научная статья по теме ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ МНОГОЛЕТНЕГО РЕЖИМА ОЛЕДЕНЕНИЯ ПАМИРА Геофизика

Текст научной статьи на тему «ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ МНОГОЛЕТНЕГО РЕЖИМА ОЛЕДЕНЕНИЯ ПАМИРА»

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.

Показать целиком