвратная потеря массы со всей площади ледников равна 17 м в слое воды. В 2010 г. площадь оледенения в регионе оценивалась в 465 км2. По прогнозу, основанному на экстраполяции выявленных тенденций сокращения площади, ледники Джунгарского Алатау могут исчезнуть через 80 лет, т.е. к 2090 г.
Введение
Заметное потепление климата, обусловленное естественными причинами и антропогенным воздействием, вызывает соответствующие изменения в горно-ледниковых системах аридных гор Центральной Азии, в том числе расположенных на юго-востоке Казахстана. Реальная возможность быстрого изменения размеров современного оледенения в настоящее время требует детального исследования пространственных и временнйх колебаний горных ледников, а также изучения влияния этих колебаний на изменение водных ресурсов в районах с развитым оледенением. В рассматриваемом регионе для орошения интенсивно используются воды рек Каратал, Коксу, Лепсы, Аксу и др. В бассейнах этих рек водозабор на орошение почти 200 тыс. га оценивается в 1,3 км3/год. Рациональное водопользование для нужд ирригации и гидроэнергетики невозможно без исчерпывающей информации об изменении (уменьшении) площади и объёма ледников, вызывающем сокращение долговременного влагозапаса в них, снижение ледникового стока, а также нарушение естественного саморегулирования речного стока. Данная проблема решается путём мониторинга современного оледенения, который должен проводиться не для 1—2 «опорных» ледников горной страны, где ведутся натурные наблюдения (примером может служить известный ледник Туюксу в Заилийском Алатау), а для крупных ледниковых систем в целом, насчитывающих сотни и тысячи ледников. Необходимо также оценить скорость сокращения запасов
льда и перспективы существования этих систем в ближайшем и отдалённом будущем.
Цель настоящей работы — реализовать концепцию гляциологического мониторинга применительно к самому «оледенелому» на территории Казахстана хр. Джунгарский Алатау, а также исследовать закономерности пространственно-временнбй изменчивости состояния этой внутри-континентальной ледниковой системы за последние десятилетия в связи с изменением климата.
Джунгарский (Жетысу) Алатау — горная система, протянувшаяся с запада-юго-запада на восток-северо-восток вдоль государственной границы между Республикой Казахстан и Китайской Народной Республикой в координатах 44—46° с.ш. и 78-82° в.д. (рис. 1). В 1960-70-е годы П.А. Черкасов, работая в рамках Всесоюзной программы по инвентаризации ледников, составил полный Каталог ледников казахстанской части Джунгарского Алатау (Казахстанской Джунгарии), опубликованный в четырёх выпусках: 1) Бассейны рек Тентек и Ргайты на востоке северного склона хребта [7]; 2) Бассейны рек Биен, Аксу и Лепсы на северном склоне хребта [8]; 3) Бассейн р. Каратала в западной части хребта [10]; 4) Бассейны рек Хоргоса и Усека на южном макросклоне хребта [9]. В пяти таблицах данной статьи перечисленные части Каталога ледников для краткости мы называем соответственно «Восток», «Север», «Запад» и «Юг». Все морфоме-трические показатели ледников, их площадные и линейные размеры, абсолютные высоты характерных точек получены путём картометрического ана-
лиза топографической основы масштаба 1 : 100 000 с привлечением материалов аэрофотосъёмки 1956 г., согласно рекомендациям «Руководства по составлению Каталога ледников» [14]. Точность определения площади ледников составляла 0,1 км2, их длины — 0,1 км, высоты их концов и высших точек, а также фирновой линии — 10 м.
По данным [7—10], в речных бассейнах Казахстанской Джунгарии в середине XX в. было 1369 ледников с общей площадью 813,9 км2 (без льдов, погребённых под моренами стадии фернау, а с ними — ровно 1000 км2). В конце 1970-х годов для высокогорных территорий появились карты в масштабе 1 : 25 000, которыми стали пользоваться гляциологи при определении морфометрических параметров ледников. Поэтому авторы уточнили численность ледников, установленную в 1956 г. (в сторону увеличения на 3%), а также откорректировали размеры небольших крутосклонных каровых и висячих ледников, площадь каждого их которых в масштабе 1 : 25 000 по сравнению с масштабом 1 : 100 000 возросла на 0,1—0,2 км2, что увеличило площадь оледенения во всех основных бассейнах хребта на 27,1 км2.
