авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Изменение ледников внутреннего тянь-шаня за последние 150 лет

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кутузов Станислав Сергеевич

ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕДНИКОВ ВНУТРЕННЕГО ТЯНЬ-ШАНЯ

ЗА ПОСЛЕДНИЕ 150 ЛЕТ

Специальность 25.00.31. – гляциология и криология Земли

диссертация на соискание ученой степени

кандидата географических наук

МОСКВА - 2009

Работа выполнена в отделе гляциологии учреждения Российской Академии наук Институте географии Института географии РАН

Научный руководитель

доктор географических наук Владимир Николаевич Михаленко

Официальные оппоненты:

доктор географических наук Ким Семенович Лосев

кандидат географических наук Сергей Альфредович Сократов

Ведущая организация – кафедра криолитологии и гляциологии географического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова

Защита состоится 13 ноября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета

(Д 002.046.04) в Учреждении Российской Академии наук Институте географии РАН по адресу 119017, Москва, Старомонетный пер. 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской Академии наук Института географии РАН

Текст объявления и автореферат размещены на сайте Института Географии РАН http://igras.ru

Автореферат разослан 12 октября 2009 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим отправлять по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер. 29. Факс: (495) 959-00-33 E-mail: igras@igras.geonet.ru; direct@igras.geonet.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат географических наук И.С. Зайцева

Актуальность темы

Проблеме современных климатических изменений и прогнозу климата на ближайшие десятилетия в настоящее время уделяется повышенное внимание. Это связано с продолжающимся повышением температуры воздуха у поверхности Земли. Следствием этого являются повсеместно участившиеся аномалии погоды и рост уровня мирового океана. Последнее происходит как из-за теплового расширения нагретых водных масс, так и благодаря усилению таяния ледников и ледниковых покровов. Существенное увеличение темпов сокращения ледников отмечается практически во всех районах земного шара. При этом сравнительно небольшие по размерам горные ледники зачастую более чувствительны к изменениям климата и реагируют на них гораздо быстрее, чем ледниковые покровы. Согласно выводам Межправительственной комиссии по изменениям климата, несмотря на достигнутые к настоящему времени результаты, каталогизация ледников и выявление особенностей динамики оледенения остаются одними из самых актуальных задач современной гляциологии (IPCC, 2007).

Современный этап развития оледенения характеризуется, прежде всего, отступанием краевых частей ледников и уменьшением их объема. Деградация значительно ускорилась с середины 1970-х годов. В связи с этим особенно остро встает проблема изменения оледенения в аридных районах Центральной Азии, где ледниковое питание имеет существенную долю в стоке рек.

Помимо отступания ледников современное потепление сказывается также на их глубинном строении, под которым понимается структура и стратигратиграфия самого ледника, его состав (изотопный, геохимический, газовый, содержание различных примесей) и температура фирново-ледяной толщи.

В данной работе под Внутренним Тянь-Шанем понимается обширное нагорье с высоко поднятыми днищами долин и плоскими пространствами сыртов, разделенное горными хребтами и массивами и расположенное от хр. Терскей Ала-Тоо на севере до хр. Кокшаал-Тоо – на юге. Границы исследования пространственных изменений ледников в диссертации несколько же и обусловлены покрытием доступных аэрофото- и космических снимков. Таким образом, основными объектами исследования были ледники, расположенные, главным образом (80%), в хр. Терскей Ала-Тоо, Джетимбель и Суек, а также в западной части хр. Койлю. Временные рамки исследования охватывают период от максимума последней стадии малого ледникового периода в середине XIX в. до 2003 г.

Цели и задачи

Цель настоящего исследования заключается в изучении особенностей изменения ледников Внутреннего Тянь-Шаня за последние 150 лет.

Для достижения основной цели исследования был (и):

  • проведен детальный анализ пространственных изменений ледников исследуемого района с конца XIX в. до настоящего времени, используя все доступные данные – историческую информацию, аэрофотоснимки, космические снимки и топографические карты;
  • определена средняя величина понижения высоты поверхности ледников района исследования и рассчитано изменение их объема за 35 лет с 1965 по 2000 гг.
  • оценены климатические изменения высокогорной области Внутреннего Тянь-Шаня, на фоне которых происходило сокращение оледенения, выявлены значимые тренды современных изменений основных метеорологических характеристик;
  • c помощью метеорологических данные и результатов прямых измерений выполнена реконструкция баланса массы опорного ледника; проанализированы чувствительность, время отклика и реакции ледников на климатические изменения;
  • выполнен анализ изменения стратиграфического строения снега и льда по ледовым кернам ледника Григорьева и сравнение температурного режима ледниковой толщи за разные годы.

