научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОЩАДИ И ОБЪЁМА ЛЕДНИКОВ ГОРНОГО АЛТАЯ (РОССИЯ) С СЕРЕДИНЫ ХХ В. ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКИХ СЪЁМОК Геофизика

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОЩАДИ И ОБЪЁМА ЛЕДНИКОВ ГОРНОГО АЛТАЯ (РОССИЯ) С СЕРЕДИНЫ ХХ В. ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКИХ СЪЁМОК»

Лёд и Снег • 2014 • № 2 (126)

Ледники и ледниковые покровы

УДК 551.324

Изменение площади и объёма ледников Горного Алтая (Россия) с середины ХХ в.

по данным космических съёмок

© 2014 г. Г.А. Носенко, С.А. Никитин, Т.Е. Хромова

Институт географии РАН, Москва gnosenko@gmail.com

Glacier area and volume changes in the Mountain Altai (Russia) since the mid-twentieth century

from space imagery data

G.A. Nosenko, S.A. Nikitin, T.E. Khromova

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow

Статья принята к печати 25марта 2014 г.

Горный Алтай, космические снимки, сокращение ледников.

Altay Mountains, shrinkage of glaciers, space images.

Рассматривается изменение площади и объёма ледников Горного Алтая с начала каталогизации ледников СССР по настоящее время. Для оценки изменений площади ледников использованы данные Каталога ледников СССР и космические снимки со спутников CORONA, ALOS PRISM, Landsat и ASTER. К 2008 г. ледники Катунского, Северо- и Южно-Чуйского хребтов потеряли 172,4 км2 площади, или 27,4%. Суммарное сокращение объёма ледников составило 8,9 км3. Объёмы ледников вычислены с помощью корреляционных зависимостей, полученных по данным полевого радиолокационного зондирования алтайских ледников. Сравнение космических снимков 2004 и 2012 гг. с данными середины прошлого века позволило сделать вывод об увеличении скорости сокращения площади ледников в последнее десятилетие в 1,5-2 раза.

The paper examines changes in the area and volume of the Katun river basin glaciers, North and South Chu glaciers of the Altai Mountains since the beginning of the USSR glaciers inventarization to the present. For this purpose, we used USSR Glaciers Inventory data, space imagery - CORONA, ALOS PRISM, Landsat and ASTER. In total, glaciers have lost 172.4 km2 (27.4%) of its area.

Ледники отступают во многих горных районах мира, однако вопрос о повсеместном сокращении оледенения до сих пор нуждается в подтверждении, поскольку есть ещё неисследованные районы и существует вероятность, что где-то возможны условия, при которых данный процесс не столь очевиден. Поэтому в настоящее время в разных ледниковых районах планеты продолжаются сбор и накопление информации о современном состоянии ледников и происходящих в них изменениях. Продолжающиеся на немногочисленных тестовых ледниках натурные наблюдения играют важную роль для подтверждения существующих трендов, но они не позволяют судить о состоянии ледниковых систем в целом на региональном уровне. Космические снимки, которые в настоящее время широко используются в гляциологических исследованиях, восполняют недостаток информации. Наши предыдущие работы [9, 13] охватывали восточную часть Горного Алтая — Северо- и Южно-Чуйские хребты. С появлением новых снимков мы

получили возможность выполнить исследования для района Катунского хребта и оценить изменения для всей территории Горного Алтая (рис. 1). Мы использовали космические снимки ASTER, ALOS PRISM, CORONA и Landsat, а также данные Каталога ледников СССР.

Район исследований

Горный Алтай — самая высокая часть Алтае-Саянской горной системы. Основная особенность рельефа — сочетание обширных поверхностей выравнивания с высокогорным рельефом альпийского типа. В центральной его части горные хребты и массивы поднимаются до 3000—4000 м. Здесь отмечаются многочисленные и разнообразные формы современного оледенения. Для Центрального Алтая характерно оледенение альпийского типа с преобладанием долинных и карово-долинных ледников с обширными крутопадающими фирновыми бассейнами и менее крутыми ледниковыми языками, расположенными на днищах древних цирков и

Рис. 1. Район исследований — ледники Горного Алтая на космических снимках Fig. 1. Research area - Glaciers of Gorny Altai on satellite images

трогов. Ледники по территории распределены неравномерно и группируются вокруг наиболее высоких горных вершин и массивов [1, 5, 6, 11].

Климат Алтая определяется тремя основными факторами: 1) положением в умеренных широтах Северного полушария (49-52° с.ш.); 2) господством западного переноса воздушных масс с Атлантики; 3) влиянием в зимнее время мощного азиатского антициклона с малооблачной морозной погодой. Средние летние температуры воздуха на метеостанции (ГМС) Аккем (2050 м) составляют 8,2 °С. Среднегодовые суммы осадков на ГМС Кара-Тюрек, Аккем и Актру, расположенных ближе всего к ледниковой зоне, составляют 470-540 мм. Количество осадков уменьшается с запада на восток. Высота границы питания на ледниках возрастает с 2200 до 3200 м. По расчётам [4], аккумуляция на высоте границы питания ледников уменьшается с 400 до 100 г/см2.

