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:     | 1 | 2 || 4 |

Изменение ледников внутреннего тянь-шаня за последние 150 лет

-- [ Страница 3 ] --

Выявлена отрицательная корреляция между среднелетней (май-сентябрь) температурой воздуха и годовым количеством осадков в регионе. Такая зависимость объясняется тем, что сухое лето с господством антициклонального типа погоды зачастую является также и более теплым. Эту зависимость иллюстрирует совместный анализ аномалий средней температуры теплого периода и годовой суммы осадков (Рис. 10).

Противофазное поведение метеорологических параметров было характерным и для высокогорной метеостанции Тянь-Шань вплоть до 1997 года. Годовая сумма осадков при этом неуклонно уменьшалась в период 1956-1996 гг. со скоростью в среднем 4,6 мм в год. Наименьшая сумма осадков за всю историю наблюдений относится к 1996 и 1997 (самый теплый год) гг. 19 августа 1996 года была установлена автоматическая метеостанция. Остается неясным является ли увеличение осадков после 1997 года действительным или причиной тому использование осадкомеров различного типа. Согласно данным трех работающих в настоящее время метеостанций современное потепление сопровождается незначительным увеличением осадков.

Глава 5. Особенности реакции оледенения Внутреннего Тянь-Шаня на изменение климатических условий

Для оценки условий существования и развития оледенения района исследования необходимы сведения о колебании его баланса массы. Имеющиеся короткие ряды наблюдений на ледниках не позволяют сделать обоснованные выводы о состоянии оледенения района. Использование косвенных методов позволяет в ряде случаев при наличии даже короткого ряда наблюдений (несколько лет) реконструировать значения баланса массы отдельного ледника на более длительный срок и использовать их в дальнейшем для оценки баланса массы ледников всего района.

По данным МС Тянь-Шань и прямым измерениям баланса массы, была выполнена реконструкция баланса массы для ледника Сары-Тор с 1930 по 1988 гг. (Ушнурцев, 1991). Для реконструкции был использован гляциологический метод, позволяющий избежать многоступенчатой экстраполяции и, соответственно, накопления ошибок. В качестве параметра, отражающего массбалансовые характеристики и гляциологические условия, служила граница питания ледника.

Нами была сделана реконструкция баланса массы ледника Сары-Тор за более длительный период времени со времени окончания малого ледникового периода до 2005 г. В качестве опорных метеостанций были выбраны близкорасположенные МС Тянь-Шань (3614 м) и МС Каракол (1716 м). Наличие устойчивой связи между реконструированными значениями высоты границы питания (Нгп) ледника Сары-Тор и среднелетней температурой воздуха (Тл), позволяет рассчитывать абляцию на высоте границы питания (4270 м).

Нгп= 3820 + 132,07 * Тл, R = 0,94 (4)

Расчет аккумуляции на высоте границы питания производился по количеству осадков (Хз) на МС Тянь-Шань в зимний период (сентябрь-май). Окончательное уравнение расчета высоты границы питания ледника Сары-Тор по метеопараметрам МС Тянь-Шань имеет следующий вид:

Нгп=3852 – 0,22 Хз + 132,07 Тл (5)

Используя полученную в ходе прямых измерений баланса массы в 1985-1988 гг. зависимость между балансом и высотой границы питания, был восстановлен баланс массы ледника Сары-Тор за весь период наблюдений МС Тянь-Шань вплоть до 2005 г.

Существует высокая корреляция между измеренной температурой воздуха на МС Тянь-Шань и Каракол (>0,9). Однако, осадки, из-за их сложного распределения в высокогорье, коррелируют гораздо слабее. В связи с этим для МС Каракол был рассчитан индекс баланса массы, предложенный Глазыриным (1985).

B = Aki – Абi = Xi(4270) –1,33(Тiл (4270) + 9,66)2,85 (6)

В расчетах были учтены величины температурного градиента (0,67-0,89°) и "температурного скачка" (0,3°). Полученные значения индекса баланса массы были нормированы по данным прямых измерений 1985-1988 гг.

Несмотря на то, что при реконструкции баланса массы по данным двух метеостанций были использованы разные методы, коэффициент корреляции между рядами составил 0,8 (Рис. 11). В результате удалось продлить реконструкцию баланса массы ледника Сары-Тор на период с 1882 по 2005 год.

Была определена чувствительность баланса массы ледника Сары-Тор к изменению температуры воздуха. Согласно нашим исследованиям, рост среднелетней температуры воздуха на 1К приведет к увеличению высоты границы питания на 130 м и уменьшению баланса массы на 270 мм в.э.