Материалы, используемые в работе, и личный вклад автора

В работе используются методы изучения внутреннего строения ледников, картографические методы дешифрирования аэрофото- и космических снимков. Работа основана на полевых материалах автора, полученных при керновом бурении ледников на Тянь-Шане; данных дешифрирования аэрофото- и космических снимков; изучении исторических данных и литературных источников. Для сравнения использованы опубликованные и фондовые материалы по другим районам.

Собственные исследования автора включали следующие виды работ:

  • наземные обследования района исследования, для изучения особенностей оледенения Внутреннего Тянь-Шаня;
  • участие в керновом бурении ледника Григорьева и обработке полученных данных;
  • создание цифровых моделей рельефа по данным топографических карт и SRTM;
  • статистическая обработка метеорологической информации;
  • обработка данных аэрофото и космических съемок (снимков ASTER, Landsat) и топографических карт и дешифрирование по ним границ ледников и моренных комплексов.

Научная новизна работы

Впервые выполнен анализ реакции ледников Внутреннего Тянь-Шаня на изменение климатических условий, включающий подробное изучение пространственных изменений ледников, изменение объема и составляющих баланса массы, а также изменение внутреннего строения ледников. По данным о колебаниях размеров и баланса массы ледников выполнена оценка времени их реакции на меняющиеся климатические условия.

Основные защищаемые положения

  1. Установлено, что ледники Внутреннего Тянь-Шаня непрерывно отступали со времени окончания малого ледникового периода. Темпы деградации существенно возросли во второй половине XX в.
  2. Показано, что в условиях континентального климата во Внутреннем Тянь-Шане происходит существенное сокращение объема ледников за счет понижения поверхности льда.
  3. Выявлен устойчивый статистически значимый тренд увеличения среднегодовой и среднелетней температуры воздуха и уменьшения годовой суммы атмосферных осадков в горах Внутреннего Тянь-Шаня.
  4. Предложена формула расчета суммарного запаса льда и изменения объема ледников по данным об их площади.
  5. Выявлено, что ухудшение условий питания ледников и возросшая абляция привели к изменению внутреннего строения ледников Внутреннего Тянь-Шаня, уменьшению толщины годовых горизонтов и существенному повышению температуры фирново-ледяной толщи.

Практическое значение работы

Полученные данные об особенностях изменения ледников района исследования позволят уточнить запасы льда и пресной воды во внутренних областях Тянь-Шаня и могут быть использованы для численного моделирования изменения оледенения в будущем в ответ на климатические колебания.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на Генеральной ассамблее Международного союза геодезии и геофизики (Перуджа, Италия, 2007), конференциях Европейского геофизического союза (EGU) (Вена, Австрия,2007, 2008), Открытой научной конференции Глобальные изменения в прошлом (PAGES) (Пекин, Китай, 2006), XIII Гляциологическом симпозиуме (Санкт-Петербург, 2004), Международной конференции по оледенению Центральной Азии (Алма-Ата, 2007), семинарах отдела гляциологии Института географии РАН (Москва, 2007, 2008, 2009), отдела географии Института геологии НАН Кыргызстана (Бишкек, 2006), Университете Рединга (Рединг, Великобритания, 2008)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, отражающих ее основное содержание. В том числе 5 работ в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 155 наименований. В работе содержится 59 рисунков и 21 таблица. Работа изложена на 170 страницах. Все приведенные в работе картосхемы, графики, таблицы и фотографии, если в подписи к ним не указано другое, выполнены автором.

Автор выражает благодарность В.Н. Михаленко, под руководством которого была выполнена данная работа, а также О.Н. Соломиной, М. Шагедановой, В.А. Кузьмиченку, Г.А. Носенко и А.Ф. Глазовскому и Г.Б. Осиповой за многочисленные консультации, Р. Усубалиеву и Б. Абылмеизовой за помощь в проведении полевых работ на Тянь-Шане, И.И. Лаврентьеву, Е.А. Долговой и Г.Н. Краеву за моральную поддержку. И всем, кто помогал при проведении полевых работ и написании работы.