Используемые данные и методы обработки

Предварительный анализ имеющихся материалов космической съёмки на территорию Ка-тунского хребта показал, что её единовременное 100%-е покрытие обеспечивают космические снимки CORONA (сентябрь 1968 г.) с геометрическим разрешением 3 м и ALOS PRISM (13 августа 2008 г.) с разрешением 2,5 м. Поэтому они были исполь-

зованы при создании двух разновременных слоёв границ ледников — 1968 и 2008 гг. — для оценки изменений, произошедших за этот период. Съёмки ASTER 2000—2012 гг. охватывали всю территорию, но не обеспечивали её единовременное покрытие. Поскольку они уже прошли предварительную обработку в архиве NASA LP DAAC (Land Processes Distributed Active Archive Center), где были орторек-тифицированы в картографической проекции UTM WGS 84, мы применяли эти изображения в качестве основы для трансформирования и совмещения разновременных снимков CORONA, ALOS PRISM и Landsat, а также источника получения дополнительной информации о состоянии ледников.

Векторизация границ ледников выполнена вручную с использованием программы GLIMSView по чёрно-белым панхроматическим снимкам ALOS PRISM и CORONA. Съёмка проведена в безоблачную погоду в конце периода абляции до начала выпадения нового снега, поэтому погрешностями дешифрирования, обусловленными влиянием облачности и сезонного снежного покрова, можно пренебречь. В тех случаях, когда дешифрирование границ ледников осложняли тени от горного обрамления, применялась функция выравнивания контраста программы ENVI 4.3. При определении положений ледоразделов (особенно для ледников массива горы Белуха) использовалась цифровая мо-

- б -

Таблица 1. Сокращение ледников Катунского хребта в зависимости от их площади с 1952 по 2008 г.

Площадь ледника, км2 ¿W км2 ¿W км2 ¿ж^ км2 S1952 - S2008, км2/% S1968 - ¿Ж^ КМ2/% Число ледников

0,5-1 47,9 39,7 29,4 18,5/38,6 10,3/25,8 57

1-2 59,5 46,7 35,8 23,7/39,8 10,8/23,2 34

2-5 68,5 64,3 51,9 16,6/24,2 12,3/19,2 18

> 5 62,8 73,3 67,79 -5,0/-7,9 5,5/7,5 6

Итого 238,7 223,9 185 53,7/22,5 38,9/17,4 115

< 0,5 42,8 40,6 22,9 19,9/46,5 17,7/43,5 206

Всего 281,5 264,5 207,95 73,6/26,1 56,6/21,4 322

дель рельефа ASTER GDEM V2. Величина погрешности RSME^y при совмещении ALOS PRISM и ASTER не превышала 6,7 м. Ошибка при оцифровке положений границ ледников, обусловленная погрешностью сорегистрации, составила ±3,3%. Аналогичная погрешность при совмещении снимков CORONA и ASTER равна ±3,6%. Ошибка, обусловленная субъективным фактором, принята равной ±1,7% с учётом опыта предыдущих работ [9, 12].

На поверхности ледников Горного Алтая широко распространён моренный покров. На отдельных ледниках его площадь колеблется от 3 до 20% и может быть причиной ошибок, возникающих при определении положения их границ. Выполненное нами ранее сравнение результатов дешифрирования границ ледников по снимкам ASTER и данным наземных измерений показало, что наличие моренного покрова дополнительно вносит ±0,3% в погрешность при оценке изменений площадей ледников [10]. С учётом более высокого пространственного разрешения снимков CORONA и ALOS PRISM можно принять эту величину как максимально возможную. В результате, с учётом погрешности от совмещения со снимками ASTER, итоговая величина среднеквадратичной погрешности при подсчёте площадей составила ±3,7% для снимков ALOS PRISM и ±4,0% для снимков CORONA.

Данные Каталога ледников СССР использовались в качестве исходной информации для количественной оценки изменений ледников Горного Алтая за полувековой период. Оценку величины погрешности при сравнении данных Каталога с результатами обработки космических снимков ранее мы выполнили на примере ледников Северо- и Южно-Чуйского хребтов. Она не превысила 5,8% [12]. Для анализа изменений климатических условий использовались ряды наблюдений среднемесячных температур и осадков за последние десятилетия на ГМС Кара-Тюрек (2600 м), Аккем (2050 м) и Актру (2025 м).

Результаты и обсуждение

Оценка изменений площади ледников. По данным Каталога ледников СССР, при составлении которого использовались аэрофотоснимки 1952 г., на Катунском хребте зафиксировано 336 ледников общей площадью 281,5 км2 (без учёта ледников меньше 0,1 км2) [3]. Результаты дешифрирования снимков CORONA показали, что к 1968 г. число ледников сократилось до 322. При этом 14 ледников суммарной площадью 2,1 км2 исчезли, а площадь оставшихся сократилась до 264,6 км2. К 2008 г., по результатам обработки снимков ALOS PRISM, на Катунском хребте осталось 313 ледников общей площадью 208 км2 (ещё девять ледников суммарной площадью 1,36 км2 на снимках не обнаружены). Таким образом, если использовать данные Каталога, то с 1952 по 2008 г. площадь всей ледниковой системы Катунского хребта сократилась на 73,3 км2 (26,1%). Вклад каждого конкретного ледника в эту цифру зависит от его размеров. Для оценки этого вклада подсчитано распределение сокращения по пяти группам ледников (табл. 1).

В пределах исследуемой территории наблюдается значительная изменчивость в отступании ледников (вплоть до полного исчезновения) в зависимости от их морфологического типа, размера и локальных особенностей условий питания. Как уже отмечалось, вклад ледников разных размеров в общую величину сокращения оценён по группам, для каждой из которых определено сокращение в км2 и %. Из табл. 1 и рис. 2 видно, что максимально сократились ледники, относящиеся к группе с площадью менее 0,5 км2 (43,5%), минимально — к группе

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»