Лёд и Снег • 2013 • № 2 (122)
УДК 551.324(23):551.578.4б
Климатические процессы в нивально-гляциальном поясе Заилийского Алатау и их воздействие на горное оледенение и речной сток
© 2013 г. Е.Н. Пивень
Институт географии Республики Казахстан, Алматы pivenen@mail.ru
Статья принята к печати 12 февраля 2013 г.
Баланс массы ледника, гляциометеорологические показатели, многолетние наблюдения, речной сток, снежный покров.
Glacier mass balance, glaciometeorological indexes, long-term observations, river runoff, snow cover.
На основе результатов новых наблюдений, выполненных на высокогорном стационаре Института географии Республики Казахстан, исследованы современные изменения климата нивально-гляциальной зоны Заилийского Алатау и их проявления в режиме речного стока. Проанализированы тенденции изменения за 1973-2011 гг. десяти метеорологических параметров за разные интервалы осреднения, а также баланса массы ледника Центральный Туюксу и стока рек бассейна р. Или. Установлены причины некоторого замедления деградации оледенения и увеличения речного стока за те же годы.
Введение
Потепление климата очевидно. Существенные различия мнений о его причинах не мешают большинству учёных признать сам факт потепления. В условиях Казахстана темпы увеличения годовых и сезонных температур воздуха значительно выше средних глобальных [6, 7, 13]. За 100 лет осреднённая по территории республики средняя годовая температура воздуха выросла на 1,3 °С [10], а последние десять лет были самыми тёплыми за всю историю метеонаблюдений. Ббльшая часть выполненных ранее исследований характеризует равнинную и предгорную территории страны. Однако в юго-восточной части республики для познания закономерностей формирования возобновляемых водных ресурсов наиболее интересен высокогорный пояс выше 3000 м, где образуется около 50% снежных ресурсов этого региона и сосредоточены все многолетние запасы льда. Прогнозы изменения водных ресурсов даже на ближайшую перспективу невозможны без изучения современных климатических процессов. Из-за недостаточности или отсутствия гидрометеостанций (ГМС) в горных и особенно в высокогорных районах достоверно оценить изменения метеопараметров и климата трудно. Исключение представляет собой бассейн р. Малая Алматинка (местное название — Киши Алматы) в центральной части северного склона Заилийского (Иле) Алатау, где в высоко-
горных условиях действуют две станции: ГМС Мынжилки расположена на высоте 3017 м над ур. моря, а ГМС Туюксу — стационар Института географии Республики Казахстан — находится на морене вблизи ледника Центральный Туюксу (Туйыксу) на высоте 3450 м над ур. моря. Здесь проводятся постоянные круглогодичные измерения. Эта станция — единственная на всём постсоветском пространстве, где наблюдения в районе горного оледенения ведутся непрерывно более 40 лет (рис. 1).
Материалы и методы исследований
В исследовании мы применяли статистические методы обработки метео- и гидрологических данных (корреляционный и регрессионный анализ, выявление тенденций и трендов в их многолетних колебаниях), метод гидрологической аналогии, анализ разностных интегральных кривых стока. Были проанализированы: многолетние изменения десяти метеопараметров для ГМС Туюксу по разным интервалам осреднения за весь период наблюдений (1971—2011 гг.); данные о средней толщине снежного покрова и максимальных снегозапасах по материалам ГМС Большое Алматинское озеро, расположенной в бассейне р. Большая Алматинка на высоте 2500 м; величины годового, зимнего и летнего баланса массы ледника Центральный Туюксу. Рассмотрены изменения годового стока десяти рек бас-
Рис. 1. ГМС Туюксу (а) и район постоянных гляциологических исследований Института географии Республики Казахстан ледник Туюксу (б)
Fig. 1. GMS «Tuyuksu» (a) and polygon area of continual high-mountainous glaciological researches of Institute of Geography of the Kazakhstan Republic «Tuyuksu Glacier» (б)
сейна р. Или с разными высотным положением водосборов, площадью оледенения и степенью антропогенного воздействия. Данные по ГМС Туюксу и балансу массы ледника — результат многолетних полевых работ лаборатории гляциологии Института географии Республики Казахстан. Материалы наблюдений по метеостанциям Мынжилки, Большое Алматинское озеро и стоку рек получены из кадастровых и справочных публикаций Гидрометеорологической службы Республики Казахстан.
