_Лёд и Снег • 2013 • № 2 (122)
Ледники и ледниковые покровы
УДК 551.324
Изменения оледенения северной части Срединного хребта на Камчатке
во второй половине ХХ в.
© 2013 г. А.Я. Муравьев, Г.А. Носенко
Институт географии РАН, Москва anton-yar@rambler.ru
Статья принята к печати 30 июля 2012 г.
Камчатка, Каталог ледников, космическая съёмка, сокращение ледников. Glacier inventory, glacier recession, Kamchatka, space survey.
По спутниковым снимкам ASTER, материалам Каталога ледников СССР и аэрофотоснимкам 1950 г. оценено изменение площадей ледников северной части Срединного хребта на Камчатке с 1950 по 2002 г. За это время площадь ледников здесь сократилась на 16,6%, а 36 ледников, представленных в Каталоге ледников СССР, на снимках ASTER не обнаружены. Более всего сократились ледники с ориентацией на юг и юго-восток. Сокращение ледников соответствует изменениям основных климатических факторов: в этот период средние летние температуры воздуха возрастали, а количество твёрдых осадков сокращалось.
Введение
Оледенение Камчатки существует в условиях благоприятного, ярко выраженного морского климата и приурочено, в основном, к областям современного и древнего вулканизма. В таких районах в результате больших высот вулканов и их открытости воздушным потокам влияние климата особенно отчётливо проявляется в балансе массы ледников и его изменениях, которые по сравнению с невулканическими регионами гораздо быстрее следуют за климатическими флуктуациями. Основные центры современного оледенения — Ключевская группа вулканов, Срединный хребет и Кроноц-кий полуостров — находятся соответственно в районах активных современных вулканов, позднеплейстоценовых потухших вулканов и невулканических гор.
Согласно недавним исследованиям, на Камчатке находится 448 ледников общей площадью около 905 км2 [6]. Более 80% занятой ими территории приходится на Срединный хребет и Ключевскую группу вулканов, что объясняется их большой высотой. Индекс океаничности, который учитывает годовую амплитуду температуры и количество осадков за гидрологический год, для отдельных районов Камчатки
отличается в 3—3,5 раза [2]. Дополнительный фактор, влияющий на режим ледников, — непосредственная близость к очагам современного вулканизма. Тем не менее, именно благодаря интенсивности и многообразию внешних факторов, наблюдения за эволюцией ледников Камчатки помогают исследовать происходящие в настоящее время изменения климата.
Изученность ледников, расположенных в названных районах Камчатки, и регулярность наблюдений на них неодинакова. Исторически основное внимание учёных привлекали ледники Авачинской и Ключевской групп, находящиеся под непосредственным влиянием активного вулканизма. Гораздо менее изучены ввиду их труднодоступности более интересные в климатическом отношении ледники Срединного хребта. В настоящее время информация о современном состоянии ледников этого района Камчатки практически отсутствует. Цель данной работы — восполнить пробел, возникший в последние десятилетия в исследованиях ледников Камчатки, а также определить интенсивность и тренды изменений ледников Срединного хребта на фоне общего сокращения ледниковых систем Северной Евразии.
/ ■ ' '
- •Щ-f mti
••"»С • Щ
,'•-,. •• -f " '
. * . .iv "л !
V . >
А, ' "i A/w
Охотское море
ж'-т ч.
W-4
Тихий океан
Район исследований
Район исследований охватывает северную часть Срединного хребта (п-ов Камчатка) от 57°15' до 59°10' с.ш. (рис. 1) и представляет собой цепь вулканов, высотой 1700—2600 м, которые сформировались в позднеплейстоценовое время. Они хорошо сохранились, чётко выражены в рельефе и слабо эродированы. Климатические условия района определяются особенностями атмосферной циркуляции над северо-восточной частью Охотского моря и над Беринговым морем. В зимний период здесь развивается антициклоническая деятельность, определяемая колымским гребнем Сибирского антициклона, а в остальное время господствует активная циклоническая деятельность, достигающая максимума в сентябре и октябре. Источники поступления осадков — Охотское и Берингово моря. Максимум выпадения осадков приходится на осевую зону Срединного хребта. На высоте 1500—1800 м годовая сумма осадков превышает 2000—2500 мм [7].
Преобладающая часть ледников приурочена к водоразделу Срединного хребта. Кроме того, на восточном склоне изолированный центр ледников представляет собой вершина Снеговая (вулкан Снежный). Пологие водораздельные про-
Рис. 1. Район исследований Fig. 1. Region under study
странства между вулканическими постройками заполнены перемётными ледниковыми комплексами, в которых от общего фирнового поля в противоположные стороны спускаются долинные ледники (Начикинский, Кевенэй, Гречишкина и др.). Большинство изолированных ледников занимают унаследованные от верхнечетвертичного оледенения ледниковые формы рельефа — цирки, кары и т.д. Экспозиции ледников определяются северо-северо-восточным направлением водораздела и наличием отрицательных форм рельефа, которые они занимают. Северная часть Срединного хребта по сравнению с другими районами Камчатки изучена слабо.
