Материалы гляциологических исследований, вып. 102
Циркуляционные механизмы формирования катастрофических селей на стадии деградации оледенения Центрального Кавказа
Н.К. Кононова1, И.В. Мальнева2, И.Б. Сейнова3
институт географии РАН, Москва; 2всегингео, Москва; 3Высокогорный геофизический институт, Нальчик
Рассмотрены особенности катастрофических гляциальных селей на Центральном Кавказе в связи со сложившимся характером циркуляции атмосферы в последние десятилетия и проанализирована тенденция изменения селевой активности в ближайшие годы.
Введение
В последние десятилетия увеличилась повторяемость селей, в том числе катастрофических, в разных горных системах, в частности, на Центральном Кавказе. Примером может служить катастрофический сель, прошедший по р. Герхожан-су 18—25 июля 2000 г. и повлекший человеческие жертвы и разрушения в г. Тырныаузе, а также сели, сошедшие 19 июля 1983 г. в долинах рек Чегем, Адыр-су и др. Все они непосредственно связаны с деятельностью ледников, колебания которых в XIX и ХХ вв. происходили на общем фоне деградации оледенения, обусловленном климатическими причинами. Единым механизмом, управляющим всем многообразием региональных особенностей климата, служит атмосферная циркуляция [1].
Мы рассмотрели особенности формирования наиболее опасных гляциальных селей в связи со сложившимся характером циркуляции атмосферы на Центральном Кавказе. Для этого были собраны и проанализированы данные о проявлении селей в бассейнах рек Баксан, Чегем и Черек за период наблюдений с конца XIX в. по настоящее время. Установлены даты и места схода селей, а также их категории — единичные, локальные и массовые. Для каждого случая прохождения селей определен элементарный циркуляционный механизм (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского [2], отмечавшийся в день схода, по календарю последовательной смены ЭЦМ [3, 4]. Проанализированы также продолжительность ЭЦМ за месяц, предшествующий прохождению селей, суточные температуры воздуха (средняя, максимальная, минимальная) и осадки (суточные суммы) по данным ближайших к очагам формирования селей метеостанций и постов, в том числе Терскол, Тырныауз, Тегенекли, и создан каталог, содержащий все указанные сведения.
Селевая деятельность на Центральном Кавказе
Самые значительные площади (более 70%) селе-проявлений сосредоточены в высокогорной зоне; здесь высока вероятность прохождения селей почти на всех водотоках. Так, интенсивная селевая деятельность наблюдается по притокам р. Баксан — Гараба-ши, Адыл-су, Адыр-су, Герхожан-су и др. [10, 11]. В долине р. Чегем наиболее селеопасны притоки Сары-
су, Булунгу-су, а в долине р. Черек — Шики-су, Из-мяльцы-су и Гюльчи-су. В бассейнах перечисленных рек различаются крупные и средние водотоки (объем выносов от 100 тыс. до 6 млн м3) и малые — с объемом выносов порядка 10 тыс. м3 и менее. Абсолютные отметки истоков селеопасных рек в среднем составляют более 3000 м, устьев — около 1800 м.
Практически все крупные селевые бассейны тяготеют к современным ледниково-моренным комплексам или же к районам распространения более древних морен. Формирование значительных по объему ледниково-моренных комплексов, способных участвовать в селеформировании, наиболее вероятно у ледников с низкой интенсивностью массоэнергообме-на [7, 13]. Например, ледниково-моренный комплекс ледника Каяарты представляет активный очаг зарождения селей. В то же время такие ледники как Джан-куат, в бассейне которого крупные сели не наблюдались, имеет высокую интенсивность массоэнергооб-мена. Как правило, у них нет ярко выраженных лед-никово-моренных комплексов из-за размыва и транспортировки моренного материала талыми водами.
В высокогорье Центрального Кавказа мы выделяем два типа селевых бассейнов, в которых очаги зарождения селей связаны с моренными комплексами ледников, имеющих низкую либо высокую интенсивность массоэнергообмена. В первых активность селевого процесса связана с колебаниями ледников опосредованно. Прорывной механизм поступления жидкой составляющей в русловую сеть здесь маловероятен из-за отсутствия на таких ледниках необходимых условий для формирования активных внутри-ледниковых полостей, а также ледниковых и моренных озер. Механизм зарождения селей — оползневой или эрозионный [7, 14], чаще формируются грязека-менные сели, реже — водокаменные. Вероятность се-леформирования велика [7].
Оптимальные условия для зарождения селей в бассейнах этого типа возникают в периоды активного таяния ледников, когда в русле отмечаются значительные расходы воды и одновременно с этим происходит массовое поступление переувлажненного материала, особенно в сочетании с интенсивными ливнями, усиливающими абляцию. К бассейнам этого типа относятся Кулумкол-су, Каяарты-су, Сакашили-су.
- 154 -
В бассейнах второго типа материалом для формирования твердой составляющей селей служат флю-виогляциальные отложения, иногда перемычки моренных озер. Активность селевого процесса здесь тесно связана с колебаниями ледников и усиливается при интенсивной их деградации. Вероятен прорывной механизм поступления жидкой составляющей в русловую сеть. Механизм зарождения селей — эрозионный, реже — оползневой; сели водокаменные, реже — гря-зекаменные. Вероятность селеформирования мала.