Климатические изменения влияют на поведение ледников через изменение составляющих баланса массы, которые, в свою очередь, приводят к колебанию размеров ледников. Если баланс массы конкретного года полностью обусловлен условиями таяния в летний сезон и накопления снега во время сезона аккумуляции, то время отклика ледников и изменения их размера в ответ на колебания метеорологических параметров различно и зависит от множества факторов.

Время отклика (response time) понимается как время, необходимое леднику, чтобы «приспособится» к новым климатическим условиям. Чувствительность ледников к климату чаще всего определяется величиной изменения их стационарного состояния в результате определенного изменения баланса массы. Расчет времени отклика предусматривает достаточно сложное численное моделирование реакции геометрии ледника на последовательное изменение баланса массы. Однако, в целом ряде исследований время отклика выражается с помощью довольно простых функций связи климата и геометрии ледников (Johannesson et al., 1989; Raper et al., 1996; Bahr et al., 1998; Oerlemans, 2001). Несомненным преимуществом использования подобной методики является ее относительная простота, и возможность оценки времени отклика ледников, исходя из небольшого объема информации: климатических данных и сведении о размерах ледников.

Для оценки времени отклика ледников района исследований был использован метод, предложенный в работе (Johannesson et al., 1989) и усовершенствованный затем в (Raper, Braithwaite, 2009). Время отклика t рассчитывается, исходя из данных о толщине ледника (H) и балансе массы на языке ледника bt:

t = H/-bt (7)

В работе (Raper, Braithwaite, 2009) предлагается новый способ определения времени отклика, при котором, параметры климата и геометрии ледника рассматриваются отдельно. Время отклика напрямую зависит от средней толщины ледника и косвенно отражает высотный диапазон ледника и градиент баланса массы (Raper, Braithwaite, 2009), полученная формула может быть упрощена до формулы 8 с привлечением дополнительного параметра (Raper, Braithwaite, 2009):

tRB = tJRW/ (8)

где tJRW время отклика, рассчитанное по формуле (Johannesson et al., 1989), а это коэффициент связи высотного диапазона ледника R и площади F:

R~F (9)

Для ледников исследуемой территории коэффициент оказался равен 0,3, что хорошо согласуется с данными по другим ледниковым районам мира.

В результате было рассчитано время отклика для пяти долинных ледников южного склона хр. Терскей Ала-Тоо (табл. 4). Средняя величина баланса массы на языке получена по данным изменения высоты поверхности ледников в зоне абляции. Наибольшим временем отклика характеризуется крупнейший ледник Колпаковского (247 лет). Для близко расположенных и схожих по своим характеристикам ледников 324 и 326, а также ледника Попова рассчитанное время отклика составило от 180 до 200 лет. За счет отрицательного баланса массы на языке и меньшей толщины льда, ледник Большой Чонтор быстрее других приспосабливается к изменению климата.

Табл. 4. Время отклика ледников в районе исследования

ледник Площадь, км2 Длина, км2 H, м bt, м.в.э. в год Время отклика, по формуле 8, годы
324 5,7 5,2 86 -1,5 191
Южный Ашутор (326) 5,9 5,2 86 -1,6 179
Колпаковского (317) 26 13 193 -2,6 247
Попова (395) 8,2 5,7 104 -1,7 204
Б.Чонтор (397) 6,3 4,1 91 -2 152

Очевидно, что в постоянно меняющихся природных условиях, скачкообразного изменения климата от одного стабильного периода к другому, и соответствующего перехода ледника к новому устойчивого состоянию не происходит. Изменчивость климатических параметров и продолжающиеся изменения ледников, накладываясь друг на друга, практически исключают возможность определения времени отклика исходя из прямых наблюдений. Дополнительная сложность в проверке связана с тем, что изменение климата, произошедшее с момента окончания МЛП и повлекшее повсеместное сокращение ледников, продолжается до настоящего времени.

В отличие от времени отклика, для любого ледника существует также задержка между существенным изменением климатических параметров и собственно началом изменения положения конца ледника (Paterson, 1994), так называемое время реакции ледника (reaction time). Зачастую время реакции ts определяется по результатам прямых наблюдений за поведением конца ледника и запаздыванием смены наступания (отступания) на отступание (наступание) в ответ на климатические изменения.

Детальное исследование с использованием исторических и картографических материалов позволяет судить о колебаниях ледников со средним разрешением около десяти лет, что недостаточно для количественных расчетов, однако, может использоваться для качественного анализа особенностей изменений ледников.