Изменения метеорологических параметров
По данным наблюдений на двух ГМС оценены временные изменения температуры воздуха и атмосферных осадков за отдельные месяцы и сезоны года для периодов 1936—2005 (ГМС Мынжилки) и 1971-2005 гг. (ГМС Туюксу). По данным ГМС Туюксу установлены изменения следующих параметров: продолжительности солнечного сияния; облачности; максималь-
ной толщины снежного покрова; максимальных срочной и среднесуточной температур воздуха; продолжительности тёплого и бесснежного периодов за 1971-2005 гг.; дат перехода среднесуточной температуры воздуха через 0 °С весной и осенью; дат максимальной толщины снежного покрова; дат установления и разрушения устойчивого снежного покрова; дат, когда наблюдалась максимальная в году среднесуточная температура воздуха [11]. Повышение региональной среднегодовой температуры воздуха за 70 лет (1936-2005 гг.) составило 1,4 °С. В последние 35 лет (1975-2010 гг.) отмечается особенно быстрый рост температуры. Однако в этот период повышались главным образом зимние температуры, летние изменялись незначительно, а максимальные в году значения среднесуточной температуры даже уменьшились. Возможно, это объясняется ростом облачности, которая препятствует притоку прямой солнечной радиации. В 2001-2011 гг. процессы потепления
Средние температуры воздуха по ГМС Туюксу в разные периоды, °С
Период Годовая Месяцы Средняя суточная максимальная
VI—VIII VI—IX X—V
1971—1980 -4,2 4,7 3,9 -8,3 12,7
1981—1990 -4,0 4,8 4,1 -8,0 12,5
1991—2000 -3,8 4,9 4,3 -7,8 11,1
2001—2011 -3,3 5,3 4,5 -7,2 11,1
А = Т2001—2011 - Т1971—1980 0,9 0,6 0,6 1,1 —1,6
усилились — летняя температура повысилась на 0,4 °С, что вдвое больше, чем раньше, а зимние температуры выросли на 0,6 °С. Изменения температуры в нивально-гляциальном поясе были синхронны ходу её средних значений для всей территории республики. В таблице приводятся средние температуры воздуха (°С) по ГМС Туюксу в разные периоды.
Устойчивый переход среднесуточной температуры через 0 °С весной происходил в те же сроки, что и прежде, а осенью — значительно позже. Продолжительность тёплого периода возросла, поскольку весной выхоложенная за зиму подстилающая поверхность берёт теплоту воздуха на прогревание, а осенью она обогревает воздух. Атмосферные осадки по изменениям их годовых сумм имели положительную тенденцию, но в последнее десятилетие они стали возрастать не только в холодное время года. Выросли число летних снегопадов и время существования летнего снежного покрова, особенно на поверхности ледника. Анализ рядов осадков показал, что их сумма за год, холодный (X—V месяцы) и тёплый ^1—1Х месяцы) периоды, а также летние осадки имеют положительную направленность изменений с начала 1970-х годов по текущий 2013 г. Однако статистически значимая положительная тенденция существует только в ряду осадков холодного периода (X—V месяцы). С 1970 по 2011 г. осадки холодного периода по ГМС Туюксу увеличились на 90 мм (рассчитано по уравнению линейного тренда) при их средней величине 505 мм. Сумма осадков за год выросла примерно на 120 мм, а за тёплый период — на 30 мм, т.е. увеличение суммы осадков за год происходило преимущественно за счёт роста осадков холодного периода.
Снежный покров в холодное время года формировался подобно росту атмосферных осадков. Осенью он образовывался позже, чем отмечалось раньше в связи с более поздним
250
Р О -I-1-1-1-1-
1980 1990 2000 2010
Годы
Рис. 2. Изменения толщины снежного покрова: 1 — средняя толщина за X—IV месяцы на ГМС Большое Алма-тинское озеро; 2 — средняя толщина за X—VI месяцы на ГМС Туюксу; 3 — максимальная толщина на ГМС Туюксу; 4 — линии тренда (см. рис. 4, 5) Fig. 2. Snow depth changes:
1 — average depth for X—IV, GMS Great Almaty Lake; 2 — average depth for X—VI, GMS Tuyuksu; 3 — maximum snow depth, GMS Tuyuksu; 4 — linear trends (see Fig. 4, 5)
устойчивым переходом среднесуточной температуры через 0 °С. В последние 30—35 лет весной снежный покров разрушается в прежние сроки или даже немного позже, несмотря на более ранний переход температуры воздуха через 0 °С. Это объясняется значительным ростом снегозапасов. К 2005 г. максимальная толщина снежного покрова отмечалась на 31 день позже прежнего, несмотря на то, что устойчивый переход осенних температур происходил всего на 12 дней позже. Максимальная толщина снежного покрова увеличилась на 65 см. Наблюдения, выполненные в последние годы, подтвердили, что в многолетнем ходе средней и максимальной толщины снега существует значимый положительный тренд (рис. 2).
Выявлены хорошие связи средней толщины снежного покрова за холодный период и
максимальных снегозапасов на метеостанциях Большое Алматинское озеро и Туюксу (коэффициенты корреляции связей 0,8—0,9). В динамике средней и максимальной толщины снежного покрова на обеих станциях существует значимый положительный тренд. С учётом таких связей этот вывод можно перенести и на максимальные снегозапасы. Анализ многолетних изменений осадков и снегозапа-сов с привлечением данных по ГМС Большое Алматинское озеро подтвердил вывод о росте снегозапасов в нивально-гляциальной зоне за последние 40 лет (1972—2011 гг.).
Изменения баланса массы ледника Центральный Туюксу
Зимний баланс массы ледника Центральный Туюксу с октября по май в течение 1975— 2011 гг. изменялся согласно временному ходу атмосферных осадков и максимальной толщины снежного покрова. Коэффициенты корреляции составляли 0,73 и 0,75 соответственно (рис. 3). Оба предиктора зимнего баланса имели тенденцию к увеличению в последние 40 лет (1972—2011 гг.), что приводило к росту как снегозапасов в нивально-гляциальном поясе, так и положительной составляющей годового бала
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.