Лёд и Снег • 2014 • № 1 (725)
Прикладные проблемы
УДК 51 1.31 1.21.(234.9)
Динамика приледниковых озёр бассейна р. Малая Алматинка по данным наземного мониторинга
© 2014 г. Н.Е. Касаткин
Институт географии МОН Республики Казахстан, Алматы kasatkinne@mail.ru
Статья принята к печати 9 июня 2013 г.
Батиметрия, геоэлектроразведка, режим моренных озёр.
Bathymetry, geoelectrical prospecting, mode of moraine lakes.
Несколько последних лет проводился мониторинг трёх моренных озёр в одном из горно-ледниковых бассейнов. Установлено, что все озёра имеют индивидуальный температурный режим, который зависит не столько от температуры воздуха, сколько от режима поступления талых вод, объёма их аккумуляции и типа подстилающих пород, в которых формировалась озёрная котловина. У латерального озера дамбой служит лёд боковой морены соседнего ледника. При непосредственном контакте озёрной воды с ледниковым льдом её температура в период абляции на 2,54 °С, или в 3,1 раза, ниже, чем во фронтальных озёрах. В связи с интенсивным разрушением дамбы площадь и объём озера увеличиваются. Максимальные глубины зафиксированы там, где ещё год назад находился ледяной берег, высотой не менее 15 м. У озёр, расположенных на фронтальных моренах, из-за мощного моренного чехла дамбы разрушаются значительно меньше. Динамика этих озёр обусловлена отступанием питающих их ледников, а максимальные глубины установлены в центральных частях. Температура воды здесь в холодный период сохраняется устойчиво положительной и способствует формированию фильтрационных каналов в слое моренных отложений ниже границы слоя межгодовых изменений температуры мёрзлых пород. Питание озёр происходит в основном за счёт абляции льда с ближайшего ледника. Осадки несущественно влияют на изменение уровня воды в этих озёрах.
Введение
Цель данной работы — на основе сравнительного анализа данных наземного мониторинга оценить изменения характеристик трёх ледниковых озёр, расположенных в небольшом диапазоне высот (3450-3590 м над ур. моря), но в разных условиях рельефа. Эти озёра находятся на моренах трёх ледников Туюксуйской группы в верховьях р. Малая Алматинка на северном склоне Заилийского Алатау (43,05° с.ш., 77,08° з.д.) примерно в 30 км от г. Алматы (рис. 1). Два из них расположены на фронтальных моренах (№ 1 и 6), а одно относится к латеральному (№ 9). В процессе работы при помощи автоматических логгеров для непрерывной фиксации температуры воды, воздуха и глубины озёр, эхолота с функцией GPS, электронного тахеометра и геоэлектрорадара была получена информация о температурном режиме воды озёр и воздуха в непосредственной близости от них, определён объём аккумулированной воды, морфометриче-ские параметры озёрных котловин и прилегающих
к ним территорий, а с помощью геоэлектроразведки получены данные о составе озёрных дамб.
В периоды абляции 2010 и 2011 г. с помощью логгеров MDS Dipper-3 и НОВО и-003 на всех трёх озёрах вели непрерывный мониторинг температуры воздуха (на морене непосредственно у берега озера) и воды на фиксированных глубинах, вплоть до дна озера. Более пристальное внимание уделяли мониторингу режима наибольшего по площади зеркала и объёму аккумулированной воды озера № 6, расположенного у конца ледника Ман-шук Маметовой. По мнению ряда специалистов, это озеро представляет собой реальную опасность, так как прорыв его плотины приведёт к формированию селя с катастрофическими последствиями для г. Алматы с населением более 1,3 млн человек [1, 2]. По этой причине последние 15 лет озеро № 6 — предмет постоянного внимания Государственного учреждения «Казселезащита», силами которого неоднократно проводился принудительный сброс части озёрной воды путём углубления кана-
Рис. 1. Район исследований Fig. 1. The area of research
ла стока на озёрной плотине или с помощью сифона. В 2010 г. была создана рабочая группа, силами которой с конца июля по август практически вручную уровень озёрной перемычки у канала стока был понижен на 0,49 м со сбросом соответствующего объёма озёрной воды. На завершающем этапе этих работ в озере был установлен сифон, диаметром 200 мм. В результате этих мероприятий со 2 августа по 2 октября 2010 г. уровень воды в озере, по нашим измерениям, понизился на 4,7 м, а объём воды — на 100 тыс. м3.
Исследования на озере № 6
Параллельно с этими работами мы организовали комплексные наблюдения на озере № 6 и на питающем его леднике Маншук Маметовой. 2 августа 2010 г. проведена батиметрическая съёмка озера эхолотом с функцией GPS Lowrance X126 DF. Объём воды составил 241 630 м3, площадь — 25 175 м2. Для непрерывной регистрации температуры воды на фиксированных глубинах в эти же сроки в озере был установлен логгер MDS Dipper-3, данные которого позволяют оценить изменения уровня воды в озере. Логгер установлен до начала работ по принудительному сбросу воды; все изменения уровня
фиксировались с интервалом в 1ч. Последние данные получены 24 августа 2011 г. Дополнительно, для измерения температуры воздуха, были установлены ещё два логгера НОВО Ш3-003: первый - на морене, в непосредственной близости от озера (на высоте 3590 м); второй — на леднике Маншук Маметовой (3732 м). Эти логгеры фиксируют температуру воздуха синхронно с MDS Dippeг-3. Температура воды в озере в периоды абляции оставалась устойчивой и в основном изменялась в диапазоне 3—5 °С. Отметим, что резкое понижение температуры воздуха с 4 по 13 сентября 2010 г. (на 22 °С) не повлияло на температуру озёрной воды. Это объясняется тем, что термический режим озера определяется не столько динамикой температуры воздуха, сколько температурой поступающих в озеро талых ледниковых вод, которая относительно стабильна.
