УДК 551.435.4
К проблеме моделирования оледенения и интерпретации его следов в горах Сибири: взгляд с позиций научного наследия Л.Н. Ивановского
© 2010 г. В.С. Шейнкман, А.Н. Антипов
Институт географии СО РАН, Иркутск vlad.sheinkman@mail.ru
Статья принята к печати 21 июля 2009 г.
Ледник, морена, моделирование оледенения, элювий.
Eluvium, glacier, glacier modelling, moraine.
Рассматривается использование традиционных расчётных инструментов при моделировании оледенения и интерпретации его следов в горах Сибири. Анализ проводится на основе научного наследия Л.Н. Ивановского (одного из основателей Сибирской гляциологической школы) и дискуссий на Иркутском гляциологическом симпозиуме (сентябрь 2008 г.). Проанализированы основные тенденции интерпретации следов прошлого оледенения, рассмотрены типичные случаи проявления этих тенденций. Дискутируются некоторые концепции, ставящие под сомнение базисную часть учения Л.Н. Ивановского - теорию формирования моренного комплекса как главного свидетельства развития оледенения в прошлом. В статье затрагиваются кардинальные вопросы моделирования и реконструкции гляциальных обстановок в горах Сибири.
Введение
Любая модель оледенения, которая построена на основе оставленных им следов или расчётных характеристик, содержит элемент неопределённости. Когда расчётные характеристики основываются на результатах конкретных инструментальных наблюдений, а следы непосредственно связаны с современными экзогенными агентами, степень неопределённости минимальна. Однако в горах Сибири (здесь и далее — горное обрамление, охватывающее Сибирь с юга и востока), всё ещё малоизученных во многих отношениях, данных мониторинговых наблюдений на ледниках для последующего их ввода в модели мало. Вместе с тем имеются серьёзные ограничения в применении принципа актуализма для интерпретации следов былого оледенения, так как не все протекавшие в прошлом явления имеют современные аналоги, изученные на инструментальном уровне и отвечающие адекватным обстановкам. Тем более что оставленные оледенением следы, по которым выполняется его реконструкция, как правило, отделены от современности климатическими ритмами разной направленности, что осложняет интерпретацию данных.
Поэтому построения нередко абстрактны, а главными причинами расхождений во взглядах становятся не всегда тщательно проведённый анализ условий, в которых протекали события прошлого, и не всегда выверенный перенос характеристик существующих природных образований на реконструируемые объекты, особенно, если оставляемые разнотипными процессами следы похожи друг на друга. В Сибири обо всём этом не раз предостерегали основатель Сибирской гляциологической школы М.В. Тронов и его
последователь в области древнего оледенения Л.Н. Ивановский. Эти предостережения актуальны и сегодня, как актуально и обращение к их трудам.
Именно в трудах Л.Н. Ивановского [7, 8] заложен краеугольный камень современного подхода к толкованию следов былого оледенения в горах Сибири. Его научное наследие — базовое, поскольку основывается на исследованиях, вскрывающих главные закономерности развития природных льдов в регионе. Но сегодня накоплено немало противоречий, что связано с известным отрывом от конкретики. Наиболее ярко эти противоречия проявились на Иркутском гляциологическом симпозиуме. Он чётко выявил проблемы, стоящие перед наукой о природных льдах Сибири, которые требуют своего решения. В их числе — интерпретации следов былого оледенения и использование при его моделировании эмпирических формул расчёта гляциологических показателей. В последние годы по этому вопросу ведутся горячие дебаты, нашедшие отражение и на симпозиуме. Основным моментам споров и проблем и посвящена предлагаемая статья.
История вопроса
О неадекватном использовании в горах Сибири закономерностей, обоснованных альпийской научной школой, и необходимости учёта местной специфики говорили ещё первые исследователи этого региона. Л.Н. Ивановский писал в середине прошлого века: «Почти все исследователи Алтая сопоставляют этапы развития древнего оледенения с подобными же событиями в других горных странах. Часто такой недостаточно критический перенос схем из других стран укореняется и является источником ошибок.
Другая причина ошибок кроется в недостаточном учете условий и, прежде всего, ороклиматической базы оледенения...» [7, с. 19]. Это замечание относится к Алтаю, но его можно отнести и к горам Сибири, тем более, что последние представлены близкими по морфологии и истории развития горными сооружениями, которые находятся под влиянием, в общем, единых факторов континентального климата.
Приёмы, критикуемые Л.Н. Ивановским, были оправданы лишь до середины прошлого века, когда об особенностях режима сибирских ледников было известно совсем немного. Распространение на них закономерностей, установленных альпийской гляциологической школой, было естественным — другого теоретического инструмента в то время не было. В начале 1950-х годов такой подход стал критиковать М.В. Тронов [19], создавший основу для понятия специфики гляциальных процессов в горах Сибири. Эта основа существенно усилилась в 1957—1959 гг., когда начались работы по программе Международного геофизического года (МГГ), а затем и каталогизация ледников региона. Произошла переоценка взглядов — к этому времени Сибирская гляциологическая школа окрепла, а её представители выполнили ряд проектов по изучению природных льдов на всём протяжении гор Сибири.
