МАТЕРИАЛЫ XIV ГЛЯЦИОЛОГИЧЕСКОГО СИМПОЗИУМА Гляциологическая картография от МГГ до МПГ
В.М. Котляков, Т.Е. Хромова, Н.М. Зверкова, Г.М. Варнакова, А.Я. Муравьёв
Институт географии РАН, Москва
Рассмотрено развитие картографического метода исследований в гляциологии за прошедшие 50 лет и в том числе создание Атласа снежно-ледовых ресурсов мира, а также вклад сотрудников отдела гляциологии в эти работы.
Карты всегда были одним из главных инструментов гляциологических исследований. Этапы развития гляциологических работ от Международного геофизического года до Международного полярного года 2007—2008 определяли потребность в картографических моделях в соответствии с уровнем исследований этого времени. Параллельно развивалась и сама картография — от крупномасштабного изображения местности с помощью наземной топографической и аэрофотосъёмок до создания комплексных атласов и методов системного картографического анализа.
Со времени МГГ началось накопление массовой информации о ледниках. В этот период за рубежом активно проводились съёмки ледников в Швейцарских и Итальянских Альпах, на Шпицбергене, в Антарктиде, Гималаях, в ледниковых районах США и Канады, результатом чего стали отлично изданные карты отдельных ледников. Тогда же начали появляться и обзорные карты оледенения крупных территорий, составленные на основе топографических карт (Канады, Скандинавии), в том числе обзорный атлас ледников Северного полушария — так называемый Атлас Филда [25]. По программе МГГ в МГУ был создан Атлас ледников Эльбруса [4], состоящий из трёх томов, включающих фотоснимки, крупномасштабные общегеографические и тематические карты, дающие всестороннюю характеристику оледенения Эльбруса. Тематический том в то время не был издан, но большинство его карт вошло в Атлас снежно-ледовых ресурсов мира [3]. Специалисты из МГУ участвовали также и в составлении Атласа Алтайского края, который включает карты по древнему оледенения, морфологии ледников и лавинной деятельности.
Все результаты исследований периода МГГ, полученные сотрудниками Института географии на российских полярных островах (Земле Франца-Иосифа, Новой Земле), Полярном Урале и в Антарктиде, опубликованные в тех или иных изданиях, иллюстрируются картами.
Период с начала 1960-х до конца 1980-х годов отмечен активными исследованиями горных ледни-
ков Полярного Урала, Кавказа, Памиро-Алая, Тянь-Шаня, Алтая, Камчатки и других районов. Картографирование таких ледников проводилось по материалам наземных или аэрофотосъёмок в крупных масштабах и в условных координатах. Большой картографический опыт был приобретён сотрудниками отдела гляциологии в процессе работы над Каталогом ледников СССР [10].
В 1970-е годы появилась космическая информация. Это сразу расширило географические рамки исследуемых объектов. С середины 1990-х годов космические снимки становятся более доступными и более актуальными в гляциологических исследованиях. С развитием новых технологий картографический метод в гляциологии в его новом геоинформационном представлении получил ещё более широкое развитие.
Развитие картографического метода в гляциологии
Картографический метод применяется в разных областях гляциологии: для изучения морфологии ледников, их изменений, скоростей движения и других элементов режима отдельных ледников — по крупномасштабным картам; внутренних и внешних взаимосвязей в ледниковых системах, глобальных закономерностей гляциосферы, колебаний фронта ледников — по мелкомасштабным картам и материалам космической съёмки.
Международный геофизический год. В этот период были созданы крупномасштабные карты небольших полярных районов или отдельных ледников — в редких случаях с помощью наземной топографической съёмки, чаще — на основе крупномасштабных топографических карт или/и данных аэрофотосъёмки с использованием результатов натурных измерений. И те, и другие представлены в условных координатах без географической сетки и называются картосхемами. Позднее результаты полярных исследований периода МГГ были обобщены в двух крупных картографических произведениях: атласах Антарктики (вышел в 1966 г. [1]) и Арктики, (1985 г. [2]). Атлас Антарктики представляет собой образец тематического мелкомасштабного картографирования.
Несколько гляциологических карт составлены по результатам полевых и аэрофотограмметрических работ, выполненных сотрудниками отдела гляциологии в период МГГ.