Содержание работы

Глава 1. Краткая характеристика района исследования.

Исследование ледников Внутреннего и Центрального Тянь-Шаня было начато в середине XIX в. Итоги многолетних работ отражены в многочисленных публикациях, среди которых следует выделить работу «Оледенение Тянь-Шаня» (1995). Монография содержит наиболее полное физико-географическое, климатическое и гляциологическое описание Тянь-Шаня по состоянию на начало 1990-х годов.

В последние годы практически прекратились экспедиционные и стационарные исследования ледников Внутреннего Тянь-Шаня (Карабаткак, Сары-Тор и др.). В связи с этим, при изучении оледенения этого обширного района особую актуальность приобретает использование комплекса дистанционных методов.

Тянь-Шань – обширная горная система на северной периферии Центральной Азии, расположенная между 40-45°N и 67-95°Е. Ее протяженность с запада на восток составляет 2450 км, а с севера на юг меняется в пределах от 100 до 400 км. В данной работе под Внутренним Тянь-Шанем понимается обширное нагорье с высокоподнятыми днищами долин и плоскими пространствами сыртов, разделенное горными хребтами и массивами, расположенное к югу от хр. Терскей Ала-Тоо до хр. Кокшаал-Тоо. Границы исследования пространственных изменений ледников в данной работе несколько уже и обусловлены покрытием доступных аэрофото- и космических снимков. Таким образом, основными объектами исследования были ледники, расположенные, главным образом, (~80%) на хр. Терскей Ала-Тоо, Джетимбель и Суек, а также в западной части хребта Койлю (Рис. 1, 2).

Климат исследуемого района характеризуется двумя главными особенностями: низкой температурой воздуха в течение всего года и небольшим количеством осадков, максимум которых приходится на теплый период года (Май-Сентябрь) (Волошина, 1988).

Все ледники были разделены на шесть основных групп по морфологическим признакам: сложно-долинные, долинные, каровые, карово-долиные, плоско-вершинные, висячие и карово-висячие. Как и в большинстве других районов современного горного оледенения, небольшое количество крупных сложно-долинных ледников занимает значительную долю площади всего оледенения, в то время как основное количество ледников относится к каровым, висячим и переходным формам (карово-висячие, карово-долинные).

Глава 2. Данные и методы, используемые в работе

Изменения ледников на протяжении последних 150 лет восстанавливались на основе детального изучения исторической и картографической информации, изучении ледникового рельефа по данным о возрасте и положении моренных комплексов, в результате дешифрирования разновременных аэрофото- и космических снимков, а также данных о внутреннем строении ледников, полученных автором в 2003-2005 гг.

В качестве основных источников информации о пространственных изменениях ледников Внутреннего Тянь-Шаня были использованы 308 аэрофотоснимков в цифровом формате TIFF высокого разрешения, которые охватывают период 1943 - 1988 гг. (1943, 1956, 1959, 1977, 1980, 1988); топографические карты масштаба 1:25000 на ледники в восточной части хребта Терскей Ала-Тоо по состоянию на 1965 и 1977 гг.; космические снимки Ландсат (Landsat TM 1990 г. и Landsat ETM+ 1999 г.), а также набор снимков сенсора АСТЕР (ASTER 2003 и 2006 гг.).

Работа по детальному картографированию пространственных изменений ледников включала в себя следующие этапы:

  • привязка и трансформирование аэрофото и космических снимков;
  • присвоение координат топографическим картам;
  • перевод всех имеющихся снимков и карт в единую систему координат;
  • построение цифровых моделей рельефа с использованием данных топографических карт и радиозондирования поверхности Земли SRTM 2000;
  • дешифрирование ледников и моренных комплексов;
  • сравнение разновременных цифровых моделей рельефа и расчет изменения объема ледников;
  • оценка точности измерений.

