научный журнал по геофизике Лед и снег ISSN: 2076-6734

ЧЕРНОВ Р.А. — 2013 г.

По результатам лабораторных исследований определены значения эффективной теплопроводности перекристаллизованного снега. Установлены существенные различия в величине коэффициента эффективной теплопроводности глубинной изморози и зернистого снега при плотности ρ от 0,15 до 0,45 г/см³ для снежного покрова Подмосковья. Получена эмпирическая зависимость коэффициента эффективной теплопроводности глубинной изморози от плотности К ef = 0,636ρ − 0,023 Вт/(м °С). На территории Подмосковья и прилегающих областей горизонты глубинной изморози составляют 50-90% толщины снежной толщи, поэтому теплофизические свойства глубинной изморози в значительной степени определяют термическое сопротивление снежного покрова и влияют на теплообмен в системе атмосфера - снежный покров - подстилающие породы.As a result of laboratory tests, values of the effective thermal conductivity of recrystallized snow were obtained. There are big differences between the coefficient of effective thermal conductivity of depth hoar and granular snow density in the range from 0.15 to 0.45 g/сm³.The linear dependence of the effective thermal conductivity of depth hoar on its density is given by: K ef = 0.636ρ − 0.023 W/(m·°С).

KHROMOVA T.Y., KOTLYAKOV V.M., NOSENKO G.A., SHUHONG WANG, XIN WANG, ZICHU XIE — 2012 г.

Characteristics of the Altai glacier system are analyzed on the data from Chinese and Former Soviet Union glacier inventories. Two glacier data sets, recent remote sensing data and the glacier inventories data were compared. It has been found that 208 glaciers disappeared and the glacial area decreased by 12%. Functional models of the glacier system variations have been developed using the equation of relationship between an annual glacier ablation and a mean summer temperature; the glacier system structure and behavior of the equilibrium line altitudes at the steady state were taken into account as well. The models were used to study response of the glacial runoff to a climatic change. The model results show that, under the climate warming scenario of 0.05 °С/year, only 3% Altai glaciers in China and 9% in Russia will remain by the end of this century.

KOLOMYTS E.G. — 2012 г.

The paper presents a novel approach to the study of development of microstructures in snowpack based on the crystal-morphology and on the fundamental laws of natural symmetry. An empirical deterministic model describing the sublimation-metamorphic cycle in seasonal snow cover and the polymorphic variants of this cycle is suggested. Staging in the formation of crystal shapes and self-development of snow microstructure in snow layers is revealed. The crystal shapes are the result of successive process of superposition of ice crystalchemical symmetry and dissymmetry of the soil - snow cover - atmosphere system, according to the known P. Curie principle. Morphological classifi cation of snow crystals in seasonal snow cover is developed on the base of evolutionary model. Evolution of snow microstructure is conditioned by a marked degree by probabilistic conformity to natural laws, manifesting itself in the processes of auto-regulation of metamorphism. These processes include two types of regulation: the self-regulation of snow layers, on the one hand, and the regulation related to external conditions - under the infl uence of atmospheric perturbations, on the other hand. The accounting the processes of auto-regulation of snow metamorphism for allows development of new methods in short- and long-term avalanche forecast.

DIETRICH R., EKAYKIN A.A., FEDOROV D.V., FRITSCHE M., LIPENKOV V.YA., LUKIN V.V., MATVEEV A.YU., POPOV S.V., RICHTER A. — 2012 г.

Results of geodetic in-situ observations of ice-fl ow velocities in the southern part of subglacial Lake Vostok are combined with data sets of the ice surface topography, ice thickness, surface accumulation, basal accretion and fi rn/ice density for interpretations regarding the glaciological setting of the Lake Vostok system. Based on the icefl ow velocities and the ice thickness, mean surface accumulation rates are derived applying the fl ux gate method. These are representative for surface segments extending from the southern part of Lake Vostok to the Ridge B ice divide. They are consistent with the present-day accumulation rate at Vostok station and its variation upstream and thus suggest that the area has been close to steady state. In addition, ice-fl ow dynamics are investigated along a fl ow line segment extending from 26 km upstream to 12 km downstream from Vostok station. The analysis suggests defi ciencies in current modelling approaches within the transition zone from fl oating to grounded ice.

