Дистанционный мониторинг многолетнего режима оледенения Памира
Л.В. Десинов, В.Г. Коновалов
Институт географии РАН, Москва
Определена площадь оледенения в бассейне р. Муксу в 2000 г., выделены динамически нестабильные ледники и зафиксированы их подвижки за 1991—2005 гг.
Многолетние изменения площади «нормальных» и
пульсирующих ледников
К основным характеристикам, которые используют при гидрологических расчетах и анализе связи между изменениями климата и колебаниями размеров оледенения, относятся общая площадь ледника и его морфометрических составляющих (областей аккумуляции, абляции, открытого льда и моренного покрова). Для речных бассейнов Памира источниками сведений об изменении размеров ледников — «нормальных» и динамически нестабильных или пульсирующих [4, 7, 9] — служат справочные издания [6, 8, 11], подготовленные согласно методическим инструкциям и проработкам [2, 5, 7]. Главная причина изменения размеров ледников первой группы заключается в колебаниях климата и соответственно аккумуляции и абляции, а для второй — в факторах саморазвития отдельных ледников и их взаимодействии с ложем.
На фоне преобладающего сокращения размеров оледенения в 1966—1980 гг. [11] периодические и нерегулярные приращения длины пульсирующих ледников на Памире изменялись от сотен метров до нескольких (5—7) километров [4, 8]. Поэтому необходимо выделять такие ледники при региональном анализе связи между изменениями климата и колебаниями размеров оледенения.
Регулярные съемки высокогорной территории Центральной Азии со спутника «Ресурс-Ф1» (с разрешением на местности около 5 м) начались в 1972 г. Результатом региональных аэрокосмических и наземных наблюдений за подвижками ледников стала карта пульсирующих ледников Центрального Памира (Л.В. Десинов и К.П. Рототаев), опубликованная в Атласе снежно-ледовых ресурсов мира [1]. На ней также нашли отражение подвижки ледников площадью более 1 км2, происходившие с начала 1930-х годов. Хронологический ряд наблюдений за состоянием ледников Памира был продолжен до 1991 г. сотрудниками Института географии РАН и САНИГМИ Главгидромета Узбекистана на основе снимков со спутника «Ресурс-Ф1». Итогом этой работы стал Каталог пульсирующих ледников Памира [8], для которого нами получены уточненные сведения. По мере накопления опыта полевых исследований и орбитальных съемок появилась возможность прогнозировать ледниковые пульсации [3].
Для оценки состояния пульсирующих ледников Памира за 1992—2006 гг. были использованы следующие материалы и средства: данные цифровой фотосъемки, выполняемой российскими космонавтами с 2000 г. на борту МКС в рамках программы «Ураган» с разрешением на местности от 5 до 10 м; цифровые многозональные изображения поверхности Земли с разрешением 28,5—30 м, полученные с американского спутника Landsat-7 (сканеры TM и ETM+) в рамках международных и национальных проектов мониторинга природных ресурсов; цифровые многозональные изображения поверхности Земли с разрешением 15—90 м, передаваемые с американского спутника Terra (японский сканер ASTER) в рамках международного проекта GLIMS; перспективные наземные и полученные с воздушных носителей фотографии пульсирующих ледников Памира. Идентификация пульсирующих ледников и оценка изменений в их состоянии выполнены методом экспертного и карто-метрического анализа дистанционных изображений Памира для различных временных срезов.
Размеры «нормальных» и пульсирующих ледников в бассейне р. Муксу определены путем дешифрирования и оцифровки их контуров на снимках Памира со спутника Landsat ETM+, полученных в конце лета 2000 г., с разрешающей способностью 28,5 м (рис. 1). В процессе дешифрирования были
Рис. 1. Распределение ледников в бассейне р. Муксу (выделены черным цветом) Fig. 1. Glacier distribution in Muksu River basin (black marked)
использованы известная компьютерная программа GOOGLE EARTH, предоставляющая уникальные сервисные функции при анализе изображений: изменение масштаба в широких пределах, трехмерную визуализацию, вращение на 360°, изменение наклона поверхности, вывод на экран компьютера географических координат и абсолютной высоты произвольных пунктов. Для определения площади и высотных характеристик ледников использованы ГИС IDRISI Kilimanjaro и цифровая модель рельефа GTOPO 30, подготовленная в Геологической Службе США.
Рассмотрим особенности дешифрирования границ ледников по данным космофотосъемки 2000 г., от которых существенно зависит качество определения размеров оледенения и возможность сохранения однородного исторического ряда наблюдений за колебаниями ледников:
1) в инструкции [2] рекомендовано разделять по бергшрунду или другим признакам сезонные и многолетние снежники, расположенные на склонах ледникового бассейна, от собственно области питания ледника. В связи с этим время получения дистанционных изображений оледенения и заснеженность территории — важнейшие критерии, по которым возможно корректное проведение и оцифровка границы между ледником и многолетними снежниками, не входящими в область аккумуляции. В многоснежные годы неизбежно априорно неизвестное преувеличение площади ледников;
2) условием включения боковых и конечных морен в контур ледника считается [2] наличие их морфологической и динамической связи с последним, и решение этого вопроса при дешифрировании спутниковых изображений зависит от субъективной оценки эксперта;
3) в процессе визуального дешифрирования границ ледника не применяются какие-либо объективные количественные критерии, и конечный результат также целиком зависит от квалификации эксперта; к тому же отсутствует возможность независимой оценки качества работы;
4) границы морфометрических областей ледника в Каталоге [6] определены путем дешифрирования аэрофотоснимков масштаба 1:24000, а при повторной каталогизации [11] использовалась космофотосъемка масштаба 1:200000 с меньшей разрешающей способностью изображений и соответственно меньшей надежностью идентификации контуров морфометри-ческих областей;
5) неоднозначность рекомендаций в [2] по окон-туриванию притоков дендритовых и сложных ледников существенно затрудняет последующее сравнение изменений их размеров, как уже было отмечено в [7];
6) из-за меньшей разрешающей способности изображений ледников со спутников Terra и Landsat ETM+ по сравнению с аэрофотоснимками и данными космофотосъемки 1978—1980 гг. невозможно использование с той же точностью рекомендаций [2] для дешифрирования границ морфометрических областей ледника. Кроме того, в [6, 11] не приведены оригинальные карто-схемы контуров ледников, поэтому сравнительный графический анализ размеров оледенения для различных временных срезов невозможен.
