Лёд и Снег • 2013 • № 4 (124)
УДК 551.467
Колебания ледяного покрова и давления в морской воде вблизи фронта ледника Туна на Шпицбергене
© 2013 г. С.В. Музылев1, Ю.Я. Мачерет2, Е.Г. Морозов1, И.И. Лаврентьев2, А.В. Марченко3
1Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН, Москва; 2Институт географии РАН, Москва; 3Университетский центр Свальбарда, Лонгиербюен, Норвегия
smuzylev@mail.ru
Статья принята к печати 10 июня 2013 г.
Деформация морского льда, оползень, подвижка ледника, подледниковый сток, приливные и политермические ледники, Шпицберген.
Deformation of sea ice, landslide, tidewater and polythermal glaciers, Svalbard, subglacial runoff, surge.
Приводятся результаты океанологических исследований, выполненных в феврале 2011 г. с поверхности морского льда в Темпель-фьорде вблизи фронта ледника Туна на Шпицбергене. На расстоянии около 300 м от фронта ледника Туна в пробуренную во льду лунку на тросе были опущены два измерителя температуры и давления SBE-39 с дискретностью измерений 1 с. На дно установили измеритель температуры, электропроводности и давления SBE-37 с дискретностью измерений 6 с. Зарегистрированы колебания давления на дне с периодом 90 с и колебания поверхности льда с периодами 10 и 14 с. Сделан вывод, что эти колебания связаны с микроподвижками ледника, а измеренные профили температуры, плотности и солёности указывают на отсутствие или незначительное поступление пресной воды из ледника во фьорд в зимнее время. Оценена также величина упругого модуля для льда.
Введение
Современное оледенение на архипелаге Шпицберген (Свальбард) занимает площадь около 36 600 км2 и представлено ледниками разных морфологических типов [17]. Около 60% этой площади занимают приливные ледники, фронты которых оканчиваются в море [10]. Анализ космических снимков ASTER 2000—2006 гг. показал, что в настоящее время на 163 приливных ледниках архипелага общая протяжённость ледяных фронтов составляет 860 км. За последние 30—40 лет на 14 из них ледяные фронты отступили на сушу, а на 11 ранее оканчивающихся на суше ледниках, наоборот, продвинулись в море.
По динамическому состоянию и характеру тре-щиноватости фронтальной части приливные ледники делятся на четыре группы: очень медленные; медленно движущиеся; быстро движущиеся; пульсирующие ледники, находящиеся в спокойной или активной фазе. Согласно оценкам [10], потеря льда этими ледниками за счёт откола айсбергов происходит на всем архипелаге (за исключением о. Белый) и составляет 5,0—8,4 км3/год (в среднем 6,75 км3/год в в.э.). Их вклад в повышение уровня моря — около 0,03 мм/год — самый большой в Арктике. При таянии айсбергов в летний период образуется значительное количество пресной воды, которая существенно влияет на температуру, плотность и солёность морской воды, её циркуляцию, теплофизические и прочност-
ные свойства морского льда, его распределение и толщину в прибрежных районах и во фьордах, где оканчиваются приливные ледники. Аналогично на состояние морского льда влияет талая вода, стекающая с поверхности этих ледников в море в период таяния.
Дополнительным, но трудно оцениваемым количественно источником поступления пресной воды в море может быть таяние в толще и на ложе приливных ледников. Внутреннее и подлёдное таяние наиболее вероятно у политермических ледников, верхний слой которых состоит из холодного льда, а нижний слой содержит тёплый водосодержащий лёд. На Шпицбергене, как показывают данные радиозондирования [4—6, 8, 9, 12, 21, 22], такие ледники, в том числе оканчивающиеся в море, развиты достаточно широко. В этих ледниках среднее содержание воды в нижнем тёплом слое может составлять от 0,1% весной до 2,4% летом. При этом часть накопленной в данном слое пресной воды может замерзать на границе холодного и тёплого льда, а часть — вытекать в море, в том числе в зимний период [2, 23]. В настоящее время на Шпицбергене обнаружено 50 политермических (двухслойных) ледников, большинство из которых оканчиваются в море и относятся к ледникам пульсирующего типа [19].
В 2010 г. Университетским центром Свальбарда при участии российских учёных были начаты исследования влияния ледников на циркуляцию морской воды и теплофизические свойства морского льда во
фьордах Шпицбергена [26]. Одна из задач таких исследований — оценка зимнего подледникового стока по данным измерений температуры, электропроводности (солёности), плотности и давления морской воды вблизи фронтов приливных ледников. В настоящей статье рассматриваются результаты исследований, выполненных в феврале 2011 г. вблизи фронта одного из таких ледников — ледника Туна, который, согласно данным радиозондирования, имеет политермическое (двухслойное) строение [5].
Ледник Туна
Ледник Туна расположен в глубине залива Темпель-фьорд, примерно в 60 км от пос. Лонгиер-бюен. Его географические координаты — 78°26'55,78" с.ш. и 17°12'56,07" в.д. (рис. 1, а); длина — 35 км, площадь - 203 км2. В 1930, 1970 и 2003-
Рис. 1. а - ледники Туна и Фон-Поста в верховьях Темпель-фьорда на снимке ASTER 2006 г.; б - фронт ледника Туна в феврале 2011 г.