ОСОКИН Н.И., ЧЕРНОУС П.А. — 2012 г.

BULAT S.A., MARIE D., PETIT J.-R. — 2012 г.

The objective was to estimate the genuine microbial content of ice samples from refrozen water (accretion ice) from the subglacial Lake Vostok (Antarctica) buried beneath the 4-km thick East Antarctic ice sheet as well as surface snow nearby Vostok station. The lake ice samples were extracted by heavy deep ice drilling from 3764 m below the surface reaching the depth 3769.3 m by February 2012 (lake entering). High pressure, an ultra low carbon and chemical content, isolation, complete darkness and the probable excess of oxygen in water for millions of years characterize this extreme environment. A decontamination protocol was fi rst applied to samples selected for the absence of cracks to remove the outer part contaminated by handling and drilling fl uid. Preliminary indications showed the accretion ice samples to be almost gas free with the very low impurity content. Flow cytometry showed the very low unevenly distributed biomass in both accretion (0-19 cells per ml) and glacier (0-24 cells per ml) ice and surface snow (0-0.02 cells per ml) as well while repeated microscopic observations were unsuccessful meaning that the whole Central East Antarctic ice sheet seems to be microbial cell-free. We used strategies of Ancient DNA research that include establishing contaminant databases and criteria to validate the amplifi cation results. To date, positive results that passed the artifacts and contaminant databases have been obtained for a few bacterial phylotypes only in accretion ice samples featured by some bedrock sediments. Amongst them are the chemolithoautotrophic thermophile Hydrogenophilus thermoluteolus of beta-Proteobacteria, the actinobacterium rather related (95%) to Ilumatobacter luminis and one unclassifi ed phylotype distantly related (92%) to soil-inhabiting uncultured bacteria. Combined with geochemical and geophysical considerations, our results suggest the presence of a deep biosphere, possibly thriving within some active faults of the bedrock encircling the subglacial lake, where the temperature can be as high as 50 °C and in situ hydrogen is probably present. Our approach indicates that the search for life in the subglacial Lake Vostok is constrained by a high probability of forward-contamination. Our strategy includes strict decontamination procedures, thorough tracking of contaminants at each step of the analysis and validation of the results along with geophysical and ecological considerations for the lake setting. This may serve to establish a guideline protocol for studying extraterrestrial ice samples.

ARNAUD L., EKAYKIN A.А., LEFEBVRE E., LIPENKOV V.YA., PETIT J.-R., PICARD G. — 2012 г.

Temperature gradients in the upper layers of the snow pack are of importance for studying the emissivity properties of the snow surface with respect to microwaves used in remote sensing as well as for the heat and mass transfer in snow thickness. Gradients drive the initial snow microstructure metamorphisms that probably infl uence the fi rn properties in regard to air molecules fractionation and the air bubble enclosure process at close-off depths. As a contribution to investigation of these problems and following J.-M. Barnola initiative, we developed an autonomous recording system to monitor the temperature of the upper layers of the snow pack. The instrument was built to be autonomous and to be continuously operating within environmental conditions of the Antarctic plateau and the polar night. The apparatus which monitors temperature from the fi rst 10 m of snow by 15 sensors of a «temperature grape» was set at Vostok station during 55th Russian Antarctic Expedition within the frame of the French Russian collaboration (GDRI Vostok). From the available hourly measurements over the fi rst year, we present preliminary results on the thermal diff usive properties of the snow pack as well as some character of the temperature variations on the Antarctic plateau.

EKAYKIN A.A., LIPENKOV V.YA., SHIBAEV YU.A. — 2012 г.

