ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 3, с. 18-26
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ПОЛЯРНЫЙ ГОД
УДК 551.33
РЕКОНСТРУКЦИЯ ДИНАМИКИ БАЛАНСА МАССЫ СУБАРКТИЧЕСКИХ ЛЕДНИКОВ В XX СТОЛЕТИИ (НА ПРИМЕРЕ ЛЕДНИКА ЭНГАБРЕЕН)1
© 2007 г. В. М. Федоров
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 26.04.2005 г.
Для реконструкции баланса массы субарктических ледников предложена статистическая макроцир-куляционная модель, основанная на соотношениях среднегодовой продолжительности циркуляционных процессов в годы отрицательных и положительных отклонений показателей баланса массы ледника от среднего многолетнего значения в соответствующие циркуляционные сезоны. Применение модели позволило реконструировать показатели баланса массы ледника Энгабреен за период с 1900 по 1969 г., определить эпохи с различными тенденциями в динамике баланса массы и рассчитать их характеристики. На основании реконструированных рядов возможен вероятностный прогноз знака и величины отклонения значений показателей баланса массы для очередного года.
Ледники - элементы климатической системы. Изменение во времени баланса массы ледников в основном определяется сочетанием режимов осадкообразования и термического, связанных с динамикой циркуляционных процессов в атмосфере [5, 6, 8, 9, 12]. Такая динамика моделируется последовательным и закономерным чередованием циркуляционных сезонов и циркуляционных механизмов (ЭЦМ). ЭЦМ - типовой циркуляционный процесс, в течение которого в северном полушарии сохраняется географическое распределение барического поля определенного типа и направленность основных переносов воздушных масс [2, 3, 13, 15, 23]. С соответствующими ЭЦМ термическими режимами и режимами осадкообразования, таким образом, связана
1 Исследования проведены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 07-05-00134 и 07-05-939).
изменчивость показателей баланса массы ледников [7, 10, 11].
На Скандинавском полуострове расположена крупнейшая область современного оледенения континентальной Европы. В северной части этой области, в районе полярного круга расположен крупный ледник плато - Свартисен (второй по площади в регионе), питающий выводной ледник Энгабреен [1, 4], который был выбран в качестве объекта исследований.
Методика исследований. Исследовалась связь балансовых показателей ледника Энгабреен (Северная Норвегия) с динамикой элементарных циркуляционных механизмов в пределах циркуляционных сезонов. Применялась методика определения вклада ЭЦМ в отклонение от средних многолетних значений показателей баланса массы, которая в основном сводилась к следующему. Для имеющихся (за период 1969/70-1994/95 гг.)
Таблица 1. Пропорция циркуляционного вклада ЭЦМ в формирование отклонения аккумуляции от среднего многолетнего значения
Тип элементарного циркуляционного механизма (ЭЦМ) по Б.Л. Дзердзеевскому (1975) Распределение продолжительности ЭЦМ (сут) по годам с различным знаком аномалий аккумуляции Циркуляционный вклад ЭЦМ в формирование аномалии аккумуляции
>0 <0 >0 <0
общее ср. год. общее ср. год.