Fig. 1. а - Tunabreen and Von Postbreen (Tempelfjorden) as shown on the ASTER picture, 2006; б - the Tunabreen front in February, 2011
Рис. 2. Поверхность морского льда в Темпель-фьорде в феврале 2011 г.:
а - в 8 км от фронта ледника Туна у базы экспедиции на голландской шхуне «Noorderlicht»; б - у временной базы вблизи фронта ледника Туна
Fig. 2. Sea ice surface in Tempelfjorden in February, 2011: а - in 8 km from the Tunabreen front near the base of expedition on the Dutch schooner «Noorderlicht»; б - near the temporary base close to the Tunabreen front
2005 гг. ледник испытывал подвижки [16-18]. В настоящее время он находится в спокойной фазе и сливается с ледником Фон-Поста, образуя расколотый на блоки ледяной фронт, протяжённостью 3260 м и высотой до 37 м (см. рис. 1, б и рис. 2, б).
По данным аэрорадиозондирования [6], ложе обоих ледников, как и всех приливных ледников Шпицбергена, вблизи их фронта лежит ниже уровня моря и лёд у их фронтов не плавает в море, а опирается на дно. Во время более обеспеченной наблюдениями второй подвижки в 1970 г. и весной 1971 г. концевая часть языка ледника Туна двигалась со скоростью около 1 м/день и к августу продвинулась на 150-550 м по сравнению с июлем 1970 г. и примерно на 1,5 км по сравнению с 1966 г. [18]. Этот ледник имеет короткий период
пульсации по сравнению с другими пульсирующими ледниками Шпицбергена [32]. В феврале 2011 г., т.е. через 7—9 лет после последней подвижки 2003—2005 гг., ледник, вероятно, находился уже в спокойной фазе, но мог испытывать микроподвижки, о чём свидетельствуют нагромождения глыб льда перед его фронтом и трещины растяжения на поверхности морского льда (см. рис. 1, б).
Исследования вблизи фронта ледника Туна
Измерения проводились с 16 по 20 февраля 2011 г. Базой экспедиции служила голландская шхуна «Noorderlicht» («Северное сияние»), вмороженная в лёд в 8 км от фронта ледника (см. рис. 2, а), а временной базой — палатка вблизи фронта ледника (см. рис. 2, б). Исследования предусматривали измерения глубины фьорда и толщины морского льда на двух профилях, проходящих вдоль центральной оси фьорда и вдоль фронта ледника Туна, а также температуры, электропроводности (солёности) и давления морской воды на разных глубинах (рис. 3). По данным эхолотных и CTD-измерений с судна, выполненных летом 2010 г., и зимних измерений 2011 г., глубина Темпель-фьорда на расстоянии 8 км от фронта ледника достигает 86 м. Его более крутой западный подводный склон, согласно сейсмоакустиче-ским исследованиям [27], покрыт тонким (около 2 м) слоем ледниково-морских отложений, простирающихся почти на 2 км от фронта ледника. Подобные отложения обнаружены во многих фьордах Шпицбергена [14, 15, 27] и континентальной Норвегии [7]. В Норвегии такие отложения были причиной подводных оползней [31], которые часто сопровождались цунами [30]. На Шпицбергене подводные оползни наблюдались в Ис-фьорде [16].
На расстоянии приблизительно 300 м от фронта ледника Туна в пробуренную во льду лунку на глубины 9,75 и 16,82 м на тросе были опущены два измерителя температуры и давления SBE-39. На дне (на глубине 46—48 м в зависимости от фазы прилива) был установлен измеритель температуры, электропроводности и давления SBE-37. Толщина льда в этой точке — 94 см, расстояние от точки измерений до орографически правого и левого берегов фьорда равно соответственно 1230 и 1430 м. Приборы работали в течение нескольких суток и ежесекундно фиксировали данные. Исключение составлял придонный измеритель, у которого период между измерениями составлял 6 с. Точность измерения давления — 2 см с разрешением 0,4 мм, температуры — 0,003 °С с разрешением 0,001 °С, солёности - 0,003 psu (practical salinity unit) c разрешением 0,001 psu.
Рис. 3. Океанографические измерения в Темпель-фьорде в феврале 2011 г.
Места разовых измерений глубины воды, толщины морского льда и зондирования по вертикали отмечены точками; место долговременных CTD-измерений отмечено крупной точкой Fig. 3. Oceanographic measurements in Tempelfjorden in February, 2011.
Points of one-time measurements of the water depth and of the sea ice thickness are shown by dots; the point of long-term CTD-mea-surements of the sea water is shown by a large dot
17 февраля 2011 г. приблизительно в 7:40 местного времени в момент наступления малой воды были зарегистрированы сильные колебания придонного давления. Им соответствовали колебания ледяного покрова с амплитудой около 30 см и периодом приблизительно 90 с. Падения ледяных блоков с ледника в это время не наблюдались. Такие колебания хорошо выделялись на фоне приливов и отливов (рис. 4). В это же время все датчики зарегистрировали колебания давления воды на трёх разных глубинах (рис. 5). Волновые цуги, зарегистрированные датчиками, находящимися на глубинах 9,75 и 16,82 м, после резкого всплеска придонного давления, имели максимумы на частотах 0,435 с-1 (период 14,3 с) и 0,625 с-1 (период 10,0 с) соответственно.
Второй всплеск давления был зафиксирован 20 ф
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.