Лёд и Снег • 2013 • № 3 (123)
УДК 551.324.63
Новая инвентаризация ледников в юго-восточной части Восточного Саяна
© 2013 г. Э.Ю. Осипов1, А.Ю. Ашметьев12, О.П. Осипова3, Е.В. Клевцов4
Лимнологический институт СО РАН, Иркутск; 2Иркутский государственный университет;
3Институт географии СО РАН имени В.Б. Сочавы, Иркутск; 4Иркутский государственный технический университет
eduard@lin.irk.ru
Статья принята к печати 19 февраля 2013 г.
Восточный Саян, ГИС, изменения климата, инвентаризация ледников, картирование, малый ледниковый период.
Climate change, East Sayan, GIS, glacier inventory, Little Ice Age, mapping.
На основе анализа космических снимков высокого (Quick Bird 2006 г., WorldView-1 2008 г.) и среднего (Landsat-7 ETM+ 2001 г.) разрешения, топографических карт, цифровой модели SRTM, а также материалов полевых исследований обновлены данные о ледниках юго-восточной части Восточного Саяна (районы хр. Мунку-Сардык и пика Топографов). Исследовано 13 ледников общей площадью 5,1 км2. С помощью ГИС-технологий построена электронная карта ледников с атрибутивной базой данных. Ледники расположены в высотном диапазоне 2800-3490 м (Мунку-Сардык) и 2340-2950 м (пик Топографов), снеговая линия проходит на высоте 2540-3110 м, повышаясь к юго-востоку. За последние 160 лет (с конца малого ледникового периода) ледники существенно сократились: их площадь уменьшилась на 49%; концы ледников по длине отступили на 570 м, а по высоте - на 124 м. Анализ региональных климатических данных показал хорошую корреляцию темпов дегляциации с ростом летней температуры воздуха во второй половине XX в. В последнее десятилетие на фоне летнего похолодания и увеличения суммы твёрдых осадков наблюдаются более благоприятные условия для сохранения массы ледников.
Введение
Горные ледники — хорошие индикаторы климатических изменений, так как изменения условий аккумуляции и абляции (т.е. климата) сильно влияют на их размеры. Естественно, небольшие ледники быстрее реагируют на процессы глобального потепления, которые вызывают неуклонное сокращение площади ледников, что установлено, в частности, для отдельных горных районов внутренней Азии. Поэтому гляциологический мониторинг представляет собой важнейший способ индикации климатических изменений. Между тем для юга Восточной Сибири (хребты Кодар, Байкальский, Восточный Саян) данных о современном состоянии горных ледников недостаточно. Лишь недавно опубликовано несколько гляциологических работ по Кодару и Восточному Саяну [6, 9, 13, 17].
Восточный Саян относится к высокому нагорью, которое протянулось с северо-запада на юго-восток от левобережья р. Енисей до р. Иркут более чем на 1000 км и расчленено речными долинами на ряд хребтов. Наибольшие высоты (до 3490 м) отмечаются на юго-востоке Восточного Саяна, в верховьях рек Иркут и Ока. О современном состоянии ледников этого района сведений мало, хотя здесь часто бывают туристы. Последние сведения о ледниках Восточного Саяна относятся к 1950-60-м годам,
когда проводились работы по составлению Каталога ледников СССР [2, 11]. По данным последней каталогизации получены сведения о 107 ледниках, площадь которых составляет около 31,8 км2 [2]. Оледенение сосредоточено в трёх районах — северозападном, центральном и юго-восточном. Преобладают ледники малых размеров: лишь четыре из них имеют площадь более 1 км2. Ледники относятся к шести морфологическим типам: каровые, карово-долинные, долинные, присклоновые, висячие и котловинные. Каровые ледники составляют 55% общего числа ледников.
Цель нашей работы — обновить информацию о современном состоянии и изменении планово-высотных характеристик некоторых ледников Восточного Саяна с использованием космических снимков высокого разрешения, топографических карт, полевых материалов и опубликованных данных.
Районы и объекты исследования
Исследования вели на двух ключевых участках, представляющих собой локальные центры горного оледенения на юго-востоке нагорья, — хр. Мунку-Сардык и пик Топографов (рис. 1). Хр. Мунку-Сардык находится на крайнем юго-востоке Восточного Саяна, на границе России и Монголии, и его вершина (г. Мунку-Сардык, 3491 м) — самая
Рис. 1. Район исследования:
1 - реки; 2 - высочайшие вершины; 3 - государственная граница; 4 - горные хребты; 5 - озёра; 6 - метеостанции Fig. 1. Study area:
1 - rivers; 2 - highest peaks; 3 - national boundary; 4 - ridges; 5 - lakes; 6 - weather stations
высокая в Восточном Саяне. Пик Топографов (3089 м) расположен на границе Бурятии и Тувы. Это — один из высочайших массивов меридионального отрезка хр. Большой Саян.
