УДК 551.324
Современные изменения горных ледников на южном склоне Джунгарского Алатау
© 2014 г. А.Л. Кокарев, И.Н. Шестерова
Институт географии Министерства образования и науки Республики Казахстан, Алматы
kokarev60@mail.ru
Present-day changes of mountain glaciers on the southern slope of the Dzhungarian Alatau range
A.L. Kokarev, I.N. Shesterova
Institute of Geography, Ministry of Education and Science, Almaty, Republic of Kazakhstan
Статья принята к печати 19 июня 2014 г.
Геоинформационные системы, космические снимки, ледниковые системы, оледенение, прогноз деградации оледенения, Джунгарский (Жетысу) Алатау.
Dzhungarian (Zhetysu) Alatau, forecast of glaciers degradation, geoinformation systems, glacial systems, glaciation, space images.
Оледенение южного склона Джунгарского (Жетысу) Алатау на 2011 г. оценено по результатам оперативных космических съёмок сенсорами Landsat 7 ETM+ с применением цифровых моделей рельефа (ASTER GDEM). Определены морфологические характеристики ледников, современных моренных комплексов и приледниковых озёр. Для оценки изменения оледенения использованы данные этой ледниковой системы из Каталогов 1956, 1972, 1990 и 2000 гг. По состоянию на 2011 г. в Южной Джунгарии зарегистрировано 500 ледников с общей площадью открытой части 120,1 км2. Общая площадь морен составила 105,6 км2, а объёма открытого льда - 4,6 км3. На территории Южной Джунгарии установлено 190 приледниковых озёр суммарной площадью 6,0 км2, из них 19 озёр относятся к особо прорывоопасным (их общая площадь 2,5 км2). За 55 лет площадь оледенения Южной Джунгарии сократилась на 47,4%, что в среднем составило 0,86% в год. В последние годы темпы деградации значительно снизились по сравнению с более ранними периодами. На основе выявленных тенденций дан прогноз изменения площади оледенения Южной Джунгарии до конца текущего столетия.
Glacierization of southern slope of the Dzhungarian Alatau range as of 2011 was estimated using results of cosmic surveys by the Landsat 7 satellite (sensor ETM+) and digital models of the relief (ASTER GDEM). Data from Glacier Inventories of 1956, 1972, 1990, and 2000 were also used for this estimation. For the last 55 years the glacierization area in the Southern Dzhungaria was reduced by 47.4%, Changes the glacierization area of South Dzhungaria are predicted up to end of current century.
Введение
Дефицит водных ресурсов считается одной из наиболее актуальных проблем для стран с засушливым климатом, а для многих регионов Центральной Азии таяние горных ледников — один из основных источников пресной воды в летний период. Продолжающаяся деградация оледенения в результате изменения климата создаёт новые проблемы для населения и экономики этого региона. И здесь очень важен гляциологический прогноз, который делается на основе мониторинга ледников [7]. Под гляциологическим мониторингом понимается система повторных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния ледников, а также выяснение их роли в изменениях природной среды. Данная работа служит продолжением регионального мониторинга ледниковой системы Южной Джунгарии [1, 2, 4, 5].
Результаты исследования оледенения южного склона Джунгарского Алатау отражены в первом Каталоге ледников СССР [13]. Бассейны крупных рек Хоргос и Усек и более мелких — Чижин, Тыш-кан и Бурхан занимают западную часть Южного Центрального хребта (Токсанбай) Джунгарского Алатау и хребты Тышкантау и Итчеку (рис. 1, а). Протяжённость Южного Центрального хребта с
запада на восток в пределах границ данного района достигает 112 км. Оледенение здесь распространено в пределах 44°30'-44°50' с.ш. и 79°25'-80°30' в.д. Современная оро- и гидрографическая сеть бассейнов рек, расположенных на южном склоне Джунгарского Алатау, определяется особенностями тектонического строения хребта — системой горстов и грабенов широтного простирания, а также историей развития эрозионной сети, которая формировалась вразрез простиранию основных тектонических разломов. В своих истоках реки имеют сильно разветвлённую гидрографическую сеть, но затем, собираясь в один общий поток, прорываются через систему широтных хребтов-горстов и выходят на предгорную равнину [13].
