Шлеогляциодогия
УДК 551.583.7
Палеогляциологическая реконструкция оледенения и климата Высокой Азии* в эпоху последнего глобального похолодания в позднем плейстоцене
© 2010 г. И.М. Лебедева
Институт географии РАН, Москва igras@igras.geonet.ru
Статья принята к печати 28 июля 2009 г.
Альбедо, атмосферные осадки, граница питания, западная циркуляция, муссон, охлаждение атмосферы, температура лета.
Albedo, atmospheric precipitation, cooling of atmosphere, equilibrium line, monsoon, summer temperature, west circulation.
В реконструкции климата Высокой Азии в эпоху последнего похолодания главными предикторами служили древняя высота границы питания и её депрессия в сетчато-покровном оледенении горных стран, окружающих нагорья, где оно не было сплошным. Установлено, что общая аномалия температуры за июнь-август на широтах 40-30°, составлявшая -3,0 -f -4,0 °С, обязана нескольким факторам. Снижение температуры за счёт прецессионного уменьшения инсоляции было равно -1,5 -f -1,0 °С (по М. Миланковичу). Понижение температуры в результате тектонического подъёма в период разрастания оледенения до максимальных размеров составляло -0,5 -f -1,0 °С. Оставшиеся -1,0 -f -2,0 °С -результат охлаждения приледниковой атмосферы вследствие экспансии ледников с начала похолодания. Оно вызвало увеличение альбедо территории горных стран с современных 28 до 80 %. На нагорьях, где фирново-ледниковые поля занимали несколько больше половины их площади, общее альбедо возросло с 20 до 60 %.
Глобальное похолодание 19—24 тыс. лет назад (л.н.) — заключительный этап последней ледниковой эпохи — было самым сильным за весь четвертичный период [17]. По содержанию тяжёлого изотопа кислорода и дейтерия в ледниковых кернах Гренландии и Антарктиды установлено, что температура приледниковой атмосферы в июне и июле была на 8—10 °С ниже современной [17]. Обнаружена согласованность глубинных профилей изотопов этих и других элементов с колебаниями инсоляции Земли, обусловленными изменчивостью её орбитальных параметров [28].
В высоких широтах летнее похолодание, вызванное орбитальным фактором, испытывало «полярное усиление» [42]. Оно связано с понижением температуры ледниковой поверхности, выхолаживание которой за время полярной ночи не компенсировалось прогреванием в летнее время. Соответствующий рост альбедо до предельно высоких значений приводил к сокращению абляции и разрастанию ледниковых покровов. Они охлаждали приповерхностную атмос-
феру в несколько раз больше, чем первоначальный факгор. На 65° с.ш. сокращение инсоляции вызывало бы понижение температуры лишь на 3 °С [28].
В направлении низких широт доля летней инсоляции в годовой сумме постепенно сокращается. Её летняя сумма от Заполярья к субтропическим широтам возрастает мало, так как увеличение высоты солнца сопровождается уменьшением продолжительности дня. Однако годовой приток солнечной энергии здесь вдвое больше, чем в высоких широтах. Это объясняется ростом инсоляции в осенне-зимне-весенний период к югу, где больше не только высота солнца, но и продолжительность дня. В итоге, на современной высоте границы питания ледников возможная сумма летней инсоляции в высоких широтах составляет половину и больше её годовой величины, а в низких — не больше трети (табл. 1).
В эпоху максимального похолодания южнее 40—50° с.ш. оледенение возникало или разрасталось лишь в горных странах. Это свидетельствует об иных, чем в высоких широтах, условиях инсоляции,
*Название «Высокая Азия» впервые появилось в трудах Шлагенвейта в 1850-х годах [54]. В нём выразились две отличительные особенности региона — чрезвычайная высота и природно-климатическая индивидуальность как результат предельной орографической обособленности от окружающей территории. Название давно и широко используется в геологической и палеогеографической отечественной и зарубежной литературе, а также в некоторых гляциологических публикациях [10, 11, 46, 57].
Таблица 1. Возможная инсоляция ледников на высоте границы питания при полностью открытом горизонте и безоблачном небе в современных орбитальных параметрах Земли
Горная страна Широта, градусы Высота солнца в полдень 15-го числа h, градусы Средняя высота границы питания, м Сумма инсоляции, МДж/м2 Доля летней инсоляции в годовой сумме, %
июнь декабрь лето (VI, VII) год
Полярный Урал 68 45 0 1000 2400 4500 53
Центральный Кавказ 43 70 25 3800 2500 7100 35
Гиссаро-Алай 40 72 28 4000 2600 7600 34
Памирское нагорье 38 75 30 5000 2700 8000 34
Тибетское нагорье 35 80 32 6000 2700 8300 32
Высокие Гималаи 28 85 38 5000 2800 9100 31
к тому же на высотах с более прозрачными атмосферой и облаками.
Для выявления основных показателей горноледникового климата 19—24 тыс. л.н. мы обращаемся к оледенению в эту эпоху самого южного на континенте, обширного (3,5 млн км2 ) горного региона — к Высокой Азии. Здесь, на субтропических широтах, располагаются высочайшие горные хребты: Памиро-Алай, Гинду-куш, Каракорум, Гималаи, Сино-Тибетские горы,
Наньшань, Куньлунь. Они компактной цепочкой окружают Памирское и Тибетское нагорья (рис. 1).