1а 59 4.54 34 2.62 0.63 0.37
16 55 4.23 63 4.84 0.47 0.53
2а 3 0.23 2 0.15 0.6 0.4
26 0 0 9 0.6 0 1
2в 4 0.31 2 0.15 0.67 0.33
3 33 2.54 18 1.38 0.65 0.35
4а 34 2.62 30 2.31 0.53 0.47
46 8 0.62 12 0.92 0.4 0.6
4в 2 0.15 12 0.92 0.14 0.86
5а 59 4.54 43 3.31 0.58 0.42
56 48 3.69 49 3.77 0.49 0.51
5в 29 2.23 14 1.08 0.67 0.33
5г 27 2.08 40 3.08 0.4 0.6
6 18 1.38 22 1.69 0.45 0.55
7аз 54 4.15 63 4.85 0.46 0.54
7ал 3 0.23 0 0 1 0
7бз 64 4.92 64 4.92 0.5 0.5
7бл 5 0.38 5 0.38 0.5 0.5
8а 34 2.62 83 6.38 0.29 0.71
8бз 36 2.77 41 3.15 0.47 0.53
8бл 0 0 9 0.69 0 1
8вз 26 2 48 3.69 0.35 0.65
8вл 2 0.15 4 0.31 0.33 0.67
8гз 25 1.92 80 6.15 0.24 0.76
8гл 5 0.38 2 0.15 0.71 0.29
9а 47 3.62 31 2.38 0.6 0.4
96 31 2.38 37 2.85 0.46 0.54
10а 47 3.62 92 7.08 0.34 0.66
106 22 1.69 46 3.54 0.32 0.68
11а 194 14.92 161 12.38 0.55 0.45
116 98 7.54 149 11.46 0.4 0.6
11в 53 4.08 101 7.77 0.34 0.66
11г 127 9.77 100 7.69 0.56 0.44
12а 82 6.31 85 6.54 0.49 0.51
12бз 93 7.15 145 11.15 0.39 0.61
12бл 15 1.15 15 1.15 0.5 0.5
12вз 66 5.08 61 4.69 0.52 0.48
12вл 4 0.31 3 0.23 0.57 0.43
12г 145 11.15 70 5.38 0.67 0.33
13з 534 41.08 330 25.38 0.62 0.38
13л 15 1.15 40 3.08 0.27 0.73
ВТ 0 0 0 0 0 0
Таблица 2. Пропорция циркуляционного вклада ЭЦМ в формирование отклонения абляции от среднего многолетнего значения
Тип элементарного циркуляционного механизма (ЭЦМ) по Б.Л. Дзердзеевскому (1975) Распределение продолжительности ЭЦМ (сут) по годам с различным знаком аномалий абляции Циркуляционный вклад ЭЦМ в формирование аномалии абляции
>0 <0 >0 <0
общее ср. год. общее ср. год.
1а 2 0.18 6 0.4 0.31 0.69
16 2 0.18 0 0 1 0
2а 61 5.55 72 4.8 0.54 0.46
26 54 4.91 73 4.87 0.5 0.5
2в 26 2.36 51 3.4 0.41 0.59
3 53 4.82 61 4.07 0.54 0.46
4а 3 0.27 0 0 1 0
46 86 7.82 80 5.33 0.59 0.41
4в 78 7.09 58 3.87 0.65 0.35
5а 0 0 7 0.47 0 1
56 0 0 0 0 0 0
5в 0 0 0 0 0 0
5г 0 0 10 0.67 0 1
6 29 2.64 52 3.47 0.43 0.57
7аз 0 0 0 0 0 0
7ал 17 1.55 23 1.53 0.5 0.5
7бз 0 0 0 0 0 0
7бл 30 2.73 25 1.67 0.62 0.38
8а 23 2.09 37 2.47 0.46 0.54
8бз 0 0 6 0.4 0 1
8бл 33 3 27 1.8 0.62 0.38
8вз 3 0.27 0 0 1 0
8вл 28 2.55 26 1.73 0.6 0.4
8гз 0 0 0 0 0 0
8гл 25 2.27 23 1.53 0.6 0.4
9а 46 4.18 117 7.8 0.35 0.65
96 31 2.82 15 1 0.74 0.26
10а 29 2.64 37 2.47 0.52 0.48
106 67 6.09 73 4.87 0.56 0.44
11а 5 0.45 7 0.47 0.49 0.51
116 0 0 0 0 0 0
11в 0 0 0 0 0 0
11г 0 0 15 1 0 1
12а 18 1.64 10 0.67 0.71 0.29
12бз 0 0 5 0.33 0 1
12бл 24 2.18 22 1.47 0.6 0.4
12вз 0 0 0 0 0 0
12вл 27 2.45 8 0.53 0.82 0.18
12г 0 0 3 0.2 0 1
13з 8 0.73 0 0 1 0
13л 409 37.18 702 46.8 0.44 0.56
ВТ 0 0 0 0 0 0
инструментальных рядов аккумуляции Бт абляции Б3 и баланса массы Бы [16-22] рассчитывались отклонения от среднего многолетнего значения. В результате были получены знакопеременные
функции, отражающие динамику балансовых показателей относительно среднего многолетнего значения. Для рассчитанных рядов по данным календаря ЭЦМ [3, 7] определялись продолжитель-
j_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I
Аккумуляция, мм в.э. 5000
4000
3000
2000
1000
0
Абляция, мм в.э. 5000
4000
3000
2000
1000
0
Баланс массы, мм в.э. 4000
3000
2000
1000
0
-1000 -2000
_i_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I
J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_L^J_I_I_I_I_I_I_I
0 2 4 \а ОО 0 2 4 \а 00 0 2 4
до до до до до д/
о m о о m ■Г") о о m
\а о о о о о 00 00 00 00 00 а\
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Годы
Рис. 1. Динамика балансовых показателей ледника Энгабреен за период с 1969/70 по 1994/95 г. 1 - инструментальные ряды, 2 - реконструированные ряды.