На протяжении последних 150-160 лет исследуемые ледники преимущественно сокращались. Тем не менее, наблюдались некоторые периоды улучшения их условий существования (понижение среднелетней температуры, рост количества осадков), что могло приводить к замедлению отступания. Были рассчитаны средние значения скорости отступания пяти ледников за периоды между датами оценки их размеров (Рис. 12 б, в). Для сравнения этих кривых с климатическими изменениями на рис 12 (а) представлена 11-летняя сглаженная кривая реконструированных значений баланса массы ледниковой системы южного склона хр. Терскей Ала-Тоо. Близко расположенные друг к другу ледники 324, 326 и 317 показывают сходный характер изменения скорости отступания, при этом прослеживается отставание реакции ледника Колпаковского от ледников 324 и 326 на период около 10 лет (12 б). Кривые скорости отступания ледников Попова и Большой Чонтор похожи между собой, однако, несколько отличаются от трех других ледников. Что может быть объяснено разными характеристиками ледников и влиянием локальных условий. Они вместе с плосковершинным ледником Григорьева, сливаясь в области питания, составляют единый массив оледенения.

Известно, что в 1910-х гг. многие ледники Внутреннего Тянь-Шаня были стационарны (Соломина, 1999). Причиной тому, судя по всему, был кратковременный благоприятный период накопления массы в это время (Рис. 12 а). Затем началось повсеместное отступание ледников (Калесник, 1935), вслед за ухудшением условий и снижением баланса массы в 1915-1920-е гг. Некоторое уменьшение скорости отступания ледников середине 1960-х годов и ледника Колпаковского в 1980-х, судя по всему, является результатом относительно благоприятных условий и накопления массы в областях аккумуляции ледников в 1950-1960-е гг. Следующее уменьшение скорости отступания связано с увеличением осадков и баланса массы в 1990-е гг. Таким образом, время реакции для ледников от 5 до 15 лет, а для ледника Колпаковского порядка 25 лет.

Следует подчеркнуть, что при отсутствии ежегодных данных о перемещении конца ледника, невозможно оценить механизмы реакции ледников на изменение баланса массы в полной мере. Тем не менее наши выводы в целом согласуются с предыдущими исследованиями в этой области. Так, в работе (Глазырин, 1985) приводятся данные наблюдений за колебаниями концов некоторых ледников Средней Азии на протяжении 20 лет совместно с изменением индекса баланса массы. Были сделаны выводы о том, что ледники реагируют на климат со сдвижкой во времени от 0 до 3 лет (Глазырин, 1985). Похожие выводы о поведении ледников были сделаны при анализе оледенения Альп (Тюлина, 1990), где время реакции составило 1-4 года. Работа Кузьмиченок, (2009) посвящена математическому моделированию изменения площади ледника во времени в зависимости от изменения его объема. В результате показано, что при заданном резком изменении объема, колебание площади происходит более сглажено, что приводит к запаздыванию экстремумов. Смоделированное время этого отставания составляет около 10 лет (Кузьмиченок, 2009).

Рассчитанное время реакции и время отклика для некоторых ледников Внутреннего Тянь-Шаня свидетельствуют о том, что ледники были нестабильны на протяжении последних 150 лет, и все еще подстраиваются под изменение климатических условий после окончания МЛП, которое было усилено современным потеплением. Релаксация и приспособление ледников к новым условиям происходит постепенно в течение первых сотен лет. В тоже время периодические улучшения климатических условий на протяжении XX в. не приводили к наступанию ледников, а наблюдалось лишь кратковременное замедление сокращения с запаздыванием на 5-25 лет (время реакции).

Помимо пространственных изменений, колебания климатических параметров приводят также к изменению условий льдообразования на ледниках, что относительно хорошо прослеживается в глубинном строении ледников по изменению их структурно-стратиграфических характеристик и выражается в вариациях общей льдистости разрезов и размеров кристаллов льда. Глубинное строение ледника отражает изменения его режима и условий льдообразования. В холодной фирновой зоне, распространенной на ледниках района исследований, основные изменения происходят в верхней части снежно-фирновой толщи, где главным льдообразующим процессом служит инфильтрационное преобразование.

На протяжении нескольких лет в районе исследования на леднике Григорьева проводились исследования строения и температурного режима снежно-фирновой толщи по результатам кернового бурения в 1990, 2001 и 2003 гг.

