НАУЧНЫЕ №ШШШШ
Изучение стока материкового льда Восточной Антарктиды: первые результаты и перспективы
В.М. Котляков, М.Ю. Москалевский
Институт географии РАН, Москва
Статья поступила в редакцию 21 ноября 2005 г. Представлена членом редколлегии Ю.Я. Мачеретом
Систематизированы данные по стоку материкового льда и аккумуляции для нескольких ледосборных бассейнов Восточной Антарктиды, оценен их баланс массы.
Введение
Антарктический ледниковый покров, безусловно, — уникальный природный объект. Эта масса льда объемом около 25 млн км3, вполне сопоставимая с великими ледниковыми щитами прошлого, заключает в себе около 90% всех льдов Земли, или примерно 80% пресной воды нашей планеты. Поэтому вполне естественен интерес к состоянию Антарктического ледникового покрова не только со стороны ученых, но и экономистов и даже политиков, поскольку до сих пор не вполне ясно, как ведет себя ледниковый покров и каким будет его режим в ближайшие десятилетия — возможно, решающие для будущего человечества.
Ледниковый покров Восточной Антарктиды содержит около 70% общего объема антарктического материкового льда и во многом определяет состояние всего Антарктического ледникового покрова. Перед нами стоит задача оценить динамику стока материкового льда Восточной Антарктиды во второй половине ХХ в., начиная с данных Международного геофизического года (МГГ) — первых массовых инструментальных измерений скоростей течения и толщины льда в прибрежной зоне Антарктического ледникового покрова.
Исходные материалы
Начиная с открытия материка Антарктиды в 1820 г. назад Российской экспедицией под руководством Ф.Ф. Беллинсгаузена и М.П. Лазарева, интерес к Антарктическому ледниковому покрову никогда не ослабевал. Приблизившись к «матерому льду» Беллинсгаузен и Лазарев открыли крупные шельфовые ледники, впоследствии названные их именами.
Экспедициями Уэдделла (1822—1823), Дюмон-д'Юрвиля (1838-1840), Уилкса (1840), Росса (1841), Джерлаха (1898), Норденшельда и Ларсена (1902), Дригальского (1902), Скотта (1902 и 1912), Ширазе
(1911), Моусона (1912), Шеклтона (1908), Фильхнера
(1912), Амундсена (1912), Бёрда (1928-1841), Уилкин-са (1928), Элсуэрта (1933-1939) и др. были выполнены первые исследования шельфовых ледников, получены данные по положению края выводных ледников и определены границы некоторых ледоразделов.
Хотя экспедиции XIX и первой половины XX вв. не дали надежных массовых данных по стоку материкового льда, они позволили оценить масштабы процесса, заложили хорошую географическую и логистическую основу для проведения последующих исследований.
Первые массовые прямые и дистанционные инструментальные измерения толщины и скоростей течения льда в периферийной зоне Антарктического ледникового покрова были выполнены в период МГГ. Такой качественный скачок был предопределен самой идеей МГГ: использовать самые современные военные технологии, рожденные второй мировой войной, для изучения природы Земли. В свою очередь Международный геофизический год дал импульс целой серии национальных и международных проектов по изучению выводных ледников и ледяных потоков Антарктиды.
Надо понимать, что единовременное получение данных по такой большой территории крайне сложно даже сейчас. Поэтому первый период оценок стока материкового льда — 1960-70-е годы прошлого столетия — стал отправной точкой. Широкое развитие дистанционного зондирования в последнее десятилетие XX в. и особенно появление космических радарных изображений позволили уточнить положение линии налегания основных выводных ледников Восточной Антарктиды и получить достоверные данные о скоростях движения льда.
Ледосборные бассейны Восточной Антарктиды
За последние 50 лет накоплен значительный объем информации по исследуемой нами проблеме. В экспедиции первой половины ХХ в. получены первые данные о мощных ледниковых потоках, выносящих лед из центральных районов Антарктиды к морю. Но лишь после Международного геофизического года сформировались наши представления о размерах и границах основных дренажных систем: был определен главный ледораздел, разделяющий Восточную и Западную Антарктиду, нанесены на карту 12 основных ледосборных бассейнов (рис. 1а).
Последовавшие в течение 10—15 лет после МГГ гляциологические проекты принесли новую информацию о высотах поверхности центральных районов Антарктиды. Это позволило в конце 1970-х годов уточнить границы уже существующих и выделить ряд новых ледосборных бассейнов (рис. 1б). Все более поздние дополнения уточняют границы и соответственно площади этих бассейнов и позволяют выделить внутри уже существующих бассейнов более мелкие дренажные системы (рис. 1в). Мы называем ледосборные бассейны по их главному каналу (или каналам) стока.
В нашем исследовании получены оценки стока материкового льда для следующих ледосборных бассейнов Восточной Антарктиды (рис. 2): Ширазе (195,7 тыс. км2), Райнера (167,2 тыс. км2), Ламберта (953,7 тыс. км2), Денмена и Скотта (203,6 тыс. км2), Тоттена (547 тыс. км2), Пауэра и Фроста (355 тыс. км2), Мерца и Нинниса (253,7 тыс. км2), а также для бассейна Земли Виктории, основной сток которого проходит через выводные ледники Пристли, Ривеса, Де-вида, Моуссона и Маккея (265 тыс. км2).
Общая площадь изученных нами бассейнов составляет 2940,8 тыс. км2.