Материалы и методы исследований
Основой для объективного суждения о степени и темпах обусловленной изменениями климата деградации оледенения Джунгарского Алатау послужили данные о его состоянии за три «репер-ных» года - 1956, 1990 и 2000. Для первых двух сроков использованы материалы аэрофотосъёмки, а для 2000 г. — космические снимки Ьапёва1 с раз-
Рис. 1. Орогидрогра-фическая схема Джунгарского Алатау: 1 — хребты; 2 — ледники; 3 — вершины; 4 — реки и озёра; 5 — железные дороги; 6 — шоссейные дороги; 7 — города;
8 — районные центры;
9 — государственная граница с КНР Fig. 1. Geographical scheme of Jungarian Alatau:
1 — ridges; 2 — glaciers; 3 — tops; 4 — rivers and lakes; 5 — railways; 6 — highways; 7 — cities; 8 — district centers; 9 — state border with China
решением 15 м, обработанные с помощью ГИС-технологий (программные пакеты МарInfo, ArcGIS и др.) и метода цифрового картографирования. Для каждого срока были составлены Каталоги ледников и карты оледенения (для 1990 и 2000 г. в масштабе 1 : 25 000), анализ которых позволил установить изменения численности ледников, их площади и объёма, а также высот характерных точек за 44 года. Для общей оценки дегляциации всей ледниковой системы Джунгарского Алатау, включая её китайскую часть, привлечены данные Каталогов ледников Китая (по их состоянию на 1973 г.) [19] и космические снимки 2000 г. Точность определения площадей льда в работе [19] составила 0,01 км2.
Использование космических снимков для оценки размеров оледенения в 2000 г. имеет как минусы, так и плюсы. К минусам можно отнести две позиции.
1. Среднее пространственное разрешение. Общепринятая классификация снимков по пространственному разрешению включает в себя четыре сегмента данных: низкого разрешения — более 250 м на пиксель; среднего разрешения — от 10 до 250 м на пиксель; высокого разрешения — от 1 до 10 м на пиксель; сверхвысокого разрешения — менее 1 м на пиксель. Появление последнего сегмента связано с запуском на орбиту Земли спутниковых систем, оснащённых новейшим оборудованием. Опыт работы со снимками разного пространственного разрешения для решения задач гляциологии показал, что оптимальное разрешение находится в диапазоне от 1 до 5—6 м.
Рис. 2. Пример изображения ледниковых поверхностей на снимке Landsat
Fig. 2. Landsat sample image of the ice surface
2. Артефакты, обусловленные сильным сжатием данных. Растровые изображения (в нашем случае снимки Landsat) имеют большие размеры файлов, поэтому процесс копирования таких данных через интернет весьма долгий. Для уменьшения объёма данных снимки подвергались сильному сжатию путём переконвертации их в формат MrSID (Multi-resolution Seamless Image Database). Подобную процедуру проводят для компрессии изображений, которая позволяет сжимать растр во много раз практически без геометрических искажений. Однако при таком сжатии образуются так называемые артефакты — различные визуальные недостатки, среди которых — блочность (разбиение изображения на блоки), а также размытие мелких деталей. Подобные артефакты не вносят значимой ошибки в дешифрирование объектов, но ухудшают оригинальное изображение.
Плюсов больше. Приведём их.
1. Комбинация спектральных диапазонов. В общедоступном ресурсе снимки Landsat представлены в комбинации каналов, которая даёт изображение, близкое к естественным цветам. Используются следующие каналы: средний инфракрасный (2,09—2,35 мкм); ближний инфракрасный (0,78—0,90 мкм); зелёный (0,53—0,61 мкм). Здоровая растительность выглядит ярко-зелёной, травянистые сообщества — зелёной, ярко-розовые участки детектируют открытую почву, коричневые и оранжевые тона — разреженную растительность. Лёд и снег имеют насыщенные голубые тона с чётко выраженными границами, что значительно облегчает их дешифрирование (рис. 2).
2. Открытый и бесплатный доступ к снимкам. Спутник Landsat — проект трёх крупнейших американских правительственных организаций: NASA (National Aeronautics and Space Administration); NOAA (National Oceanic and Atmosperic Administration); USGS (United States Geological Survey). Часть информации, поставляемой со спутника Landsat, имеет открытый характер распространения (отсутствие копирайта), что позволяет пользователям экспериментировать с ней в поисках новых сфер применения данных дистанционного зондирования.
3. Низкий процент облачности на рассматриваемой территории.
4. Полный охват всей горной системы Джунгарско-го Алатау. Проблема многих архивов космических снимков — разрозненность снятых сцен в пространстве и времени. Содержимое архива данных для бесплатного пользования представляет собой практически полное покрытие земной поверхности снимками.
5. Хорошее сопоставление с данными SRTM. SRTM (Shuttle radar topographic mission) - радарная топографическая съёмка большей части территории земно
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.