Материалы гляциологических исследований, вып. 102
е
Водно-ледовый баланс ледника Альдегонда в 2002/03 г.
Б.Р. Мавлюдов1, И.Ю. Соловьянова2
Институт географии РАН, Москва; 2Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург
Статья поступила в редакцию 20 мая 2004 г. Представлена членом редколлегии А.Ф.Глазовским
Приведены результаты расчетов баланса ледника на основе полевых исследований, проведенных в 2003 г.
Баланс массы ледников Шпицбергена служит важным индикатором изменения климата в субарктических районах северной полярной области Земли. Проведенные в 2003 г. на леднике Альдегонда (о. Западный Шпицберген) исследования позволили вычислить водно-ледовый баланс ледникового бассейна.
Горно-долинный ледник Альдегонда расположен на западном берегу Грёнфьорда, в 10 км от поселка Баренцбург и ориентирован с запада на восток. Его длина превышает 3 км, а ширина в самой широкой части равна 2 км (рис. 1). По данным радиоэхо-зондирования максимальная толщина льда составляет 216 м [1]. Ледник имеет двухслойное строение: холодный верхний слой и теплый нижний с нулевыми температурами льда и повышенным содержанием воды. К настоящему времени язык ледника отступил примерно на 2 км от берега моря, тогда как в начале XX в. он спускался в воды фьорда. Сейчас нижняя точка языка ледника расположена на высоте 80 м над ур. моря, а верхняя — на высоте около 600 м.
Температура воздуха холодного периода (сентябрь-май 2002/03 г.) по данным метеостанции Баренцбург составила -7,9°С, а ее абсолютный минимум до-
Рис. 1. Горно-ледниковый бассейн Альдегонда: 1 — наледь, 2 — моренный комплекс, 3 — скальное обрамление ледника, 4 — выступы ригеля, 5 — гидрометрический створ, 6 — горизонтали, м, 7 — изогипсы годового баланса массы, 8 — абляционные рейки и снегомерные маршруты
Fig. 1. Mountain-valley Aldegonda basin: 1 — naled (icing), 2 — moraine complex, 3 — rock surrounding of glacier, 4 — riegel, 5 — gauge station, 6 — counter lines, m, 7 — isolines of the mass balance, 8 — ablation sticks and snow survey routes
стигал -28,3°С. Осадков в этот период выпало 579 мм. Средняя месячная температура теплого периода (июнь-август 2003 г.) была равна 4,9°С. Летом выпало 67,4 мм осадков. Некоторые характеристики режима ледника Альдегонда в 2002/03 г. приведены ниже:
Средняя абляция, г/см2 217
Градиент абляции, мм/100 м 29,4 Продолжительность периода абляции, дни 90
Годовой баланс льда, млн м3 11,1
Высота границы питания, м 700
Объем стока за сезон, млн м3 21,2
Зимний баланс (Б№) ледника был определен по результатам снегомерной съемки, проведенной экспедицией ААНИИ 30 апреля — 3 мая 2003 г. На всех трех маршрутах снегосъемки толщина снега на леднике изменялась от 0,85 до 2,18 м (средняя величина составила 1,25 м). Толщина снега возрастала до 2 м и более в присклоновых частях ледника вследствие воздействия лавин и ветрового перераспределения снега вблизи крутых скальных склонов. На морене плотность и толщина снега распределены очень неравномерно, что связано главным образом с неровностями подстилающей поверхности. Ни на ледниковой поверхности, ни на моренном комплексе не обнаружено заметной зависимости толщины снега от абсолютной высоты, что было характерно для 1970-х годов [5]. Максимальные снегозапасы колебались в среднем от 50,7 г/см2 в верховьях ледника до 61,7 г/см2 в его нижней части. Средняя для ледника величина зимнего баланса равна 56,1 г/см2.
Годовой баланс (Вп) в 2002/03 г. оказался отрицательным и равным -161 г/см2. Составляющие баланса массы ледника в 2002/03 г. в г/см2 приведены ниже:
% Вп
56 217 -161
Годовой удельный баланс ледника в 2002/03 г. имел ярко выраженную высотную зональность: его значения изменялись от -346 г/см2 на языке ледника до -66 г/см2 в верховьях на высотах более 450 м (рис. 2). Годовой баланс ледника Альдегонда в 1975/76 г. был также отрицателен и изменялся с высотой от -207 до -11 г/см2. В среднем по площади он составил -110 г/см2 [4].
Уравнение водного баланса реки с ледниковым питанием имеет вид:
9
206
О
Б.Р. Мавлюдов, И.Ю. Соловьянова
y=821,44e-0,0063x
-100 -150 -200 -250 -300
Годовой удельный баланс,г/см
-350
Рис. 2. Зависимость удельного годового баланса ледника
Альдегонда от абсолютной высоты Fig. 2. Correlation between specific annual mass balance of
the Aldegonda Glacier and altitude
A + P + C - R - F - E = B j,
где A — таяние снега и льда; Pj — жидкие осадки, C — конденсация, R — сток, F — замерзание воды в толще ледника, E — испарение, B j — изменение запасов воды в жидкой фазе. Это уравнение было взято за основу при расчете водного баланса в бассейне ледника Альдегонда. Для расчета водного баланса использовались метеорологические данные (количество жидких осадков, температура воздуха) метеостанции Баренцбург. Речной сток, снегозапасы на леднике и внеледниковой поверхности получены при помощи непосредственных измерений.