Оценки стока материкового льда Восточной Антарктиды
Систематизации и анализ данных по толщине и скоростям движения материкового льда в районе линии налегания позволили оценить современный сток
Рис. 1. Эволюция представлений о ледосборных бассейнах Антарктического ледникового покрова: а — 1950-60-е годы [9], б — 1970-80-е годы [20], в — 1990-е годы [28] Fig. 1. The development of the knowledge on Antarctic Ice Sheet drainage basins: а — 1950th-60th [9], б — 1970th-80th [20], в — 1990th [28]
Рис. 2. Изученные ледосборные бассейны: 1 — Ширазе (195,7 тыс. км2), 2 — Райнера (167,2 тыс. км2), 3 — Ламберта (953,7 тыс. км2), 4 — Денмена и Скотта (203,6 тыс. км2), 5 — Тоттена (547 тыс. км2),
6 — Пауэра и Фроста (355 тыс. км2), 7 — Мерца и Нинниса (253,7 тыс. км2), 8 — Земли Виктории (265 тыс. км2)
Fig. 2. Studied drainage basins: 1 — Shirase (195,7 thousand km2), 2 — Rayner (167.2 thousand km2), 3 — Lambert (953.7 thousand km2), 4 — Denman and Scott (203.6 thousand km2), 5 — Totten (547 thousand km2), 6 — Power and Frost (355 thousand km2),
7 — Mertz and Ninnis (253.7 thousand km2), 8 — Victoria Land (265 thousand km2)
материкового льда Восточной Антарктиды и его изменения за последние 25—30 лет (табл. 1).
Наши оценки современного материкового стока в основном удовлетворительно согласуются с известными данными и впервые получены по большинству бассейнов для 60-х — 70-х годов прошлого века. Как видим, во всех исследованных бассейнах сток льда в 1990-х годах возрос на 15—30% по сравнению с 1960-70-ми годами.
Оценки аккумуляции
Оценки аккумуляции сделаны нами для тех же периодов, что и оценки стока (1960-70-е и 1990-е годы) на основе обобщения данных, полученных в пе-
риод МГГ, в 70-е и 90-е годы прошлого столетия, с использованием материалов расчетов и моделирования [1, 2, 9—11, 15, 20, 29] (табл. 2). Приведенные цифры показывают рост аккумуляции за прошедшую четверть века.
Наши оценки аккумуляции в ряде случаев отличаются от известных ранее. Это связано с недостаточной точностью прежних данных по скоростям аккумуляции для одних и тех же районов Восточной Антарктиды, в ряде случаев с большим их разбросом. Кроме того, в прежних оценках аккумуляции принимались неодинаковые площади одних и тех же ледо-сборных бассейнов, что связано с неточностями в проведении границ бассейнов — как в ледораздель-ной области, так и в районе линии налегания.
Обсуждение результатов
Полученные данные позволили оценить аккумуляцию и сток материкового льда на подавляющей части ледникового покрова Восточной Антарктиды и их изменения в прошлом столетии. Суммарная годовая аккумуляция во всех изученных ледосборных бассейнах выросла от 303,8±24 км3 в 1965—1975 гг. до 424,9±17 км3 в 1991 — 1997 гг. Суммарный годовой сток для тех же бассейнов и временных интервалов увеличился с 223,8±24 до 295,5±2 км3 (рис. 3).
Таким образом, за прошедшие 25 лет в Восточной Антарктиде заметно возросла интенсивность процессов аккумуляции-абляции. На фоне некоторого увеличения прихода массы наблюдалось и увеличение расходной составляющей. В целом положительный годовой баланс массы исследованной территории в 1965—1975 гг. был равен 80,0±29 км3, а в 1991-2000 гг. — 129,4±21 км3.
Оценивая баланс массы нескольких ледосборных бассейнов Восточной Антарктиды на основе сравнения данных по аккумуляции и стоку материкового льда, мы понимаем некоторую условность полученного результата, поскольку, строго говоря, расходная часть баланса массы должна включать оценки поверхностного и подледного жидкого стока, испарение и пр. Однако в Восточной Антарктиде сток материкового льда составляет подавляющую часть убыли
Таблица 1
Сток материкового льда (км3/год) в отдельных ледосборных бассейнах Восточной Антарктиды
Ледосборный Площадь, Первый период Второй период Источники
бассейн тыс. км2 годы сток (1990-1997) сток
Ширазе 195,7 1969-1975 12,5±3 15,1±2 [7, 19, 25-28]
Райнера 167,2 1970-1975 10,2±2 14,9±1 [1, 2, 4, 13, 22]
Ламберта 953,7 1964-1975 39,5±8 57,5±6 [12-14, 23, 28, 30]
Денмена и Скотта 203,6 1961-1970 30,6±3 44,0±4 [2, 5, 6, 8, 13, 28]
Тоттена 547,0 1961-1975 52,1±10 66,5±7 [2, 5, 6, 13, 22, 28]
Пауэра и Фроста 355,0 1960-1973 33,8±6 38,3±4 [1, 2, 4, 6, 13, 24]
Мерца и Нинниса 253,7 1965-1970 35,2±7 41,7±4 [3, 5, 13, 22, 28]
Земля Виктории 265,0 1964-1974 9,9±2 17,5±2 [16-18, 28]
Таблица 2
Аккумуляция (км3/год) в отдельных ледосборных бассейнах Восточной Антарктиды
Ледосборный бассейн Первый период (1960-70-е годы) Второй период (1990-е годы)
Ширазе 18,6±4 28,2±3
Райнера 15,9±3 24,1±2
Ламберта 41,1±8 62,8±6
Денмена и Скотта 36,5±7 45,8±5
Тоттена 83,1±16 114,9±11
Пауэра и Фроста 54,0±11 74,6±7
Мерца и Нинниса 35,0±7 48,7±5
Земля Виктории 19,6±4 25,8±3
льда, поэтому полученные цифры, на наш взгляд, вполне характеризу
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.