Лёд и Снег • 2015 • Т. 55 • № 3
УДК 551.324.3 doi:10.15356/2076-6734-2015-3-47-54
Колебания ледников Томич и Водопадный (Алтай) во второй половине XX - начале XXI в.
© 2015 г. С.Ю. Самойлова1, А.А. Шевченко1, Р.Т. Шереметов2, А.А. Коломейцев1
1Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул; 2Институт экологии человека СО РАН, Кемерово
bastet05@list.ru
Dynamics of glaciers Tomich and Vodopadny (Altai) for the second half of XX - beginning of XXI centuries
S.Yu. Samoylova1, A.A. Shevchenko1, R.T. Sheremetov2, A.A. Kolomeytsev1
institute ofWater and Ecological Problems, Siberian Branch of RAS, Barnaul; 2Institute of Human Ecology, Siberian Branch of RAS, Kemerovo
Статья принята к печати 12января 2015 г.
Климатические изменения, ледник, мониторинг, объём льда, топографическая съёмка.
Climate changes, glacier, ice volume, monitoring, topography survey.
Дана оценка динамики двух ледников Алтая - Томич (Катунский хребет) и Водопадный (Северо-Чуйский хребет) за период инструментальных наблюдений. Данные об изменении площади и объёма ледников с 1960-70-х годов до настоящего времени получены на основе архивных материалов: топографических карт, космических и радиолокационных съёмок, а также полевых исследований, выполненных авторами на этих ледниках в 2009-2011 гг. За исследуемый период площадь ледников сократилась на 19-25%, а объём - на 30-45%. Максимальная потеря льда произошла с середины 1990-х годов до настоящего времени. Установлена связь между интенсивностью ежегодной потери льда и средней летней температурой в ледниковой зоне Алтая.
Estimates of dynamics of two Altai glaciers Tomich (Katun Ridge) and Vodopadny (North Chuisky Ridge) for the whole period of instrumental observations are shown in the paper. Data on changes of the glaciers' areas and volumes were obtained from the topographic maps, satellite images and author's field researches performed in 2009-2011. During the period of observations (1952-2012), the glacier areas decreased by 19-25%, and the volumes by 34-45%, and the maximum loss of ice took place since the mid-1990s up to present time. The annual rate of the ice loss has been linked to the average summer air temperature over the glacier area of Altai.
Введение
Алтай — один из крупнейших районов современного оледенения Азии. К концу XX в. здесь насчитывалось 953 ледника общей площадью около 750 км2 [7]. Как и в других горных районах, на Алтае с середины XIX в. сокращаются длина, площадь и объём практически всех ледников. По данным [8], с середины XIX в. до начала XXI в. площадь и объём ледников здесь стали меньше соответственно на 21,7 и 22,4%. При этом за вторую половину XX в. площадь и объём ледников сократились соответственно на 7,1 и 10,1% [7]. В последние десятилетия во многих горных странах, в том числе на Алтае, отмечается повышение температуры воздуха [15].
Наиболее объективный и информативный показатель колебаний ледников — изменение их массы или объёма, которые можно определить с помощью ежегодных наблюдений за балансом ледника либо по изменению площади и высоты поверхности, полученному путём совмещения крупномасштабных топографических карт, составленных в разные годы. Начало системати-
ческих работ на ледниках Алтая связано с программой Международного гидрологического десятилетия (МГД, 1966—1975 гг.). Наблюдения за составляющими водного и ледового баланса, а также колебаниями ледников вели в опорных бассейнах: в верховьях рек Мульта, Актру и Аккем. По окончании МГД исследования продолжались под эгидой Международной гидрологической программы (МГП) и в рамках программы наблюдений за колебаниями ледников.
В соответствии с «Основными положениями по организации и проведению наблюдений за колебаниями ледников» [11] на Алтае выполнялись топогеодезические работы по III классу на трёх ледниках: 1) Водопадный (Северо-Чуйский хребет, бассейн р. Актру); 2) Малый Актру (Северо-Чуйский хребет, бассейн р. Актру); 3) Томич (Катунский хребет, бассейн р. Мульта).
Первая топографическая съёмка ледника Томич (1973 г.) была выполнена Р.М. Мухаме-товым — сотрудником Алтайской гляциологической экспедиции Томского государственного университета. Сгущение горизонталей проводилось на основании фототеодолитной съёмки,
Рис. 1. Местоположение объектов исследования Fig. 1. Study sites location
данные которой обрабатывались в МГУ под руководством Ю.Ф. Книжникова. C начала 1970-х и до 1990-х годов Р.М. Мухаметов аналогичным образом провёл съёмку 27 ледников Алтая. Материалы этих съёмок опубликованы [1, 2, 4, 5, 12]. В 2009—2010 гг. топогеодезические работы на леднике Томич выполнены сотрудниками Института водных и экологических проблем СО РАН и Алтайского государственного университета (г. Барнаул). В 2011 г. сотрудники Института водных и экологических проблем СО РАН (г. Барнаул) провели топогеодезические работы на ледниках бассейна Актру, в том числе выполнили съёмку ледника Водопадный. Имеющиеся материалы позволяют оценить динамику ледников Томич и Водопадный за период инструментальных наблюдений.
