galakhov_kolebaniya_lednikov
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
Институт водных и экологических проблем Алтайский государственный университет
В.П. Галахов, А.Н. Назаров, Н.Ф. Харламова
КОЛЕБАНИЯ ЛЕДНИКОВ И ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В ПОЗДНЕМ ГОЛОЦЕНЕ
ПО МАТЕРИАЛАМ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛЕДНИКОВ И ЛЕДНИКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ БАССЕЙНА АКТРУ (Центральный Алтай, Северо-Чуйский хребет)
Монография
Утверждено к печати ученым советом Института водных и экологических проблем СО РАН
УНИВЕРСИТЕТА
Барнаул - 2005
УДК 551.32 (0.062) Г152
Рецензенты:
канд. геогр. наук, доцент М. С. Древипо; докт. геогр. наук, профессор А.Ш. Хабидов; канд. геогр. наук, доцент И.Н. Ротанова
Г152 Галахов В.П.
Колебания ледников и изменение климата в позднем голо цене по материалам исследований ледников и ледниковых от ложений бассейна Актру (Центральный Алтай, Северо-Чуйский хребет) : монография / В.П. Галахов, А.Н. Назаров, Н.Ф. Харла мова. - Барнаул : Изд-во Алт. ун-та, 2005. - 132 с .: ил.
ISBN 5-7904-0382-4
Обоснована возможная причина асинхронности колебаний ледников Алтая, Саян и Кузнецкого Алатау. Приводятся мате риалы инструментальных наблюдений за колебаниями ледни ков, термическим режимом горно-ледниковой долины и ледо вым балансом ледника Малый Актру. Показано время реакции языка этого ледника на изменение ледового баланса. Рассмотре на возможность восстановления изменений термического режи ма в теплый период на основе материалов о колебаниях языков ледников бассейна Актру. Большое внимание уделяется обосно ванию репрезентативности наблюдений за ледниками в бассейне Актру.
Монография подготовлена и издана при финансовой поддержке РФФИ (грант 03-05-64852)
ISBN 5-7904-0382-4 |
© В.П. Галахов, А.Н. Назаров, |
|
Н.Ф. Харламова, 2005 |
|
О Издательство Алтайского |
|
госуниверситета, оформление, 2005 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение......................................................................................... |
4 |
Глава 1. Влияние панарктического покрова |
|
на оледенение Алтая и Саян....................................................... |
6 |
Глава 2. Колебания ледников в позднем голоцене................. |
25 |
2.1. Инструментальные наблюдения............................................. |
25 |
2.2. Колебания ледового баланса ледника М. Актру................. |
29 |
2.3. Обусловленность колебаний языка ледника |
|
М. Актру изменениями ледового баланса.................................. |
33 |
2.4. Колебания ледников в позднем голоцене ........................... |
38 |
Глава 3. Колебания климата....................................................... |
52 |
3.1. Колебания климата за период инструментальных |
|
наблюдений..................................................................................... |
52 |
3.2. Обусловленность колебаний ледового баланса |
|
климатическими изменениями..................................................... |
55 |
3.3. Колебания климата за последнее тысячелетие.................... |
57 |
3.4. Колебания климата в позднем голоцене.............................. |
67 |
Глава 4. Опорный бассейн. Репрезентативность.................... |
78 |
4.1. Климатические колебания в горно-ледниковых долинах .79 |
|
4.2. Колебания ледового баланса................................................ |
82 |
4.3. Статистический прогноз состояния оледенения |
|
в ближайшем будущем.................................................................. |
84 |
4.4. Сравнительный анализ климатических колебаний............. |
87 |
4.5. Влияние атмосферы на колебания ледников Алтая............ |
90 |
Заключение.................................................................................... |
94 |
Библиографический список....................................................... |
96 |
Приложения................................................................................... |
103 |
Евгению Владиславовичу Максимову посвящается
ВВЕДЕНИЕ
Повышенный интерес к климатическим характеристикам не давнего прошлого в последнее время имеет важное теоретическое и практическое значение. Теоретическое связано с исследованием спектра циклов климатических колебаний, их продолжительно стью, выделением времени существования отдельных циклов, глу биной изменения климатических характеристик внутри циклов. На основе подробного изучения цикличности климата можно выйти на статистически обоснованный прогноз ближайшего состояния кли матических характеристик. Практическое значение - это тот же самый прогноз собственного тренда климатических характеристик и изменение реального климата с учетом глобального потепления.