Первая экспедиция с целью комплексного изучения вулканов и ледников была организована Камчатским отделом Географического общества СССР летом 1964 г. Её основные результаты, опубликованные в отчёте, содержат общую характеристику обнаруженных там ледниковых форм [1]. Повторные гляциологические исследования в этом районе проводились на леднике Гречишки-на в 1979 г. и предусматривали геодезические измерения и балансовые наблюдения [7]. С тех пор других гляциологических исследований на ледниках Срединного хребта не проводилось.
Материалы и методы изучения
В работе использованы следующие материалы: четыре космических снимка ASTER (18.08.2002) с пространственным разрешение 15 м; аэрофотоснимки (АФС) августа 1950 г.; топографические карты масштаба 1 : 100 000; данные Каталога ледников СССР. Дополнительной информацией служили материалы наблюдений на ГМС Ключи и Усть-Воямполка с 1950 по 2006 г. (сайт ВНИИГМИ-МЦД: www.meteo.ru). Для определения современных границ ледников проведено дешифрирование орторектифицированных спутниковых снимков ASTER, зарегистрированных при обработке в архиве NASA в проекции WGS 1984 UTM Zone 57N (рис. 2).
Проверка точности регистрации снимков выполнена с использованием сети из 12 наземных контрольных точек (GCP), координаты которых предварительно определялись с помощью топографических карт масштаба 1 : 100 000. Величина среднеквадратичной ошибки (RMSEXJ) не превышала 14,2 м. Вклад этой ошибки в подсчёт площадей ледников оценивали путём построения буферной зоны вдоль границ ледников. Ширина зоны выбрана как половина максимальной величины RMSEXJ. Полученная величина ошибки зависит от размеров ледника и находится в диапазоне от 5,6 до 1,2% для ледников площадью от 0,5 до 30 км2 соответственно. Учитывая распределение исследуемых ледников по размерам, полученная нами ошибка составила порядка 2,7%.
Оцифровка границ ледников проведена вручную по синтезированным изображениям, созданным из трёх каналов ASTER, нм: 0,52—0,6; 0,63-0,69; 0,78-0,86. Для обработки использовали программные продукты ArcGIS 9.3, GlimsView и ENVI 3.4. Поскольку съёмка выполнялась в конце периода абляции, то погрешностью, обусловленной присутствием сезонного снежного покрова, можно было пренебречь. Ошибки дешифрирования границ ледников, связанные с наличием моренного покрова на их поверхности, приняты равными 1% по аналогии с результатами работ, проведённых ранее на ледниках Алтая [9]. Итоговая погрешность оценки площадей ледников составила 2,9%.
Результаты исследований
Полученные результаты дешифрирования границ ледников использованы для оценки изменений ледников Камчатки с 1950 по 2002 г. В качестве основного массива исходной инфор-
Рис. 2. Снимки ASTER (18.08.2002), зарегистрированные в проекции WGS 1984 UTM Zone 57N, и результаты дешифрирования границ ледников
Fig. 2. ASTER images (18.08.2002), registered in projection WGS 1984 UTM Zone 57N, and results of glaciers outline detection
мации взяты данные Каталога ледников СССР. Поскольку он создавался на основе неоднородных массивов данных (топокарты, нетранс-формированные аэрофотоснимки и наземные наблюдения на ледниках), возникла необходимость оценки заложенной в них погрешности. К сожалению, нам не удалось провести такую оценку в полной мере с использованием имевшихся в нашем распоряжении аэрофотоснимков августа 1950 г., так как остатки сезонного снежного покрова препятствовали качественному дешифрированию границ ледников и созданию статистически значимой выборки. Тем не менее, такая попытка была предпринята для двух самых крупных ледников этого района — Гречишкина и Слюнина (рис. 3). Для этого было выполнено трансформирование фрагментов
Рис. 3. Изменение положения границы языка ледника Слюнина: жёлтая линия — по данным ASTER, 2002 г.; красная линия — АФС, 1950 г. Fig. 3. Change of outline position of the Slunina Glacier:
yellow line — ASTER, 2002; red line — air photo, 1950
АФС, содержащих изображения языков ледников. Привязка аэрофотоснимков проводилась в программном пакете ArcGIS 9.3; основой служили орторектифицированные снимки ASTER. Среднеквадратичная погрешность совмещения снимков (RMSEXJ) составила 7,6 м. Сравнение полученных результатов с данными Каталога показало, что расхождение в площадях ледников составляет 2,2% для ледника Гречишкина и 0,7% — для ледника Слюнина. Эти цифры сопоставимы с аналогичными оценками, выполненными для Каталогов ледников Алтая и Тянь-Шаня, где ошибки не превышали 5% [4].
По данным Каталога ледников СССР, в районе, охваченном обработанными снимками, было 197 ледников, из которых 22 ледника к 2002 г. распались. При дешифрировании орторек-тифицированных снимков ASTER на северную часть Срединного хребта обнаружено 388 ледников. Из них 139 ледников соответствуют ледникам, отмеченными в Каталоге и сохранившим свою целостность; 59 — сегменты 22 распавшихся ледников; 190 — ледники, обнаруженные на спутниковых снимках, но не представленные в Каталоге. 36 ледни
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.