Объекты исследований и исходный материал
В работах [7, 8 и др.] отмечается, что сильнее всего сократились ледники в периферийных хребтах Алтая, где преобладают малые формы оледенения. За период инструментальных наблюдений небольшие ледники Алтая уменьшились на 20—40%, а некоторые из них исчезли совсем [4]. Ледники Томич и Водопадный — относительно небольшие по площади (около 1 км2), они рас-
положены в разных частях этой горной страны (рис. 1), имеют разный морфологический тип и неодинаковые условия снегонакопления и таяния.
Главная особенность климата, определяющая большое разнообразие условий существования ледников на Алтае, — внутриконтинентальное положение горной страны с преобладающим западным переносом воздушных масс, в результате которого сумма выпадающих твёрдых осадков при движении на юго-восток уменьшается. В соответствии с этим высота фирновой линии ледников увеличивается с 2200 м в хребтах Западного Алтая до 3200—3300 м на границе с Монголией, а абляция—аккумуляция на высоте фирновой границы уменьшается с 300 до 100 г/см2 [4, 12, 13].
Томич — каровый ледник, расположенный в Центральном Алтае, в Западном ледниковом узле Катунского хребта, в истоках р. Томичка (бассейн р. Мульта). Он имеет северо-восточную экспозицию, величина абляции—аккумуляции на высоте фирновой границы составляет 250 г/см2. Ледник залегает в двухкамерном цирке, большая его часть приурочена к правой части морфологического бассейна. Нижняя отметка ледника составляет 2200 м, верхняя — 2850 м. Фирновая граница проходит на высоте 2550—2600 м [12]. Современная площадь ледника, определённая по космическому снимку 2010 г., равна 1,25 км2. Топографи-
ческая карта ледника Томич 1973 г., построенная Р.М. Мухаметовым в масштабе 1:10 000, опубликована в работе [12] Повторные съёмки проводились им в 1983 и 1995 гг. Карты, характеризующие изменение поверхности ледника с 1973 по 1983 и с 1973 по 1995 гг., опубликованы в работе [4]. Оценка объёма ледника Томич выполнена С.А. Никитиным с помощью радиолокационного зондирования в 2000 г. [10].
Водопадный относится к ледникам плоских вершин, он находится в бассейне р. Актру, на северном склоне вершины Купол Трёх Озёр (юго-восточная оконечность Северо-Чуйского хребта, ледниковый узел Биш-Иирду). Фирновая граница проходит на высоте 3100 м. Величина абляции—аккумуляции на высоте фирновой границы составляет 100 г/см2 [3]. Современная площадь ледника равна 0,8 км2 (определена по космическому снимку 2011 г.). Ледник располагается в диапазоне высот 3060—3540 м. Самые старые мелкомасштабные карты района (1:25 000) датированы 1961 г. Они построены на основе топографической привязки аэрофотосъёмки, проводившейся с 1952 г. В 1978 г. Р.М. Мухаметов совместно с сотрудниками МГУ имени М.В. Ломоносова выполнил фототеодолитную съёмку ледников Малый Актру и массива Купол Трёх Озёр. Повторная съёмка проведена Р.М. Мухаметовым в 1983 г. Карты изменения поверхности ледника Водопадный с 1952 по 1978 г., с 1961 по 1978 г. и с 1978 по 1983 г. опубликованы в работе [4]. В 1978 и 1996 гг. под руководством С.А. Никитина проводилась радиолокационная съёмка этого ледника [3, 9].
Для определения площади обоих ледников использовались космические снимки RapidEye (мультиспектральные пятиканальные изображения с пространственным разрешением 5 и 6,5 м, формат GeoTiff) за 2011 г., LANDSAT (пространственное разрешение 15 м, формат GeoTiff) за 1996 и 2008-2010 гг., а также ASTER (пространственное разрешение 15 м, формат GeoTiff) за 2000 г.
Методика исследований
Для оценки изменений морфометриче-ских параметров ледников Томич и Водопадный за 2009-2011 гг. мы выполнили их топографическую съёмку, а также использовали геодезическую GPS-систему. Недавний опыт
использования подобных приборов на ледниках представлен в работе [6]. Топографическую съёмку ледниковой поверхности мы выполнили с помощью одночастотной (L1) геодезической системы Leica SR2G. При съёмке использовали два приёмника: один, в качестве базовой станции, выполнял съёмку на опорной точке в режиме STATIC, а с помощью второго, работающего в режиме KINEMATIC, измеряли координаты точек на поверхности ледника. При работе с подобными приборами в условиях высокогорья следует учитывать ряд факторов.
1. Для съёмки необходим устойчивый сигнал четырёх и более спутников, что в условиях высокогорья может вызвать определённые затруднения, поэтому предпочтительнее вести GPS-изме-рения на открытых площадках и в ясную погоду.
2. Съёмка ведётся только в той части ледника, где можно безопасно передвигаться. Так, на ледниках Томич и Водопадный съёмкой было охвачено около 7G% их поверхности, а на леднике Малый Актру съёмку поверхности ледника провести не удалось из-за многочисленных трещин, камнепадов и большой крутизны.
3. Для последующего корректного сопоставления данных съёмки с картами прошлых лет необходима привязка к опорным точкам в Балтийской системе высот, тогда как в GPS координаты и высоты определяют в системе WGS-S4.
Результаты измерений обрабатывались с п
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.