В Восточном Саяне ледники хр. Мунку-Сардык стали исследовать раньше других. О ледниках, главным образом южного (монгольского) склона хр. Мунку-Сардык, в своих отчётах упоминали Г.И. Радде (1859 г.) и А.Л. Чекановский (1871 г.). Первые систематические исследования южного и северного ледников этого хребта выполнены С.П. Перетолчиным в 1896—1903 гг. [7]. Тогда были проведены инструментальные измерения высот и температуры, составлена подробная карта ледников, сделаны их качественные фотоснимки. По данным С.П. Перетолчина, на хр. Мунку-Сардык находится четыре ледника, общая площадь которых составляет 1,68 км2. Наиболее крупный из них — северный ледник главной вершины (ледник Пере-толчина), имеющий площадь 0,68 км2, спускается двумя потоками до высоты 2737 м; площадь южного ледника главной вершины — 0,4 км2. Ледник в верховьях р. Белый Иркут (ледником Радде), площадью 0,3 км2, спускается до высоты 2753 м. Позднее Е.В. Максимов оценил площадь ледника Перетолчина в 0,7 км2 [4]. В 1982 г. проводилась фототеодолитная съёмка этого ледника Р.М. Мухаметовым и было установлено, что ледник опустился до отметки
2860 м и площадь его составляет 0,53 км2. С 2005 г. исследования на ледниках хр. Мунку-Сардык вели сотрудники Института географии СО РАН имени В.Б. Сочавы [3, 8, 9]. Согласно их результатам, полученным с помощью GPS-измерений, ледник Перетолчина опускался до высоты 2880 м.
В отличие от ледников хр. Мунку-Сардык ледники массива пика Топографов изучены гораздо хуже. Сведения об этих ледниках, датируемые 1960-ми годами, приведены в нескольких работах [1, 11]. На пике Топографов расположены три самых крупных ледника Восточного Саяна, имеющие длину до 2,5—3 км и площадь 1,2—1,4 км2 каждый.
Климатические условия района исследований определяются особенностями общей циркуляции атмосферы и горным характером территории: зимой данная территория находится в зоне действия устойчивого сибирского антициклона (малооблачная и маловетреная погода с частыми приземными инверсиями); весной и осенью усиливается зональный перенос воздушных масс, увеличивается число циклонов с запада и северо-запада; летом широтный перенос ослабляется и преобладает малоградиентная область пониженного давления со слабыми ветрами. Иногда вдоль высотной меридиональной фронтальной зоны наблюдаются выходы циклонов с юга и юго-запада, которые вызывают обильные осадки.
Среднегодовая приземная температура воздуха составляет около —8 °C, на уровне 3000 м (высота изобарической поверхности 700 гПа) — около — 10 °C. Среднемноголетняя температура летних месяцев (июнь—август) на уровне 3000 м — около +2 °C. Максимум осадков (до 70% годовой суммы) приходится на три летних месяца. На распределение осадков сильно влияет рельеф. Наветренные западные и северо-западные склоны получают наибольшее количество осадков. В среднегорье Восточного Саяна количество выпадающих осадков составляет более 400 мм/год, в высокогорье — более 1000 мм/год (на метеостанции Оленья Речка — 1200 мм/год). На высоте более 2000 м твёрдые атмосферные осадки выпадают на протяжении десяти месяцев (сентябрь—июнь), хотя, по наблюдениям С.П. Перетолчина [7] и нашим, кратковременное выпадение снега и града возможно в любое время года.
Материалы и методы
Для картирования современных ледников мы использовали космические снимки Quick Bird (август 2006 г., разрешение 0,6 м) и WorldView-1 (июль—август 2008 г., разрешение 0,5 м); дополнительно — снимки Landsat-7 (сенсор ETM+, август 2001 г., пространственное разрешение 15-30 м), а также топографические карты масштаба 1:100 000 (издание 1981 г.) и 1:50 000 (издание 1992 г., состояние местности на 1978 г.). Снимки и карты привязывали в единой системе координат (проекция UTM, эллипсоид WGS-84). С помощью программы ENVI 3.4 сделана ортотрансформация снимков по модели SRTM с использованием десяти наземных контрольных точек. Для достижения максимальной «читаемости» границ ледников космические изображения при дешифрировании обрабатывались с помощью разных фильтров. Для снимка Landsat построены цветосинтезированные RGB-изображения (каналы 7-5-3), на которых достаточно хорошо дешифрируются поверхности, покрытые снегом, фирном и льдом, а также молодые отложенные морены [14]. Границы и морфологические элементы ледников векторизовались вручную в ГИС ArcView 3.2. с учётом рекомендаций, изложенных в работе [10]. Высотные отметки ледников определяли по модели SRTM 2000 г. (для района исследований размер ячейки в прямоугольных координатах 60 х 94 м по оси X и Y). Также использованы материалы GPS-съёмки ледника Перетолчина, выполненной в 2011 г. Все высотные отметки округляли до десятков. В ГИС
ArcView 3.2 была построена электронная (векторная) карта ледников с атрибутивной базой данных.
Точность определения линейных размеров ледника (площади S и длины L) связана с наличием двух потенциальных ошибок: 1) ошибки геопривязки (dSg, dLg); 2) ошибки картирования (дешифрирования) границ ледника (dSm, dLm), обусловленной наличием облачности, теней, моренных отложений и снежников. Кроме того, ошибка измерения длины ледника (особенно небольшого и без выраженного языка) часто связана с неясным положением его осевой линии. В нашем случае точность геопривязки оценивалась в 2 пкс для снимков Quick Bird и WorldView (т.е. ±1,0—1,2 м) и в 1 пкс для панхроматического снимка Landsat (±15 м). Значение dSg рассчитывалось через площадь буферной зоны (ширина 1—2 пкс, т.е. 1—15 м), построенной вдоль ледниковых границ. Для оценки погрешностей
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.