Оптимальные условия для зарождения селей в этом случае появляются в период аномальной абляции, когда в русле формируются расходы редкой (5% и 1%-ной) обеспеченности (непрорывной механизм) или же растет объем воды во внутриледнико-вых и внутриморенных полостях, в ледниковых и моренных озерах (прорывной механизм). Ливень в конце такого периода усугубляет селеопасную обстановку. Массовая активизация селей в бассейнах этого типа отмечена в 1953 г. при максимальной сумме положительных температур за теплый период года. К наиболее характерным бассейнам такого типа относятся Измяльцы-су, а к потенциально селео-пасным — Башкара, Джанкуат и др.
Указанные особенности селевой деятельности на Центральном Кавказе необходимо учитывать при составлении долговременных и краткосрочных прогнозов схода селей, связанных с деятельностью ледников. При этом наибольшую роль играет правильное установление основных факторов образования селей [7, 8]: температуры воздуха и атмосферных осадков, а также характера погоды на конкретной территории, что может быть выражено числом дней с тем или иным ЭЦМ [2].
К настоящему времени накоплены данные за столетний период, позволяющие провести анализ условий формирования селевых потоков. На протяжении последних 30 лет обследованы все крупные селевые потоки (табл. 1) [11, 12]. Из таблицы следует, что в бассейне р. Баксан селеопасная погода в значительной степени связана с определенными ЭЦМ (13л, 12бл, 4б и др.). Для доказательства этого рассмотрим отдельные случаи формирования наиболее катастрофических селей.
В 1934 г. причиной формирования селей было переувлажнение морены талыми ледниковыми водами. Несмотря на то, что годовые значения метеорологических показателей не превышали норму, в середине лета наблюдалась жаркая и сухая погода. Число дней с ЭЦМ 4б, 10б в селеопасный период превышало норму. Некоторые исследователи считают, что в результате таких погодных условий летом этого года вода, скопившаяся в озерной впадине в истоках р. Правая Каяарты-су, прорвала перемычку и дала начало мощному селевому потоку.
В августе 1937 г. сели сформировались при влажной и теплой погоде. Количество осадков за год, а также средняя температура воздуха за теплый период и за год в целом были выше нормы. В день про-
хождения селей наблюдался ЭЦМ 2б, но в августе погоду определяли также ЭЦМ 4б, 4в, а на протяжении лета отмечен и ЭЦМ 13л. В 1937 г. из 16 дней с ЭЦМ 13л 11 дней пришлось на июнь, жаркая погода при этом ЭЦМ обусловила благоприятные условия для формирования селей.
В исключительно влажном 1940 г. мощные сели прошли по рекам Адыр-су, Сылтран-су и др., причем объем единовременных выносов на первой из этих рек составил 3 млн м3. Селеопасная ситуация сложилась в результате взаимодействия двух факторов: интенсивного таяния ледников и обильных осадков (их количество за год имело обеспеченность менее 10%). В бассейне р. Герхожан-су сели в этом году не доходили до русла р. Баксан.
В 1953 г. прохождение селей в бассейне р. Бак-сан было обусловлено аномальным количеством осадков за год (обеспеченность 10%) и за месяц до этого (обеспеченность 2—5%). Сумма положительных температур с начала теплого периода по данным метеостанции Терскол достигала экстремальных значений и составила 1255,7° С, что на 400° больше, чем во все другие селеопасные годы. В бассейне р. Герхо-жан-су, который относится к первому типу, слабые сели отмечались только в верховье.
В начале 1960-х годов (1960-1963, 1965 гг.) основная причина формирования селей в бассейне р. Герхожан-су заключалась в таянии льда при жаркой, сухой погоде, иногда сменяющейся затяжными ливнями. Самым теплым был 1962 г., когда средняя температура как за теплый, так и за холодный периоды характеризовалась обеспеченностью 10% и менее. В июле этого года число дней с ЭЦМ 13л в 8 раз превышало норму, а количество осадков оставалось на ее уровне. Однако, если в июле 2000 г. за 10 дней до прохождения селя месячная сумма температур по данным метеостанции Терскол составляла около 165°, то в 1962 г. она оказалась несколько меньше — 148°. В селеопас-ный период прошли редкие интенсивные ливни.
Аномальное проявление селей в 1967 г. вызвано экстремальной суммой осадков 1%-ной обеспеченности. Так, в Терсколе 5 августа выпало 69,9 мм осадков при интенсивности ливня 0,42 мм/мин. Поскольку ливень был теплый, он максимально способствовал усилению абляции. В рассматриваемом районе преобладали ливневые сели; гляциальные сели здесь, по-видимому, если и были, то незначительные.
Разрушительный сель по р. Герхожан-су прошел 10-11 августа 1977 г. Лето этого года выделялось по количеству и мощности селей в бассейне р. Баксан. С июня по первую декаду августа суммы положительных температур и количество осадков отличались аномально высокими значениями [7]; при этом небольшие положительные анома
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.