During the 45th-57th Russian Antarctic Expeditions (1999-2012) an intensive program of glaciological and geophysical observations have been carried out in the region between the subglacial Lake Vostok and the Ridge B, Сentral Antarctica. In this work we present the instrumentally obtained snow accumulation data along the northern (NVFL) and southern (VFL) ice fl ow lines passing through the Lake Vostok. The mean accumulation rate at the NVFL and VFL profi les is 29-37 kg m−2 yr−1 and 21-24 kg m−2 yr−1, respectively. Thus, this region is characterized by a strong latitudinal gradient of the snow accumulation rate, while the longitudinal one is an order of magnitude less. The spatial distribution of the accumulation rate along the VFL is characterized by a sharp variability attributed to the snow re-deposition due to the wind interplay with the local glacier surface slope anomalies. The new data on the stable water isotope concentration (ƒ18O) along the VFL profi le are also presented.

RAYNAUD DOMINIQUE — 2012 г.

Over the last 25 years, the ice core record has provided a unique and precious archive of past changes in three important greenhouse gases: carbon dioxide CO2, methane CH4 and nitrous oxide N2O. Recovering the Vostok ice core has played a major role, being the fi rst ice record showing the variations of CO2 and CH4 during a full glacial-interglacial cycle, and a few years later being extended to three more cycles. This information, by revealing the tight coupling between climate and carbon cycle during the last glacial-interglacial cycles, has become a benchmark against which climate and carbon cycle models can be tested. The purpose of the present work is to discuss the degree of integrity of the ice core record of greenhouse gases and to assess to which degree it provides an accurate reconstruction of the past atmospheric changes. The various processes potentially aff ecting the integrity of the record are discussed. They include the interactions of trace gases with precipitation or fi rn grains, the eff ect of summer-melting at the surface of the ice sheet, the diff usion and the gravitational setting of gases in the open spaces of the fi rn, the physical, chemical and biological interactions between the air trapped and the ice matrix, the role of the transformation of air bubbles into air hydrates with depth in the ice column. Providing to select an appropriate sampling site, to take specifi c precautions during storage and transportation of the ice cores, and to select ice of good quality, the ice core record of initial atmospheric gases is hardly aff ected by the processes listed above. Such conclusion is strongly supported by the remarkable agreement of global signals like CO2 or CH4 measured in diff erent cores taken at diff erent locations. Finally, I bring back here the history of how the ice core record of atmospheric CO2 has been obtained, from the pioneering times to today, and summarize the main conclusions reached in terms of climate - carbon cycle interactions.

ALEMANY O., CHAPPELLAZ J., KERSTEL E., ROMANINI D. — 2012 г.

КОНОВАЛОВА Г.И., КОТЛЯКОВ В.М., ЧЕРНОВА Л.П. — 2012 г.

Предлагаемая библиография продолжает ежегодные аннотированные списки русскоязычной литературы по гляциологии, которые регулярно публиковались в прошлом. Помимо работ текущего года в списке встречаются работы более ранних лет, по тем или иным причинам не вошедшие в предыдущие библиографические списки.

AНДРЕЕВ Ю.Б., БОЖИНСКИЙ А.Н., ВОЛОДИЧЕВА Н.А., МОЛОТКОВ Н.М., МОЛОТКОВА Ж.Е. — 2012 г.