Таяние ледниковой поверхности определено по рейкам. Для расчетов внутри- и подледниковой абляции использованы косвенные данные. Известно, что донная абляция составляет 0,65-5,3 см льда в год [2]. Поскольку края ледника Альдегонда приморожены к ложу, а под его центральной частью находится талик [1], оказалось возможным оценить годовой вклад донной абляции в водный баланс ледника. Этот вклад составил 0,02 млн м3/год. Внутриледниковое таяние было оценено таким способом. Известно [8], что общий сток во внутриледниковую систему ледника составляет около 1 м3/с, а перепад высот между точками входа воды в лед и выхода из-под него приблизительно равен 150 м. На основе методики, предложенной в [6], и данных о продолжительности внут-риледного стока (около 60 дней) был рассчитан объем внутриледниковой абляции, которая для ледника Альдегонда оказалась равной 0,1 млн м3/год.
Сток воды с неледниковой территории складывается из стока талых снеговых вод и жидких атмосферных осадков за вычетом испарения (по оценкам В.В. Гохмана [4], испарение на архипелаге не превышает 100 мм/год). Количество осадков за период абляции по данным метеостанций Баренцбург и Ню-Олесунн составляет 35% годовых, и их вклад существенен только во второй половине теплого периода. Можно полагать, что сток с неледниковой территории зависит только от количества осадков, накопленных в зимний период. Вклад таяния неледниковой части бассейна в годовой водный баланс оказался равен 2,19 млн м3/год.
Испарение или конденсация в среднем не превышают 5—15% суммы теплового баланса, что соответствует 1—2% суммарной абляции. В абсолютном выражении эти величины составляют десятые доли миллиметра в сутки, а для ледника Альдегонда они равны 0,11 млн м3/год
На леднике Альдегонда в настоящее время нет области аккумуляции, поэтому повторное замерзание воды:, происходящее в толще снега, льда и фирна в бассейне ледника отсутствует или несущественно. Основная расходная статья водного баланса (Л) ледникового бассейна — это сток. Гидрометрический створ располагался в месте выхода коренных горных пород, примерно в 1,5 км от края ледника, а наличие многолетнемерзлых пород, расположенных на глубинах от 0,5 до 2,5 м, предотвращало появление подруслового стока. У гидрометрического створа, в месте выхода коренных пород был оборудован уровнемерный пост (см. рис. 1), для которого вычислены ежедневные расходы воды (рис. 3).
Объем летних осадков был рассчитан для всей площади водосборного бассейна. Приходные (А1, Р, ¥) и расходные (Л, Е) составляющие водного баланса горно-ледникового бассейна ледника Альдегонда в млн м3 приведены ниже:
A1
17,0
P
1,53
F 0,14
R
15,4
E 0,14
Bj
3,13
Здесь = Ас + Ал + Ад + Адд +АН ; Ад — обьем под-ледникового таяния, Адд — обьем внутриледникового таяния, Ан — обьем наледного льда, Ас — объем таяния снега на поверхности водосбора горно-ледникового бассейна, Ал — объем таяния ледниковой поверхности, Р — объем жидких атмосферных осадков, Л — объем речного стока, Е — испарение, ¥ — конденсация, В1 — баланс запасов воды в жидкой фазе.
Аккумуляция на леднике Альдегонда хорошо коррелирует с суммой зимних осадков. По данным метеостанции Баренцбург эта сумма осадков в 2002/03 г. составила 579 мм, а величина удельной аккумуляции на леднике по данным снегомерных съемок была равна 561 мм. Близость указанных величин и предположение, что такая ситуация была и в прошлом, позволили рассчитать удельный баланс массы ледника за весь период наблюдений на метеостанции. Приходную часть баланса [9] мы сравнили с расходной, которую вычислили на основе эмпирической региональной формулы В.И. Михалева, выведенной им для Шпицбергена [3]:
А = (Ту1-уш + 8,7)3 .
Вертикальный температурный градиент в расчетах был принят равным 0,6°С/100 м, а температурный скачок при переходе с неледниковой поверхности на ледниковую составил 1°С. Средний годовой баланс ледника (см. рис. 2) был рассчитан для средней высоты бассейна Альдегонда, равной 270 м, поэтому с учетом высоты расположения метеостанции Ба-ренцбург, суммарная поправка для приведения температуры воздуха по данным метеостанции к ледниковой поверхности равна 2,2°С.
- 207 -
-е-
Материалы гляциологических исследований, вып. 102
Рис. 3. Совмещенный график метеоэлементов по данным метеостанции Баренцбург и гидрографа стока р. Альдегонда: 1 — осадки, мм; 2 — расход реки, м3/с; 3 — температура воздуха, °С Fig. 3. Variations of meteorological elements (meteorological station Barentsburg) and discharge of Aldegonda river. 1 — precipitation, mm; 2 — river discharge, m3/s; 3 — air temperature, °С
баланс вырос почти в полтора раза. Это привело к тому, что годовой баланс горно-долинного ледника изменился более чем вдвое; средний годовой баланс ледника Вёринг за 16 лет составил -62 г/см2 [3].
Летом 2003 г. на леднике Альдегонда была выполнена съемка поверхностных водотоков. Оказалось, что общая густота водотоков здесь в два и более раз меньше, а густота крупных водотоков в несколько раз (до 8) больше, чем на ледниках Кавказа и Тянь-Шаня. Это, а также сильная изменчивость мелких водотоков на фоне унаследованности крупных водотоков, определяют высокие с
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.