Статистическое исследование горных ледниковых систем: итоги и перспективы
Г.Е. Глазырин
Научно-исследовательский гидрометеорологический институт Узгидромета, Ташкент
Статья поступила в редакцию 28 октября 2005 г. Представлена членом редколлегии А.Ф. Глазовским
Рассмотрены пути и результаты исследования горных ледниковых систем — относительно нового направления в гляциологии.
Введение
В последней четверти прошлого века в бывшем Советском Союзе зародилось новое направление в гляциологии — изучение горных ледниковых систем. Оно развивалось параллельно традиционным исследованиям баланса энергии и массы ледников, их динамики и влияния на сток горных рек. Толчком к возникновению этого направления послужили два обстоятельства. Во-первых, необходимость поиска нетрадиционных путей изучения гидрометеорологических условий высокогорных районов, где сеть стандартных станций явно недостаточна [24]. Во-вторых, создание грандиозного Каталога ледников СССР, в котором впервые были собраны данные о всех ледниках огромной территории. После этого сразу же появились работы со статистическим описанием и картами некоторых характеристик оледенения [5, 6, 18, 33, 38, 42 и мн. др.]. Хотя, естественно, уже первые публикации о ледниках и оледенении, относящиеся ко второй половине XIX — первой четверти XX вв., содержали некоторые обобщающие данные о распределении оледенения по территории и первые классификации его типов [7, 29, 52 и др.]. Дальнейший анализ сведений, содержащихся в Каталоге ледников СССР, позволил развить теорию горных ледниковых систем и показать пути ее практического применения [9, 27, 37 и ряд других].
Распад Советского Союза привел к частичному или полному разрыву связей между научными коллективами, оказавшимися в новых независимых государствах, а экономические трудности в большинстве из них — к сокращению гляциологических исследований. Однако, кое-что в последние годы было все же сделано. Ниже речь пойдет об изучении ледниковых систем, накопленных к настоящему времени результатах и, в первую очередь, естественно, об итогах работ автора, с тем, чтобы привлечь внимание гляциологов к этой интересной проблеме.
Определение термина «ледниковая система»
К сожалению, им обозначаются два существенно различных понятия. Первое — вся совокупность ледников большой горной страны с разнообразными климатическими и орографическими условиями (оледенение Памира, Кавказа, Камчатки и т.п.), второе — совокупность ледников, расположенных на некоторой ограниченной территории со сходными
метеорологическими условиями и климатическим режимом. М.Б. Дюргеров назвал эти два понятия системами первого и второго порядка [19], другие авторы вынуждены говорить об иерархии систем [26]. Мы в дальнейшем будем рассматривать только второе из этих понятий.
Широко распространенный термин «оледенение» по меньшей мере двузначен: он обозначает «совокупность длительно существующих природных льдов различного происхождения» и «процесс сильного увеличения массы ледников и других многолетних льдов...» [17]. Аналогичное двузначное понятие существует и в англоязычной литературе: «glacieriza-tion» или «glaciation» [46]. Ледниковая система, очевидно, соответствует только первому значению этого термина, а потому более удобна, но далее использованы оба термина, как эквивалентные.
Приведу два определения:
1. Ледниковая система — это «совокупность ледников, объединенных территорией, общими взаимосвязями с окружающей средой (условиями существования и воздействия на среду), внутренними взаимосвязями и свойствами и общими пространственными законами их изменения» [17, с. 206].
2. «Ледниковой системой будем называть совокупность ледников, объединенных территорией, на которой климатические условия меняются во времени более или менее синхронно. При этом размеры системы определяются теми задачами, ради решения которых она выделяется» [10, с. 9]. Это может быть отдельный бассейн, склон хребта, небольшой узел оледенения.
Как видим, оба определения сходны и не противоречат друг другу. Правда, второе из них имеет более низкий ранг, но понятнее и удобнее с практической точки зрения. Полными аналогами ледниковых систем в этом смысле являются «однородные участки», рекомендации по выделению которых даны в [10]. Таково представление автора по поводу терминологии. Возможно, кто-то будет с ним не согласен, но главное — сразу объяснить, о чем речь пойдет дальше.