Этапы мониторинга и методы исследования
Основой для определения морфометриче-ских характеристик горно-ледниковых систем служит первая аэрофотосъёмка Джунгарского Алатау, выполненная в 1956 г. Материалы этой съёмки легли в основу первого Каталога ледников бассейнов рек Хоргос и Усек, составленного П.А. Черкасовым [13]. На основе новых топографических карт масштаба 1:25 000 и данных аэрофотосъёмки 1972 г. П.А. Черкасов составил
Рис. 1. Орогидрографическая схема южной части Джунгарского Алатау (а) и фрагмент карты оледенения по состоянию на 2011 г. (б):
1 - ледники; 2 - современные морены; 3 - озёра; 4 - вершины; 5 - хребты; 6 - реки; 7 - государственная граница с КНР до 1994 г.; 8 - современная государственная граница с КНР; 9 - номера ледников и их названия, в скобках — номера ледников в 1956 г. Fig. 1. Geographical scheme of the southern part of Dzhungarian Alatau (a) and fragment of map of glaciation for 2011 (б): 1 - glaciers; 2 - recent moraines; 3 - lakes; 4 - tops; 5 - ranges; 6 - rivers; 7 - state border with China before 1994; 8 - recent state border with China; 9 - numbers of glaciers and their name, in brackets - numbers of glaciers in 1956
второй Каталог ледников Джунгарского Алатау, ледников южной части Джунгарского Алатау по а итоговые таблицы опубликованы в работах [12, состоянию на 1990 г. также выполнен П.А. Чер-16]. Первый этап составления третьего Каталога касовым. По материалам аэрофотосъёмки с по-
мощью стереофотограмметрического прибора СПР-3М на топографические карты масштаба 1:25 000 и 1:50 000 были нанесены контуры ледников и морен (современных и стадии фернау) по состоянию на 1990 г. [12]. Следующий этап работы над этим Каталогом ледников, который выполняли авторы настоящей статьи, предусматривал обработку картографического материала на основе ГИС-технологий. Топографические карты трансформировались в проекцию UTM WGS84. С помощью ГИС-программы MapInfo картографическую информацию переводили в цифровой формат и рассчитывали площадь и длину ледников, конечных и боковых морен, секторов ледников по высотным интервалам, а также определяли высотные отметки характерных точек ледников согласно рекомендациям [10]. Результаты измерений заносились в таблицы MapInfo, которые служили основой для формирования таблиц Каталога [4]. Картографическую основу состояния ледников на 2000 г. (четвёртый Каталог) составляет оперативная космическая съёмка Landsat 7 ETM+ за 04.09.2000 г. Данный тип космической информации позволил выделить ледники, моренные комплексы, озёра и другие объекты гляциологического мониторинга на момент съёмки [5].
В 2013 г. была опубликована монография, по-свящённая оледенению Джунгарского Алатау [1], где также приводятся основные морфометриче-ские показатели состояния ледников на 1990 и 2000 гг. Однако в нашем случае район исследования несколько отличается. В новый Каталог по состоянию на 2011 г. включены 30 ледников, в настоящее время относящихся к территории КНР, но входящих в Каталоги 1956, 1972, 1990 и 2000 гг. (границы были изменены в середине 1990-х годов). Поэтому данные этой монографии не использовались. Новый Каталог ледников Южной Джунгарии по состоянию на 2011 г. составлен на основе обработки космических снимков LandsatETM+ на следующие даты: 19.08.2011; 03.09.2011; 09.11.2011; 20.08.2012. Наземное разрешение снимков Landsat составляет 30 м, разрешение с использованием панхроматического изображения — 15 м. Для вычисления статистических характеристик рельефа и в некоторых случаях определения морфологических типов ледников использованы топографические карты и цифровая модель рельефа ASTER GDEM (Global Digital Elévation Model). Применена система координат UTM WGS84.
Обработка снимка и его дешифрирование проведены по методикам, подробно изложенным в
работах [4—6] с применением программ ENVI, ERDAS Imagine и MapInfo. Для уменьшения ошибки дешифрирования использовались панхроматические изображения, выбирались также мультиспектральные изображения, максимально удовлетворяющие задачам проекта, выполнялись различные виды коррекций. Построение контуров ледников вели вручную по растровой подложке. Сопоставление контуров ледников на разных по времени снимках позволило установить наиболее точные границы ледников на момент съёмки. Кроме картографирования границ ледников, проведено дешифрирование моренных комплексов (современных и стадии фернау), имеющих отчётливые дешифровочные признаки (светлый тон окраски, хорошую выраженность в рельефе). Для разных объектов применялись разные мультиспек-тральные псевдоцветные синтетические изображения, полученные с разным сочетанием каналов.
Важный параметр в оценке оледенения — объём горных ледников. При сравнении и анализе существующих методик расчёта выбраны формулы, приведённые в работах [8, 15] и полученные при исследовании оледенения Джунгар-ского Алатау. Большинство оценок объёма льда в ледниковых системах предыдущих Каталогов (по состоянию на 1972, 1990 и 2000 гг.) даётся по этим формулам, учитывающим морфологические типы горных ледников. Средняя многолетняя высота фирновой линии (границы питания) на всех ледниках района рассчитывалась как средняя взвешенная по площади высотных зон по методу Куровского.
Результаты исследований
По состоянию на 2011 г. в Южной Джунгарии зафиксировано 500 ледников общей площадью 120,12 км2. Из них 284 ледника (57% общего числа) имеют площадь меньше 0,1 км2, общая площадь этих ледников составляет 9,01 км2 (лишь 8% общей площади оледенения). Площадь морен равна 105,60 км2. Объём открытого льда — 4,649 км3. Для сравнения, в Каталоге [13] по состоянию на 1956 г. приводится 460 ледников с общей площадью открытой части 228,40 км2 и объёмом льда 9,6 км3. Площадь морен — 45,8 км2. Фрагмент ГИС-карты оледенения показан на рис. 1, б, а общие характеристики оледенения (число, площадь и объём ледников, площадь морен, а также отметки выс
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.