Тем не менее, некоторые сибирские исследователи по-прежнему опираются в своих построениях на классическую альпийскую школу, не принимая в расчёт специфики гор Сибири и даже не ссылаясь на достижения существующей почти полтора века Сибирской гляциологической школы.
Суть проблемы и ее обсуждение
На наш взгляд, суть проблемы заключается в следующем. Во-первых, сократился объём исследований на горных ледниках Сибири, особенно в её восточной части, после завершения работ по составлению Каталога ледников СССР, тогда как ледниковые процессы в обстановке холодного, резко континентального климата, господствовавшего здесь на протяжении всех этапов четвертичного оледенения (а не альпийско-европейские формы оледенения), объективно могут быть сопоставлены по условиям развития с потоками льда, формировавшимися в горах Сибири в плейстоцене.
Во-вторых, несмотря на большой опыт изучения гор Сибири, до сих пор ещё не стало привычкой ставить на первый план такую важнейшую доминанту в развитии ледников, как формирование их на фоне многолетнего промерзания горных пород. Большинство даже современных ледников лежит на многолет-немёрзлых породах, и лишь под их концевой частью формируются субгляциальные талики [9, 11, 13—15, 22, 27, 28]. Существуя в таких условиях, ледники в
результате становятся своеобразным компонентом криолитозоны, тесно связанным с криогенными льдами через процессы тепло- и массообмена. Обретённая таким образом специфичность оледенения особенно проявлялась в ходе былых событий плейстоцена, протекавших при существенном понижении температуры и соответствующем разрастании ареала многолетнемёрзлых пород [21, 23, 28].
В-третьих, итоговые монографии с результатами глубокого изучения холодных ледников и связанных с ними криогенных льдов Восточной Сибири вышли в свет 1960-80-е годы небольшими тиражами. Последняя из них — важнейшая для понятия закономерностей развития холодных ледников сводка М.М. Корейши [9] — опубликована в 1991 г. тиражом 500 экземпляров и не всегда доступна широкому кругу исследователей.
Сегодня наметилась определенная тенденция к выходу из этой ситуации. Некоторые ледники Восточной Сибири периодически посещаются исследователями и возвращаются в круг объектов непосредственного изучения. Однако образовавшийся в последние два десятилетия пробел пока не восполнен; появилась тенденция к упрощенным решениям, с применением расчётных гляциологических формул, но без обращения к необходимым схемам процессов оледенения. Стоит напомнить, что развитые в горах Сибири на фоне многолетнего промерзания горных пород гляциальные процессы и созданные ими формы рельефа и отложения формировались в условиях резко континентального климата, порождающего одновременно и ледники, и льды криолитозоны.
Использование эмпирических формул
На симпозиуме весьма вольно оперировали широко известной формулой Ходакова—Кренке [20]. В период её создания она считалась универсальной, но не следует забывать, что эта формула — эмпирическая. Для расчёта летней абляции в ней заложен радиационный баланс трёх основных месяцев тёплого времени года. Там, где летом таяние ледников в основном зависит от солнечного тепла и существенно не осложняется автохтонными процессами в толще льда, использование формулы без изменений оправдано. Но если ледники расположены в криолитозоне, то их летний тепловой баланс зависит и от других факторов, главный из которых — препятствующий абляции холод, накапливаемый ледниками в течение продолжительной зимы. В тёплый сезон он приводит к ледяному питанию, что обязывает вносить в расчёты по формуле Ходакова—Кренке существенные коррективы.
В отмеченных условиях солнечное тепло сначала тратится на таяние поверхностных слоёв льда и лишь затем — на таяние обнажающихся слоев новообразованных льдов конжеляционного ряда, формирую-
щихся за счёт повторной фиксации влаги на поверхности ледников (классификация льдов здесь и далее по [26]). Ледники в данном случае находятся не в изотермическом состоянии, а охлаждены существенно ниже 0 °С: талая вода стекает с них не полностью — значительная её часть замерзает вторично. Как следствие — коэффициент таяния ледников существенно меньше, и для таких условий необходима коррекция формулы Ходакова—Кренке.
Сложность состоит в том, что тестирование корректирующих коэффициентов для таких формул требует данных по балансу массы ледников, которых в горах Сибири совсем немного. Расчёты баланса массы регулярно ведутся только на Алтае. Здесь уместно привести имеющиеся цифры по Верхояно-Колымской стране. На её ледниках аккумуляция, рассчитанная по формуле Ходакова—Кренке без поп
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.