Лёд и Снег • 2014 • № 1 (725)
УДК 551.324.43
Баланс массы льда ледникового купола Беллинсгаузен в 2007-2012 гг. (о. Кинг-Джордж, Южные Шетландские острова, Антарктика)
© 2014 г. Б.Р. Мавлюдов
Институт географии РАН, Москва bulatrm@bk.ru
Статья поступила в печать 26 августа 2013 г.
Абляция, аккумуляция, баланс массы ледников, изменение климата, Субантарктика. Ablation, accumulation, climate change, glacier mass balance, Subantarctic.
Масс-балансовые измерения на ледниковом куполе Беллинсгаузен проводились в течение пяти летних сезонов 2007-2012 гг. и одного зимнего в 2011 г. Анализ полученных данных показал, что в 2007/08, 2008/09 и 2011/12 гг. баланс массы льда на куполе был отрицательным, а в 2009/10 и 2010/11 гг. - положительным. Высота границы питания в 2007/08 и 2008/09 гг. располагалась несколько ниже вершины ледникового купола (около 225 м над ур. моря), в 2009/10 г. она опустилась практически до уровня моря, в 2010/11 г. проходила на высоте 180 м над ур. моря, а в 2011/12 г. - около 220 м. Хорошая связь таяния снега и льда со средней летней температурой воздуха позволила восстановить условия таяния на куполе и баланс массы льда по данным метеостанции Беллинсгаузен за весь период наблюдений (1969-2011 гг.). Анализ полученных данных позволяет предположить, что в последние годы наметилась тенденция к похолоданию климата.
Введение
В связи с глобальным изменением климата важно знать, как реагирует на него оледенение в разных регионах мира. Один из интересных объектов — о. Кинг-Джордж, самый крупный остров в архипелаге Южных Шетландских островов Антарктики (рис. 1). Территория острова примерно на 95% покрыта ледниками, его оледенение чутко реагирует на любые изменения климата в этом регионе. В юго-западной части о. Кинг-Джордж, на п-ове Файлдс, на российской станции Беллинсгаузен есть метеостанция, наблюдения на которой начались в 1968 г. По данным метеостанции за 1968—2011 гг. температура повысилась приблизительно на 1 °С [11].
Мы проводили исследования на ледниковом куполе Беллинсгаузен, который находится в западной части о. Кинг-Джордж, в северо-восточной части п-ова Файлдс. С трёх сторон ледниковый купол заканчивается на суше (на высотах от 0 до 50 м над ур. моря), а на северо-востоке соединяется с другими ледниковыми куполами острова (см. рис. 1). Максимальная высота купола — 250 м, его размеры с юго-запада на северо-восток составляют 3 км, с юго-востока на северо-запад — 4 км. На востоке пологая поверхность купола (около 10°) становится довольно крутой (до 20°), а на краю купола местами формируется ледяной обрыв, высотой до 15—20 м.
Особенности накопления и таяния снега на ледниковом куполе исследовали специалисты ещё
первых Советских Антарктических экспедиций 1968-1970 гг. [4, 9]. По профилю, соединяющему юго-западную часть ледникового купола и его вершину (14 реек), измеряли толщину и плотность снега. На вершине купола находилась снегомерная площадка, размером 100 х 100 м, на которой было установлено 28 реек. Исследования показали, что снег вдоль профиля распределяется неравномерно, вне зависимости от абсолютной высоты места. В 1990-х годах исследования аккумуляции и абляции снега примерно по тому же профилю вели китайские учёные [21], они тоже не обнаружили высотной зависимости распределения снега на леднике. На ледниковом куполе также выполнялись геофизические работы [3, 8, 20 и др.] и изучалось таяние снега и льда [14].
Задача данного исследования — определить баланс массы льда на ледниковом куполе Беллинсгаузен и его изменчивость во времени. В качестве опорного объекта выбран ледниковый купол Беллинсгаузен, находящийся в 4 км от одноименной научной станции.
Методика работ
Для оценки особенностей залегания снежного покрова на всём ледниковом куполе в период максимума снегонакопления в начале ноября каждого года проводилась площадная снегомерная съёмка. Точки измерения располагались на субмеридиональных профилях с интервалом 250 м,
о -1-1-1-1- I ■----1-1-
й 400000 400500 401000 401500 402000 402500 403000
Рис. 1. Положение абляционных реек на ледниковом куполе Беллинсгаузен.
1 — нунатаки; 2 — абляционные рейки; на врезке показано положение купола на о. Кинг-Джордж; система координат UTM (21 зона)
Fig. 1. Position of ablation stakes on Bellingshausen Ice Dome. 1 - nunataks; 2 - ablation stakes; оп insert - position of King George Island; UTM coordinate system (21 zone)
профили отстояли друг от друга также на 250 м. В каждой точке три раза измеряли толщину снега (точность отсчёта ±0,5 см) и затем вычисляли среднее значение. Для каждой точки записывались координаты, абсолютная высота (по данным GPS) и толщина снега. Это позволило, используя программу SURFER, картографировать результаты измерений. Для оценки снегозапаса (см. http:// meteorologist.ru/zapas-vodyi-v-snezhnom-pokrove. html) ежегодно в начале ноября в снеге до ледяной поверхности проходились шурфы. В них с помощью стандартного снегомера ВС-43 измерялась плотность снега, а с помощью электронного термометра GTH-175 — его температура с точностью около 0,1 °С. В шурфах документировали структуру снега по стандартной методике.