Существует мнение, что человек в процессе своей деятельно сти нарушил естественный ход климата. Вычислен ряд величин прогнозных характеристик (температура, осадки),которые ожидают нас в ближайшем будущем. И все это не может не волновать нас, поскольку, например, наиболее вероятное прогнозируемое увели чение температуры к 2025 г. немногим более 1 °С и, соответствен но, уменьшение годовых осадков на 50-100 мм грозят значитель ными потерями прежде всего в сельском хозяйстве юга Западной Сибири. Являясь зоной неустойчивого земледелия, юг Западной Сибири будет наиболее болезненно реагировать на климатические изменения.
Исследования климатических колебаний основываются прежде всего на данных непосредственных наблюдений гидрометеороло гических станций и постов. Однако ряды непосредственных на блюдений весьма непродолжительны: не многим более 150 лет, например, по Барнаулу. Поэтому для анализа привлекаются кос венные показатели изменения климата: толщина годовых колец деревьев, статистическая обработка спорово-пыльцевых спектров.
Немаловажную информацию для анализа климатических из менений можно получить и по ледникам. Являясь продуктами кли мата и рельефа, ледники чутко реагируют на климатические изме нения, оставляя «летопись» этих изменений в моренных комплек
4
сах. Остается лишь научиться разбирать эту «летопись». Собствен но этому вопросу и посвящено данное исследование.
В процессе работы мы постарались привлечь наиболее полную подборку материалов: и непосредственно по наблюдениям за коле баниями ледников, и данные озерных отложений, и результаты анализа изменения скорости прироста древесины, и материалы не посредственных наблюдений за двумя основными климатическими характеристиками - температурой воздуха и осадками. Остается добавить, что изменение климата нас интересовало лишь за по следние 5-6 тыс. лет, поскольку мы считаем, что это наиболее значимый период для определения климата ближайшего будущего.
Принявши окончательное решение писать этот мемуар, я оказался перед вопросом: с чего мне начать?
Миры братьев Стругацких: Волны гасят ветер
Глава 1 ВЛИЯНИЕ ПАНАРКТИЧЕСКОГО ПОКРОВА
НА ОЛЕДЕНЕНИЕ АЛТАЯ И САЯН
В соответствии с исследованиями последних десятилетий утвердилось мнение, что на севере Азии в период последнего по холодания существовало мощное покровное оледенение (Архи пов С.А., 1981). Приведем мнение одного из основных российских идеологов панарктического оледенения М.Г. Гросвальда (1983, с. 106) на его размеры:
«Последний ледниковый покров Северной Евразии представ лен на карте (рис. 1). Протягиваясь без перерыва на 6000 км, он распространялся не только на Северную Европу, но и на значи тельную часть Северной Азии, в связи с чем автор назвал его Ев роазиатским ледниковым покровом (Гросвальд М.Г., 1977). Глав ными элементами Евразиатского ледникового покрова были Бри танский, Скандинавский, Баренцев и Карский ледниковые щиты, высоты которых составляли соответственно 1900, 3000, 2450 и 2400 м; внутри Баренцева щита обособлялся Свальбардский купол, имевший высоту около 2100 м. В состав ледникового покрова вхо дили также Уральский и Путоранский ледниковые комплексы; вы сота второго из них, покрывавшего обширное плато, превосходила 2000 м».