Вероятностное зонирование лавиносборов ведётся на основе натурных наблюдений и методом математи- ческого или физического моделирования процессов динамики снежных лавин. Задачи настоящей работы - исследование взаимодействия и построение карт вероятностного зонирования двух смежных лавиносбо- ров методом физического моделирования. Для исследований выбраны смежные лавиносборы № 9 и 10 на склоне северной экспозиции горы Чегет в Приэльбрусье. Разработана модель склона в масштабе 1 : 2500, её размер - 0,82. 1,1. 0,57 м. Модель выполнена из 4-миллиметровых листов фанеры, наложенных друг на друга. Горизонтали модели соответствуют 10 м - горизонталям карты. Сыпучим материалом, моделирую- щим снег, служили мелкодисперсные опилки (0,1 мм) с углом естественного трения 43°. Проведена серия экспериментов по спуску модельных лавин из двух лавиносборов, в ходе которых измерялись дальность, ширина и толщина выброса. Эксперименты велись с учётом критериев подобия. Установлены морфометри- ческие особенности взаимодействия смежных лавиносборов, и построена карта вероятностного зонирова- ния смежных лавиносборов № 9 и 10.

ГРИЦУК И.И., ДЕБОЛЬСКАЯ Е.И., ДЕБОЛЬСКИЙ В.К., МАСЛИКОВА О.Я., ПОНОМАРЁВ Н.К. — 2012 г.

Впервые в лабораторных условиях исследовалось взаимодействие речного стока с мёрзлыми грунтами при изменении термических (потепление) и механических (влияние дождя) внешних воздействий. Опреде- лялись время оттаивания грунта, инфильтрация в грунте, перенос наносов в русле под воздействием скло- новых потоков, вызванных как естественным оттаиванием мёрзлых грунтов, так и дождевыми потоками. Предложена математическая модель прогнозирования динамики русла рек в многолетнемёрзлых породах под влиянием внешних воздействий.

КОНОНОВА Н.К. — 2012 г.

По суточным данным пяти гидрометеорологических станций, расположенных в разных районах северо- востока Сибири, проанализировано изменение дат формирования, схода, периода залегания и максималь- ной толщины снежного покрова по годам за весь период наблюдений на них, включая 2008 г. Полученные результаты сопоставлены с многолетними изменениями характера циркуляции атмосферы в типизации Б.Л. Дзердзеевского, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой над Северным полушарием в целом и конкретным регионом. Рассмотрены различия в колебаниях выделенных показателей по циркуляционным эпохам. Выявлены типы циркуляции, способствовавшие раннему или позднему формированию снежного покрова и его сходу. Определены макроциркуляционные процессы, при которых отмечаются много- или малоснеж- ные зимы. Установлено, что на северо-востоке в последние годы при резких межгодовых колебаниях пре- обладают поздние даты установления и ранние даты схода снежного покрова, а максимальная толщина снега превышает среднемноголетнюю величину. Сроки установления максимальной толщины снежного покрова смещены на более поздние по сравнению со средними, что свидетельствует об увеличении доли твёрдых осадков и снегозапасов к концу зимы. Этому способствует и бoльшая продолжительность блоки- рующих процессов.

НЕДАШКОВСКИЙ А.П. — 2012 г.

Рассмотрена карбонатная система арктического морского льда. Наблюдения выполнены в 2007-2008 гг. в котловине Нансена на дрейфующей станции «Северный Полюс-35». Установлено, что в толще исследуемого льда отношения общей щёлочности (ТА) и общего неорганического углерода (ТС) к солёности, а также отно- шение ТА/ТС равны соответствующим отношениям в подлёдной воде. В молодом и однолетнем льду в верх- нем тонком слое, включая снег на поверхности, наблюдаются отклонения от этой закономерности. В снегу значение ТА/ТС приближается к двум, что свидетельствует о разложении гидрокарбоната кальция и удалении образующегося углекислого газа. Потеря СО2 вызвана его эмиссией в атмосферу. Плотность потока эмиссии - около 0,02 моль/м2 за сезон. В воде, образующейся при таянии однолетнего льда, содержание СО2 невелико. Возможный сток атмосферного углекислого газа при таянии льда составляет 0,05-0,07 моль/м2 за сезон.

ВАСИЛЬЕВ Л.Н., КАЧАЛИН А.Б., КОТЛЯКОВ В.М., МОСКАЛЕВСКИЙ М.Ю., ТЮФЛИН А.С. — 2012 г.