Для измерения толщины снега на куполе использовали снегомерный щуп, длиной 290 см. Толщину снега измеряли вблизи абляционных реек, установленных нами на куполе Беллинсгаузен в начале ноября 2007 г., и по рейкам, ранее постав-
ленным германскими гляциологами (всего 29 реек, см. рис. 1). В начале ноября снег имеет максимальную толщину, отрицательную температуру, и наложенный лёд в его основании ещё не формируется. В тех случаях, когда рейка оказывалась погребённой снегом, его толщину измеряли в окрестностях точки, координаты которой определяли по GPS-данным. Абляционные рейки представляли собой деревянные или бамбуковые жерди, длиной от 2,3 до 3,5 м, их устанавливали в скважинах, глубиной 1 м. После вытаивания рейки её вновь забуривали в том же месте. Плотность снега измерялась у реек R1, R4, R8, R11 и EN через 7—14 дней.
Результаты наблюдений
Аккумуляция. Результаты измерений толщины снежного покрова приведены в табл. 1. Минимальная толщина снега (117,5 см) отмечена в ноябре 2008 г., а максимальная — в ноябре 2010 г. (193,7 см). В 2007—2009 гг. снег на ледниковом куполе Беллинсгаузен стаивал почти полностью, а в конце сезона абляции 2010 г. почти вся поверхность купола оставалась под снегом (средняя толщина снега по рейкам на конец сезона абляции составила 74 см). Поэтому максимальные значения толщины снега в ноябре 2010 г. связаны не с обильными снегопадами зимой этого года, а с суммированием толщины свежего снега с перелето-вавшим остатком. В 2011 г. этот процесс частично повторился. Из табл. 1 также видно, что средние значения толщины снежного покрова, полученные по результатам снегомерных съёмок и по данным измерения толщины снега у абляционных реек, почти совпадают; разница значений за период наблюдений не превышает 5%. Это означает, что для оценки толщины снежного покрова на ледниковом куполе Беллинсгаузен можно использовать лишь абляционные рейки.
По данным снегомерных съёмок на ледниковом куполе Беллинсгаузен были построены карты (рис. 2). На них видно, что к югу от вершины купола протянулась субширотная полоса, шириной до 700 м, с повышенной толщиной снега. Вероятно, эта полоса соответствует субширотной зоне трещин, которые начинают просматриваться в этой части купола при максимальном стаивании снега в конце сезона абляции. К северу и югу от этой полосы расположены полосы пониженной снеж-ности: к югу — шириной до 500 м; к северу — шириной 500—700 м. Пониженная снежность отмечается также в субмеридиональной полосе, шириной до 700—800 м, в северо-западной части купола. Есть
Таблица 1. Данные снегомерных съёмок на максимум снегонакопления на ледниковом куполе Беллинсгаузен в 2007-2011 гг.
Год Число точек снегосъёмки Толщина снега по снегосъёмке, см Коэффициент вариации Средняя плотность снега, г/см3 Число реек Толщина снега по рейкам, см Разность толщины снега, %
тт тах средняя
2007 204 80 > 290 160,0 0,30 0,409 12 152,0 5
2008 181 56 > 300 117,5 0,40 0,481 28 117,3 0,17
2009 152 58 > 290 170,7 0,33 0,469 29 161,8 5,2
2010 206 61 > 300 193,7 0,33 0,534 29 193,4 0,15
2011 208 58 360 169,84 0,46 0,512 29 166,52 1,95
Среднее — 62,6 > 308 162,35 0,36 0,481 — 158,2 2,5
и другие совпадения, позволяющие предположить, что эти полосы соответствуют особенностям структуры поверхности ледникового купола, которая, в свою очередь, определяется подлёдным рельефом.
К другой особенности накопления снега на ледниковом куполе Беллинсгаузен относится распределение снега вдоль краевых морен, опоясывающих купол с юга и запада. Почти во все периоды наблюдений толщина снега возрастала при приближении к моренам. Лишь в 2008 г. такой рост наблюдался не столь отчётливо. Скорее всего, это связано с особенностями выпадения и метелевого переноса снега на ледниковом куполе. Высотную зависимость накопления снега по данным снегомерных съёмок установить не удалось.
Для снежной толщи на ледниковом куполе характерно большое число ледяных прослоек, появление которых связано с многочисленными потеплениями в холодный период. Кроме того, отмечается утолщение этих прослоек в начале периода абляции из-за намерзания на них талых вод, поступающих с поверхности снега. Измерения в шурфах показали, что льдистость снежной толщи в отдельные годы может достигать 33% её толщины (в водном эквиваленте — в.э.). Эта льдистость во многом ограничивает перевевание снега на ледниковом куполе. По-видимому, меньше всего снег на куполе переметается в тёплые зимы.
Таяние снега и льда. Первые исследования таяния снега и льда на куполе Беллинсгаузен выполнены в 1968-1970 гг. [2, 4, 9]. Летом 1979/80 г. гляциологические исследования на куполе проведены Б.И. Втюриным [1], в дальнейшем эти процессы исследовали китайские (в 1985-1992 гг.) [21] и германские (в 1997/98 и 1999/2000 гг.) учёные [14]. Наши исследования охватывают пять летних сезонов — с 2007/08 до 2011/12 гг. В первые два сезона наблюдения покрывали не весь период абляции, но
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.