Главные версии характера и размеров оледенения региона в эпоху максимального глобального похолодания
Первая версия была выдвинута в середине прошлого века К.К. Марковым и Р.Д. Забировым по отношению к северо-западному выступу Высокой Азии — Памиру [14, 27]. Впоследствии китайские
70° 80° 90° 100° 110° в.л
Рис. 1. Высокая Азия (в рамке) в Атласе снежно-ледовых ресурсов мира [1]:
1 - Западный Памир; 2 - Гиндукуш; 3 - Каракорум; 4 - массив Нанга-Парбат; Гималаи: 5 - Западные, 6 - Центральные, 7 -Высокие; 8 - горы Ньенчентангла; 9 - горы Хэнгдуаньшань; 10 - Наньшань; 11 - Западный Куньлунь; 12 - плато Чанг-Тан;
13 - Памирское нагорье; 14 - хребет Тангла; 15 - горы Поме; 16 - Сватский Кохистан Fig. 1. High Asia (within the frame) in the World Atlas of Snow and Ice Resources [1]:
1 - West Pamir; 2 - Hindu Kush; 3 - Karakoram; 4 - Nanga-Parbat massif; Himalayas: 5 - West, 6 - Central, 7 - High; 8 - Nynchen-tangla mountains; 9 - Hengduanbshan mountains; 10 - Nan Shan; 11 - West Kunlun; 12 - Chang-Tan plateau; 13 - Pamir highland;
14 - Tangla range; 15 - Pome mountains; 16 - Svat Kokhistan
исследователи установили, что и оледенение Куньлунь—Тибет—Гималайской части региона отвечает этой версии [50]. Другое видение последнего оледенения Высокой Азии предложено относительно недавно М.Г. Гросвальдом и М. Куле [10, 11, 46]. Обе версии примерно одинаково трактуют оледенение горных стран вокруг нагорий как покровное и сетчато-покровное. Расхождения касаются представлений о его характере на нагорьях. Несогласие связано с разным подходом к диагностике высотного положения нижнего края ледниковой системы.
По первой версии он отмечается хорошо сохранившимися конечно-моренными комплексами на высотах около 4000 м на Памирском и 5000 м на Тибетском нагорьях. Это означает, что широкие плоские речные долины и озёрные котловины, минимальная высота которых на Памире 3500 м, а на Тибетском нагорье 4000 м, не были закрыты ледниками, оставаясь каменистыми пустынями, поверхность которых летом нагревается до высоких положительных температур.
Вторая версия основана на диагностическом методе М. Куле, который индикаторами нижнего края оледенения считает мощные шлейфы флювио-гляциальных наносов, иначе — «краевые зандры». Такое убеждение появилось в результате его наблюдений на северо-востоке и юге Тибетского нагорья, в Наньшане и Центральных Гималаях, где эти образования находятся ниже древних конечных морен примерно на 1000 м. Отсюда следует, что снижение древней границы питания на переходной территории от нагорья к окружающим горным странам составляло 800—1200 м. Такие оценки были перенесены на основное пространство Тибетского нагорья — плато Чангтан. В этом случае должно было образовываться сплошное оледенение всего нагорья. Оно сливалось с оледенением окружающих горных стран в единый ледниковый покров [10, 46].
Обе версии как основа гляциоклиматической реконструкции весьма интересны. Однако вторая сложнее первой. Она требует обоснования столь же быстрого тектонического подъёма нагорий за период формирования оледенения, как и оротектонически активных периферийных горных стран. Другая трудность заключается в обнаружении таких мощных атмосферных потоков, которые образовывали бы 1000-метровую фирновую толщу, почти полностью перекрывающую горный рельеф нагорий. Существуют и другие проблемы климатической интерпретации ледникового покрова. Этим было обусловлено решение — вначале, путём реконструкции основных показателей, определить более доступный на современном уровне знаний климатический сценарий, отвечающий первой версии оледенения Высокой Азии.
Метод палеогляциологической реконструкции,
как и другие палеогеографические реконструкции, основан на принципе актуализма. Его суть по отношению к исследованиям истории развития природы Земли, вслед за Ч. Лайелем, сформулирована И.П. Герасимовым: процессы образования древних природных феноменов те же, что и формирующие подобные в настоящем. Примером может служить географическая зональность, которая в любую климатическую эпоху зависит от соотношения балансов тепла и влаги [9].
Метод палеогляциологической реконструкции разрабатывался В.Г. Ходаковым с участием автора этой статьи в 1970-х годах [21, 24, 37]. Он заключался в построении балансовых моделей отдельных древних горных ледников в заданных палеогеографическими исследованиями высотах их концов. На этой стадии разработки метода принималось, что величина атмосферных осадков была примерно равной современной. В ряде районов, например, на Восточном Памире, это подтверждалось палинологическими исследованиями М.М. Пахомова [7]. К общему объёму аккумуляции, рассчитанному по высотным зонам, подбиралась такая же величина абляции. Её определяли по формуле связи со средней летней температурой воздуха, опубликованной В.Г. Ходаковым в 1965 г. [38]. В точке пересечения высотного распределения объёмов аккумуляции и абляции обнаруживалась древняя высота границы питания и температура лета на ней.
Палеогляциол
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.