Ход уровня воды в озере (рис. 2) отражает изменения, обусловленные принудительным сбросом воды. Так, в августе 2010 г. они связаны с постепенным углублением канала стока на озёрной плотине, а в последующие две декады — со сбросом воды с помощью сифона. После падения уровня воды ниже водоприёмника сифона уменьшение объёма озера можно объяснить только наличием естественных фильтрационных каналов в дне озёрной ванны. По устному свидетельству В.П. Благовещенского, до 1996 г. уровень озера № 6 круглый год был постоянным. Это возможно только при полной герметичности дна и дамбы озера. Гидроупорный слой могут создавать коренные породы, сплошная кровля многолетнемёрзлых пород либо их сочетание в результате смерзания. Зафиксированное падение уровня в период с 15 января 2011 г. по 22 апреля 2011 г. (в среднем 7 см/сут, или ~ 641 м3/сут) свидетельствует об образовании внутриморенных фильтрационных каналов стока. Именно поэтому стал актуален вопрос о дальнейшей их эволюции. Сложность заключается в том, что в дамбе озера нигде нет выходов фильтрационных вод и об изменении пропускной способности каналов можно судить только по изменению темпа и объёма опорожнения озера в холодный период года, когда полностью отсутствует поступление талых вод с ледника и из моренного комплекса.
На рис. 2 видно, что уровень озера № 6 понижался до момента перехода среднесуточных температур воздуха на леднике через 0 °С к положительным значениям. Затем началось его относительно быстрое повышение — в среднем на 19 см/сут, что эквивалентно примерно 1736 м3/сут за период с 22 апреля 2011 г. по 28 мая 2011 г. Сле-
Рис. 2. Изменение среднесуточной температуры воздуха на леднике Маншук Маметовой, °C (1) и уровня воды озера № 6 с 3 августа 2010 г. по 12 октября 2011г., м (2)
Fig. 2. Change of air temperature at Manshuk Mametovoj's Glacier, °C (1) and depths of the lake № 6 from 3.08.2010 to 12.10.2011, m (2)
довательно, объём общего поступления воды в озеро № 6 составил примерно 2377 м3/сут (приход плюс фильтрация).
Для мониторинга абляции снега и льда на питающем озеро леднике 2 августа 2010 г. было забурено девять абляционных реек, привязанных к геодезическим координатам. Согласно результатам наблюдений, осреднённая по девяти точкам суммарная абляция льда со 2 августа по 2 октября 2010 г. составила 127 см, или 1,14 м в водном эквиваленте (в.э). Это на 0,47 м в в.э. больше величины абляции льда за тот же период и в том же высотном интервале (от 3700 до 3730 м) на леднике Центральный Туюксу (0,67 м в.э.). В 2011 г. с 6 июня по 1 сентября суммарная абляция льда составила 115 см, или 1,03 м (в.э.), что на 0,44 м в в.э. больше величины абляции льда на леднике Центральный Туюксу (0,59 м в.э.). Выявленные различия таяния можно объяснить неодинаковой экспозицией ледников в области абляции. На леднике Центральный Туюксу — это относительно пологая поверхность северной ориентации, на леднике Маншук Маметовой — крутой склон западной ориентации. Поэтому продолжительность солнечного сияния на леднике Маншук Маметовой больше, чем на леднике Центральный Туюксу; соответственно больше и доля радиационной составляющей в суммарной абляции снега и льда.
Совместно с германским специалистом Я. Лент-че методом электроразведки проведены измерения по трём профилям на морене, которая служит дамбой озера № 6. Места закладки профилей выбирались так, чтобы максимально охватить интересующий нас участок фронтальной морены, ко-
торая состоит из двух неравных частей. Профиль I проходит по самому высокому поперечному гребню морены. Между точками пересечения профиля I с профилями III и IV начинается овраг, разделяющий далее морену на две ветви. Правая часть, на которой расположен профиль III, — меньшая по размеру, левая, где находится профиль IV, — ббльшая. Профили заложены в южном направлении, почти перпендикулярно профилю I (рис. 3). Профили геоэлектроразведки показаны на рис. 4.
После обработки полученных данных геоэлектроразведки в Берлине, Я. Лентче любезно предоставил нам результаты — цветные диаграммы прохождения электрических импульсов через разные по льдистости слои морены. Фактически на них отображено электрическое сопротивление, которое затем интерпретируется в геоморфологические разрезы. Сразу отметим, что данный метод ещё только развивается, а полученные рисунки довольно схематичны и по ним нельзя со 100%-й точностью судить о составе моренных
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.