Прогресс в понимании каскадов подледниковых озёр в Антарктиде и динамики их поверхности обязан про- ведению космических лазерных альтиметрических измерений ICESat. Морфологические и динамические признаки индицируют подледниковые озёра и положение их береговой линии. Колебания поверхности в переходных зонах периодичны, а изменения высот поверхности над подледниковыми озёрами носят слу- чайный характер. Поведение поверхностей над каскадами подледниковых озёр в Антарктиде и их переход- ными зонами подобны. С технологической точки зрения работа обосновывает методику картографирова- ния подледниковых озёр по лазерным космическим измерениям высот поверхности.

МУРАВЬЕВ А.Я., МУРАВЬЕВ Я.Д., ОСИПОВА Г.Б., ЦВЕТКОВ Д.Г. — 2012 г.

Исследована эволюция пульсирующего ледника Бильченок в Ключевской группе вулканов (Камчатка) с конца XIX в. по настоящее время. После отступания в начале XX в. ледник активизировался и в конце 1940-х годов стал наступать. Мощная подвижка ледника произошла в 1959-1960 гг., когда его язык продвинулся на 2 км и спустился до высоты 615-630 м в берёзовый лес. Масштабы следующей подвижки ледника (1982-1984 гг.) были менее значительны. Объём перенесённой массы составил около 35-40 млн. т, что в 3,5 раза меньше, чем при подвижке 1959-1960 гг. Не исключено, что начало этой подвижки и характер её развития в значительной мере связаны с усилением сейсмической активности. В настоящее время началась очередная подвижка ледника.

ЕКАЙКИН А.А., ЛИПЕНКОВ В.Я., ПОЛЯКОВА Е.В. — 2012 г.

Представлены данные петрографических исследований ледяных кернов из скважин 5Г-1 и 5Г-2 на станции Восток, которые детально характеризуют особенности строения 232-метровой толщи конжеляционного льда, наросшего на нижнюю поверхность Антарктического ледникового покрова, перекрывающего оз. Восток. Показано, что основная тенденция в изменении структуры этого льда с глубиной - рост среднего размера кри- сталлов с уменьшением возраста льда и приближением к поверхности подледникового озера. Наблюдаемые на фоне этого тренда вариации размера и ориентировки кристаллов отражают пространственно-временные изменения интенсивности притока к фронту кристаллизации переохлаждённой воды из северных районов озера, где происходит таяние ледникового льда. Наличие переохлаждённой воды у фронта кристаллизации способствует устойчивому преимущественному росту кристаллов с субгоризонтальной ориентировкой с-осей. В условиях недостатка переохлаждённой воды перевес в росте получают кристаллы с субвертикальной или наклонной к фронту кристаллизации ориентировкой. Таким образом, тип преимущественной кристаллогра- фической ориентировки служит индикатором поступления талой воды в район льдообразования.

КУЗЬМИЧЕНОК В.А. — 2012 г.

Промышленная разработка золоторудного месторождения Кумтор, начатая в 1996 г., неизбежно сопро- вождается выделением дополнительного количества пыли в атмосферу. Проанализированы резуль- таты многолетних измерений количества пыли в приземном атмосферном воздухе и разовые измерения количества пыли в сезонном слое снега на близлежащих ледниках. Установлено незначительное влияние производственно-хозяйственной деятельности в районе разработки месторождения на увеличение запы- лённости приземного слоя атмосферы и близлежащих ледников.

КУТУЗОВ С.С. — 2012 г.

Анализируется изменение площади и объёма ледников хр. Терскей Ала-Тоо во Внутреннем Тянь-Шане. Показано, что во второй половине XX в. эти параметры ледников непрерывно сокращались, при этом темпы деградации существенно увеличились с 1990 по 2006 г. В настоящее время объём ледников в основ- ном изменяется в результате понижения поверхности льда. Рассмотрены также основные климатические параметры района исследования.