Мелкомасштабное тематическое картографирование. Этот период пришёлся на 1960—80-е годы. Информационный бум, начавшийся во второй половине ХХ в., проявился и в географической науке — увеличился объём исследовательского материала и претерпела изменения методология картографирования. Дистанционные исследования требовали генерализации и системного подхода. В тематическом картографировании акценты переносятся с аналитических карт, характеризующих одну сторону явления, на синтетические мелкомасштабные, в большинстве своём расчётные карты, иллюстрирующие научные концепции. Здесь большую роль сыграла математизация географии и картографии [6, 18]. Статистическая обработка материала, системный подход позволили выявить общие закономерности, изменчивость и взаимодействие природных явлений и процессов. Первый опыт тематического картографирования в отделе гляциологии реализован в процессе создания Атласа Арктики, работа над которым, как и Атласом Антарктики, была завершающим этапом МГГ.
Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. В 1975 г. было принято решение Секции наук о Земле АН СССР о создании гляциологического атласа, главная задача которого заключалась в глобальной оценке запасов снега и льда, характеристике их режима, изменчивости и возможностей использования (таблица). Начало работ над Атласом снежно-ледовых ресурсов мира [3] дало толчок развитию картографического метода исследований в гляциологии. В создании Атласа участвовало 39 научных организаций и более 300 специалистов, в том числе около 80 из Института географии и 66 из них — из отдела гляциологии. Огромный объём картографической работы проделали сотрудники МГУ во главе с заместителем главного редактора Атласа В.И. Кравцовой.
При обработке исходных материалов для Атласа были проведены специальные исследования с целью перевода гляциологических данных на картографический язык. Введены новые понятия: сформулировано определение ледниковой системы [14], разработана иерархия нивально-гляциальных систем по уровням их изучения. Выделены четыре основных уровня: глобальный, региональный, локальный и низший — отдельные ледники, снежники, наледи и т.д. [12]. Проведено гляциологическое районирование земного шара по принципу сочетания широтной зональности (пояса, зоны) с областями влияния источников питания ледниковых систем влагой того или иного океана — выделены провинции [16, 17].
Картографический системный подход при создании Атласа выразился, прежде всего, в разработке системы проекций и единого масштабного ряда, с
диапазоном масштабов от 1:90 000 000 до 1:50 000. Этот ряд тесно увязан с уровнями гляциологических исследований и представляет карты мира, материков, природных регионов, ледниковых районов и отдельных ледников. Был выработан также единый подход к отображению различных ледниковых районов, отдельный тематический ряд для карт материков, природных регионов и отдельных ледников.
Создание любых мелкомасштабных карт невозможно без генерализации. Последняя носит характер сглаживания исходных данных, отделения локальной природной изменчивости от фона картографируемой характеристики. При генерализации дискретных исходных данных, если имеет место резкий переход от крупного масштаба к мелкому, происходит качественный скачок в оценке картографируемого объекта — от одного уровня ледниковой системы к другому.
Введение понятия «поля» в географию [13, 23] было обусловлено привлечением к исследованиям методов математического анализа. Наиболее существенно в картографической концепции поля включение в класс полей карт характеристик, не являющихся по своей природе непрерывными. В Атласе снежно-ледовых ресурсов мира в масштабах 1:1 500 000—1:3 000 000 представлены природные регионы, которые на горных территориях имеют крупные ледниковые системы. Чтобы построить поле аккумуляции такой системы, состоящей из дискретно распределенных ледников, необходимы два условия: существование непрерывных факторов и наличие пространственного тренда. Результатом интерполяции между дискретными объектами является получение абстрактных величин, которые не могут быть идентифицированы на местности, но отражают общие свойства всей ледниковой системы. Карты полей регионов позволяют перейти на новый уровень исследований — от изучения характеристик отдельного ледника к выявлению закономерностей их распределения для целых ледниковых систем.
В процессе и после создания Атласа выполнялся анализ карт: оценка точности, информационной ёмкости, что дало возможность разработать оптимальные шкалы изолинейных карт. Построение производных фоновых карт и их последующий корреляционный и информационный анализы позволили выявить взаимосвязи явлений внутри ледниковых систем. Количественно определён вклад орографической и климатической составляющих в пространственное распределение оледенения. По картам коэффициентов корреляции проанализировано изменение соотношения условий накопления и расхода вещества внутри регионов [22]. Оказалось возможным построить серии осреднённых по годам непрерывных фоновых полей перемещения концов ледников, что свидетельствует о единстве динамики системы оледенения. На таких картах временная тенденция колебаний ледников обнаруживает связь с ходом изменчивости условий аккумуляции — их
Таблица
Этапы создания Атласа снежно-ледовых ресурсов мира
1973 г. На заседании Советской секции гляциологии В.М. Котляков впервые высказал идею издания Атласа, 25 октября она была поддержана на расширенном заседании бюро Междуведомственного геофизического комитета при Президиуме АН СССР
1974 г. Международная комиссия снега и льда приняла специальную резолюцию по Атласу (29 марта)
1975 г. Работы по созданию Атласа включены в Междуна
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.