ности распределения ЭЦМ отдельно для лет с положительными и отрицательными отклонениями от среднего многолетнего за период циркуляционных сезонов предзимье-зима-предвесенье (для аккумуляции) и за летний циркуляционный сезон (для абляции). Далее для каждого балансового показателя рассчитывалась среднегодовая продолжительность (в сутках) отдельных типов ЭЦМ для лет с положительными и отрицательными отклонениями. Полагая, что связанные с отдельными ЭЦМ термические режимы и режимы осадкообразования вносят определенный циркуляционный вклад в формирование как положительных, так и отрицательных аномалий годовых значений балансовых показателей, рассчитывалась пропорциональность вклада каждого ЭЦМ
для аккумуляции и абляции (табл. 1, 2). Пропорция вклада - это выраженное в долях единицы (или в процентах) количественное соотношение вклада каждого ЭЦМ в формирование положительных и отрицательных аномалий балансового показателя. Полученный спектр пропорций циркуляционного вклада ЭЦМ в отклонение балансовых показателей от среднего многолетнего значения принимался за "ключ" для реконструкции балансовых показателей и баланса массы ледника Энгабреен. В качестве верификации "ключа" по полученным пропорциям вклада реконструировались ряды балансовых показателей за период инструментальных наблюдений (1969/701994/95 гг.). Рассчитанные в соответствии с пропорциональностью вклада аномалии продолжи-
Таблица 3. Значения абляции ледника Энгабреен и ее аномалий за период инструментальных наблюдений
Балансовый год Абляция, мм в.э. Отклонение от среднего многолетнего, мм в.э.
1969/70 3040 837
1970/71 2190 -13
1971/72 3290 1087
1972/73 1650 -553
1973/74 2590 387
1974/75 1570 -633
1975/76 1450 -753
1976/77 1200 -1003
1977/78 2990 787
1978/79 3220 1017
1979/80 3180 977
1980/81 1930 -273
1981/82 1430 -773
1982/83 1280 -923
1983/84 2780 577
1984/85 2490 287
1985/86 2450 247
1986/87 1630 -573
1987/88 4050 1847
1988/89 1450 -753
1989/90 2640 437
1990/91 2140 -63
1991/92 1410 -793
1992/93 2020 -183
1993/94 1530 -673
1994/95 1760 -443
тельности ЭЦМ по отдельным годам анализируемого периода (из 26 случаев в 25 для аккумуляции и в 23 для абляции) имели тот же знак, что и рассчитанные ранее отклонения годовых значений балансовых показателей от средних многолетних. Таким образом, тенденция вклада ЭЦМ с вероятностью 0.96 для аккумуляции и 0.88 для абляции соответствует формированию знака отклонения балансовых показателей. Полагая, что суммарная по модулю (за анализируемый период) аномалия вкладов ЭЦМ соответствует суммарной по модулю аномалии балансового показателя, были рассчитаны коэффициенты пропорциональности между ними. Умножением значений годовых отклонений ЭЦМ на коэффициент пропорциональности были получены реконструированные на основе пропорции вклада значения годовых отклонений балансовых показателей от среднего многолетнего. Алгебраическим сложением значений годовых отклонений балансовых показателей с соответствующими значениями среднего многолетнего были получены реконструированные значения балансовых показателей аккумуляции и абляции (рис. 1). Рассмотрим
применяемую методику более детально на примере исследования ряда абляции. Исходный ряд инструментальных значений по абляции и отклонения от среднего многолетне
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.