Космические снимки были получены в рамках международного проекта «Глобальный мониторинг ледников из космоса (GLIMS) (www.glims.org/). Обработка снимков производилась с помощью компьютерных программ Erdas Imagine 9.0, Arcview 3.2, ArcGIS 9.2. Дешифрирование ледников производилась с помощью программного обеспечения GLIMSView. Дешифрирование границ сопряженных ледников (ледоразделы) производилось с использованием цифровой модели рельефа по данным SRTM. Геокоррекция и привязка космических снимков Landsat была сделана с использованием программного обеспечения ERDAS Imagine 9.0 с разрешением 30 м. Большая часть работы по дешифрированию осуществлялась с использованием ортотрансформированных снимков. Для двух снимков ASTER 2003 года была проведена процедура орторектификации по методике, подробно описанной в работах Kaab (2004) и Toutin (2002), используя программное обеспечение PCI Geomatica 9.1 Orthoengine.

Данные цифровой модели рельефа, составленной по топографическим картам 1965 и 1977 гг. и SRTM 2000 г., были использованы для определения изменения высоты поверхности и объема ледников. Сравнение разновременных моделей рельефа проводилось программе ArcGIS 9.2, приложении 3D Analyst. В результате были получены карты изменения высоты поверхности ледников с разрешением 90 м для территории, покрытой топографическими картами. Невысокое разрешение не позволяет надежно оценивать изменения малых ледников района. Определение изменения объема было выполнено для 15 крупных ледников хр. Терскей Ала-Тоо.

Помимо картирования границ ледников проведено также дешифрирование моренных комплексов малого ледникового периода, имеющих отчетливые дешифровочные признаки (светлый тон окраски, хорошую выраженность в рельефе). Были использованы данные датировок морен и их подробное описание, содержащиеся в приложении к докторской диссертации О.Н. Соломиной (1998). Эти сведения сравнивались с материалами аэрофото и космической съемки. Положение морен определялось с высокой долей достоверности, контуры моренных комплексов проводились по внутреннему краю морен.

Для определения точности ручного дешифрирования границ ледников проводилась повторное оконтуривание границ нескольких ледников с площадью более 0,1 км2 на изображениях разного типа. В результате выявлено, что величина погрешности определения площади отдельных ледников составляет менее 5%. Погрешность определения площади большой выборки ледников (более 100) снижается до < 3% за счет компенсирования положительных и отрицательных ошибок.

Изучение глубинного строения ледников базируется на исследовании кернов льда с ледника Григорьева во Внутреннем Тянь-Шане. Анализ стратиграфического строения снежно-фирновой толщи на леднике проводился по результатам визуального описания керна, выполненного в полевых условиях непрерывно по всему разрезу. В первую очередь оценивались количество, характер распределения, размер и форма воздушных включений в отдельных горизонтах. Температура льда измерена в скважинах с помощью термистора с точностью 0,1 К.

Глава 3. Пространственные изменения ледников Внутреннего Тянь-Шаня за последние 150 лет

На основе имеющихся данных удалось вывить особенности изменения размеров ледников за последние полтора века. Полученные результаты разделены в зависимости от размера выборки ледников и детальности проведенного анализа:

- для 335 ледников в результате дешифрирования космических снимков Landsat TM (1990) и ASTER (2003) определено изменение размеров для трех периодов: 1) с середины XIX в. до 1950-х гг. (по данным Каталога СССР) 2) с середины XX в. до 1990 г. 3) с 1990 г. до 2003 г. Дополнительно для 109 ледников были определены их границы по состоянию на 1965г.;

- детально проанализированы пространственные изменения 10 ледников, при этом были использованы топографические карты, аэрофотоснимки, а также космические снимки;

- определено изменение высоты поверхности и объема 12 крупных ледников района исследований во второй половине XX в.

За последние 150 лет общая площадь исследуемых ледников сократилась на 19% - с 404 км2 до 328 км2. Средняя величина отступания концов ледников за тот же период составила 438 м, при величине стандартного отклонения () 308 м. К 2003 году общее количество ледников возросло до 335 со времени малого ледникового периода, когда насчитывалось 297 ледников. Это произошло из-за распада крупных сложно-долинных ледников. Так, количество долинных ледников увеличилось с 47 в середине XIX века до 71 в 2003 году. 16 небольших ледников полностью растаяли на протяжении XX в.

Со времени малого ледникового периода и вплоть до середины XX в. ледники восточной части хр. Терскей Ала-Тоо потеряли около 7%. В последующие 40 лет (1956-1990) общая площадь оледенения этого района уменьшилась еще на 9% от площади 1990 г. Скорость сокращения ледников увеличилась между 1990 и 2003 гг.: общая площадь ледников района исследования сократилась на 3,8%, что составило 13км2.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.