Таким образом, есть основания сомневаться в безусловной однородности исторического ряда характеристик оледенения Памира за 1966 —2000 гг., и сравнительные оценки состояния и размеров «нормальных» и пульсирующих ледников в бассейне р. Муксу следует воспринимать с учетом сделанных выше замечаний.
Таблица 1
Площадь оледенения по данным [4, 6, 9] и результатам спутникового зондирования в 2000 г.*
Бассейн Муксу
Бассейн р. Сельдары (ледника Федченко)
Тип данных
1966
Fgl, км2 1980
2000 1966-
dF, % 1980-
2
Fgl, км
1966- 1957 1980 2000 1957-
dF, % 1980-
1957-
1980 2000 2000 1980 2000 2000
Все ледники в [4] 1271,9 1239,1 1198,5 2,6 3,3 5,8 732,5 690,2 688,6 5,8 0,2 6,0
682 ледника 1224,2 1202,3 1128,6 1,8 6,.1 7,8 732,4 690,1 688,6 5,8 0,2 6,0
Группы пульсирующих ледников
1a 160,2 162,9 154,3 -1,7 5,3 3,7 23,7 23,3 22,4 2,0 3,4 5,4
1b 88,1 75,4 81,6 14,5 -8,3 7,4 53,4 53,4 43,3 0,0 19,0 19,0
2a 215,3 222,3 211,2 -3,2 5,0 1,9 26,7 26,1 28,4 2,2 -8,7 -6,3
2b 56,9 54,9 48,8 3,6 11,0 14,2 52,5 52,0 57,4 1,0 -10,3 -9,3
2c 6,9 3,6 3,1 48,0 13,4 55,0 12,5 9,8 9,8 22,2 -0,6 21,7
2d 62,1 59,6 53,1 3,9 11,0 14,5 0,5 0,3 0,4 36,7 -44,1 8,8
3 152,9 155,3 142,7 -1,6 8,1 6,7 507,0 467,5 473,0 7,8 -1,2 6,7
Все группы 742,3 733,9 694,7 1,1 5,3 6,4 676,4 632,4 634,8 6,5 -0,4 6,2
Группы 1a,1b,2a-c 589,5 578,6 552,1 1,8 4,6 6,3 169,4 164,9 161,8 2,7 1,9 4,5
481,9 468,4
Не классифицированные ледники 433,9 2,8 7,4 10,0 56,0
57,7 53,8 -3,1
6,8
3,9
* Fgl — площадь, dF — изменение площади.
Л.В. ДесиноВ и др.
Оценка состояния оледенения в 2000 г.
По данным справочника [11] в бассейнах рек Муксу и Сельдара (бассейн ледника Федченко) в 1980 г. насчитывалось 856 ледников. Бассейн Сельдары — это часть бассейна Муксу, однако его приходится рассматривать отдельно, поскольку в [6, 11] основные морфометрические параметры ледников для этого притока Муксу отнесены к 1957 г. Очевидно, что полностью повторить работу по каталогизации 856 ледников сложно, поэтому оценки изменений размеров оледенения Муксу к 2000 г. получены по уменьшенной, но вполне представительной выборке одних и тех же ледников за все рассматриваемые отрезки времени.
Согласно общей методике, для определения состава репрезентативной выборки все ледники в бассейне Муксу были распределены по величине площади на две группы. В одну из них вошли ледники площадью более 2 км2 и во вторую — менее 2 км2. В первой группе в 1980 г. оказалось 206, а во второй 650 объектов. Ледники первой группы запланировано дешифрировать и оцифровать полностью, а из второй выбрать только те, на которых высота фирновой линии отличается не более чем на ±2% от средней для всей группы, и таких ледников оказалось 212. Как известно, высота фирновой линии на ледниках — синтетическая характеристика баланса их массы и условий формирования ледникового стока, поэтому она была принята в качестве критерия для выделения из всех ледников второй группы репрезентативной выборки, представляющей изменение площади оледенения этой группы. Иначе говоря, для второй группы сформулирована следующая гипотеза: среднее изменение площади аг в репрезентативных выборках ледников за два временных среза:
а,.
— i=i
¿(1980) 2-Д'(2000)
i=1
П
и в соответствующих генеральных совокупностях я,
g
приблизительно равны. Здесь ./¡(1980) и ./¡(2000) — соответственно площадь ¡-го ледника в 1980 и 2000 гг., п и N —
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.