Анализ относительного содержания инфильтрационного льда (как основного стратиграфического показателя в данных условиях льдообразования) для верхних 15 м снежно-фирновой толщи ледника Григорьева показал некоторое его уменьшение по разрезу. В 1990 г. суммарное содержание инфильтрационного и инфильтрационно-конжеляционного льда составляло 63%; в 2001 г. – 57% и в 2003 г. – 53%. Полученный результат косвенно свидетельствует о тенденции к отеплению толщи ледника из-за повышения температуры воздуха в последнее время. Более теплая толща неспособна удерживать большое количество талой воды. В результате, увеличивается глубина инфильтрации, развивается боковой сток и в общем случае, происходит уменьшение относительного содержания инфильтрационного льда.

Измерения температуры в скважинах на леднике Григорьева выполнялись в 1962, 1990, 2001 и 2003 гг. Сравнение температурных профилей, полученных в разные годы, подтверждает, что только верхние 5 метров снежно-фирновой толщи подвержены интенсивной инфильтрации талых вод. Волна зимнего холода проникает до глубины 7-8 м.

До глубин около 10 м (ативный слой в леднике) общий ход и абсолютные значения температур определяются их сезонными (внутригодовыми) вариациями. Температура на глубине 10 м принята в качестве международного стандарта, позволяющего оценивать и сравнивать температурное состояние приповерхностных горизонтов различных ледников, зон льдообразования, точек наблюдений и т.п. вне зависимости от момента (сезона) наблюдений.

В 1962 г. в нижней части области питания на высоте 4440 м была измерена температура в 30-м скважине (Диких, 1965) В июне 2003 г. нами были повторены измерения в той же точке. На рис. 5.9 показано, что за 40 лет произошло существенное отепление фирново-ледяной толщи ледника Григорьева. На глубине 10 м оно составило 1,5°C, а на глубине 30 м – 0,6°C. При этом толщина фирна за указанный период сократилась с 10 м до 5 м.

Полученные результаты свидетельствуют, что, наблюдающееся по скважинам 2001-2003 гг. повышение температуры, носит неслучайный характер и связано с соответствующим повышением среднегодовых температур воздуха, определяющих температуру деятельного слоя как непосредственно, так и опосредованно - через изменение условий льдообразования.

Изменение температуры воздуха влияет в первую очередь на общий температурный режим ледниковой толщи. Температура снежно-фирновой толщи, в свою очередь, обуславливает глубину и продолжительность инфильтрации талых вод. Судя по всему, отепление фирновой толщи привело к увеличению бокового стока и уменьшению льдистости в верхней части ледника.

По данным кернового бурения ледника Григорьева в конце XX начале XXI в. происходит уменьшение толщины годовых горизонтов, а в отдельные годы, их полное стаивание.

Результаты кернового бурения подтверждают наши предположения о нестабильности оледенения Внутреннего Тянь-Шаня. Несмотря на меньшие по сравнению с другими горными районами масштабы реакции, ледники претерпевают существенные изменения, в том числе и внутреннего строения, подстраиваясь под новые климатические условия. Рост среднелетней температуры приводит к отеплению снежно-фирновой толщи и смене условий льдообразования.

Заключение

Проведенный в диссертации анализ позволил прийти к следующим основным выводам и обобщениям:

1. Ледники Внутреннего Тянь-Шаня преимущественно отступали со времени окончания малого ледникового периода. С середины XIX в. до 2003 г. общее сокращение площади оледенения района исследований составило 19%. Темпы деградации существенно возросли во второй половине XX в. между 1956 и 2003 гг., когда ледники потеряли 12,7% своей площади.

2. Наибольшая скорость относительного сокращения характерна для ледников плоских вершин, тогда как сложно-долинные и долинные ледники потеряли максимальную площадь льда. Несмотря на небольшую общую площадь, сравнительно велик вклад малых ледников в общее сокращение (30%), хотя это значение ниже, чем в других горных районах мира.

3. Изменение объема ледников Внутреннего Тянь-Шаня помимо изменения планового размера ледников, происходит за счет понижения поверхности льда. Причем в условиях континентального климата этот процесс выходит на первый план. За 35 лет с 1965 по 2000 г. среднее понижение поверхности ледников составило 21,6 м.

4. Расчетным методом был определен суммарный запас льда в районе исследования (24,85 км3 в 2000 г.). Предложена формула расчета изменения объема ледников Внутреннего Тянь-Шаня на современном этапе: 0,0356*(F19651,53 – F20001,53), где F – площадь ледника, км2. В общей сложности, ледники потеряли с 1965 по 2000 г. 3,35 км3 льда или 3 км3 воды.



Pages:     | 1 | 2 || 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.