Цели и методы изучения ледниковых систем
О них довольно много сказано в [28]. Добавим лишь, что исследование этих систем важно и с познавательной точки зрения, ибо, как уже говорилось, они — более высокая иерархическая единица гляциологических объектов, и особенно с прикладной точ-
ки зрения, так как для решения многих задач важно знать характеристики и режим именно совокупностей ледников. Достаточно упомянуть расчеты ледникового стока, который формируется всем оледенением речных бассейнов. Именно группы ледников позволяют рассчитывать поля гляциоклиматологических характеристик, высоту «приведенной фирновой линии» и т.п. Даже результаты исследований отдельных репрезентативных ледников в прикладных задачах используются, как правило, для оценки режима целых систем. Еще одна важная проблема стала очевидной в последние годы: после быстрого сокращения оледенения остаются моренные поля, на которых в летнее время возникают многочисленные озера. Они обычно невелики, но очень изменчивы, а их плотины неустойчивы. Прорыв таких озер служит спусковым крючком для возникновения мощных паводков и селей, вызывающих порой многочисленные жертвы и разрушения. В качестве примера упомянем сель, прошедший летом 1998 г. по р. Шахимардан на юге Ферганской долины. Причины и условия возникновения таких озер также могут быть рассмотрены в рамках исследования ледниковых систем.
А.Н. Кренке различает три метода изучения ледниковых систем [17, 28]: эталонный, статистический и анализ гляциологических полей. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Детальное исследование эталонных ледников очень полезно для понимания процессов, происходящих на ледниках, но при экстраполяции полученных данных на всю систему возникает ряд трудностей. Например, требуется доказать, репрезентативность какого-то ледника для всей системы, но даже если это удается сделать, может оказаться, что он репрезентативен по одним характеристикам, но не репрезентативен по другим. Строго говоря, это даже не метод изучения системы. Метод гляциологических полей дает прекрасные результаты (например, [25—27]): он позволяет судить о пространственном распределении гляциоклиматических показателей, но, вопреки сказанному в [17, с. 206], не вскрывает структуру и многие закономерности ледниковых систем, скажем, распределение ледников по размерам, ориентации и высоте. А ведь именно указанные характеристики служат основой расчетов, например, стока с ледников. Очевидно, желательно использовать все названные три метода в совокупности. Автор — приверженец третьего метода, названного А.Н. Кренке статистическим. Об этом методе пойдет речь дальше.
Исходная информация
Как уже было сказано, основным источником информации для изучения структуры ледниковых систем служит Каталог ледников СССР. Беда в том, что он был создан на основе карт и аэрофотоснимков полувековой давности, а, следовательно, дает представление о состоянии оледенения на тот, уже далекий период. Между тем, ледники в последние десятилетия быстро сокращаются. Чтобы судить о масштабах сокращения, некоторые исследователи повторили ин-
вентаризацию ледников некоторых районов на основе более «свежих» аэрофото- и космоснимков. В Средней Азии это сделали П.А. Черкасов с соавторами [39], Е.Н. Вилесов и В.Н. Уваров [4], Р.С. Батыров и А.В. Яковлев [3]. Особо следует отметить поистине титанический труд А.С. Щетинникова, который повторил инвентаризацию ледников Западного Тянь-Шаня и всего (!) Памиро-Алая по данным космофо-тосъемки 1978—1980 гг. Иными словами, он заново составил 27 частей Каталога ледников СССР из 110. Объем работы кажется просто невероятным, если учесть, что упомянутые части содержат сведения о 42% всех горных ледников бывшего СССР! Обобщенные результаты этой работы приведены в [43], а некоторые научные выводы в [44]. К сожалению, полные материалы всех перечисленных инвентаризаций не опубликованы.
Отметим еще работу В.Д. Панова [30], которому удалось оценить изменение ледниковой системы всего Кавказа за период с 1881/1910 до 1965/1976 гг. Однако подкорректированный им второй каталог был подготовлен на основе карт, составленных в течение 10 лет, а первый — в течение целых 30 лет, что, к сожалению, существенно снижает ценность материалов, так как не позволяет проследить изменение характеристик системы между двумя фиксированными датами.
О точности данных, содержащихся в Каталоге ледников, сказано много, и я не хочу повторяться. Замечу лишь, что относительная ошибка расчета параметров уменьшается с увеличением размеров ледников. Такие ошибки, как правило, случайные, и суммирование или осреднение показателей для больших групп ледников их существенно подавляет.
К числу интегральных характеристик систем относятся суммарная площадь Fg и число ледников Ng в системе, суммарный объем льда (или воды), сосредоточенной в них Vg, средняя высота фирновой линии Zf и т.п. К этой же группе можно причислить распределение площади оледенения по высоте (очень важная характеристика для гидрологов) и по ориентации склонов. Если имеется Каталог ледников, то все характеристики легко определить или простым суммированием и осреднением, или с помощью несложных и широко известных формул.
Фирновая линия
Важнейшим понятием, без которого, очевидно, теория ледниковых систем не могла бы развиваться, служит понятие фирновой линии. Оно было введено как естественный индикатор тех климатических условий, при которых возможно существование «вечных» снегов и ледников. Исследования показали сложность этого понятия, вернее, двух его групп [21, 34—36, 40]: первая объединяет некоторые теоретические границы, положение которых как бы освобождено от влияния рельефа
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.