Это не последняя реконструкция М.Г. Гросвальда. Более позд нюю, с существенно большим оледенением на Евразийском конти ненте, можно найти, например, в работе М.Г. Гросвальда (1999). Не останавливаясь на отношении авторов к этим реконструкциям (по скольку мы не специалисты в данной области), приведем мнение М.Г. Гросвальда о времени максимального развития и этапах дегляциации Евроазиатского ледникового покрова (1983, с. 109-110):
«О хронологической позиции максимальной фазы последнего оледенения можно судить ло возрасту главного пояса краевых об
6
разований и высоких озерных уровней севера Русской равнины и Западной Сибири, который пока определяется лишь приблизитель но, попадая в интервал между датировками 25 тыс. лет назад, полу ченными для подстилающих слоев, и 12-13 тыс. лет назад, харак теризующими перекрывающие отложения. Автор этой книги при нимает его равным 18-20 тыс. лет назад, т.е. среднему арифметиче скому из указанных дат, отдавая себе отчет в том, что ошибка мо жет составлять ± 2 тыс. лет. Соответственно возраст кульминации рассматриваемого ледникового покрова также принимается равным 18-20 (±2) тыс. лет назад, или просто «близким к 18 тыс. лет назад».
Рис. 1. Последний Евроазиатский ледниковый покров (Гросвальд М.Г., 1983). Условные обозначения:
1 - свободный от ледников океан; 2 - пресноводные бассейны; 3 - свободная от льда суша; 4 - границы ледников; 5 - линии движения
налегающих на ложе (а) и плавучих (б) ледников; 6 - уровни внутриконтинентальных бассейнов
(относительно современного океана); 7 - сток приледниковых вод. Ледниковые щиты: Бр - Британский; Ск - Скандинавский; Б - Баренцев со Свальбардским куполом (Св); К - Карский;
Пт - Путоранский
7
Одно из ранних событий, с которых началось убывание ледни кового покрова - развитие бухты отела Норвежского желоба и от деление Британского щита от Скандинавского, имело место около 13 тыс. лет назад. За ним последовала дегляциация Норвежского шельфа, которая завершилась к 11 тыс. лет назад, т.е. к аллереду (Aarseth, Mangerud, 1974; Andersen, 1975; Mangerud, 1977). В аллереде же должны были начаться серджи ледяных потоков западного сегмента Баренцева ледникового щита, и весьма вероятно, что уже к позднему дриасу в край щита врезались бухты отела, освободив шие от льда нижние отрезки желобов Нордкапского, Медвежинского, Зюдкапского и фьорды Шпицбергена; этот сегмент стал бы стро терять массу, а седловины между Скандинавским, Баренцевым и Свальбардским щитами - снижаться.
Около 9 тыс. лет назад активизировались и северные ледяные потоки, за серджами которых последовала дегляциация остальных желобов, включая желоба Франц-Виктория, «Св. Анны» и Воро нина...
Не все этапы разрушения Евроазиатского ледникового покрова датированы надежно, тем не менее сейчас ясно, что распад его «морских» частей не был одновременным, а происходил в несколь ко этапов и что по времени он растянулся на 6 тыс. лет, начавшись на Североморском шельфе 14-13 тыс. лет назад и завершившись на Баренцево-Карском шельфе позже 9 тыс. лет назад».
Что для нас важно в этой новой парадигме? Первое, сток Оби и Енисея был подпружен. Второе, на Западно-Сибирской равнине существовало Мансийское озеро с отметкой 128 м, относительно современного уровня океана. Третье значительное изменение пло щади Мансийского озера произошло около 13 тыс. лет назад, окон чательно оно исчезло около 9 тыс. лет назад.
Можно по-разному относиться к идее существования четвер тичных оледенений на севере Азии, однако в пользу панарктиче ских оледенений можно привести следующие доводы, которые ка саются последнего оледенения Алтая и Саян.
Согласно исследованиям геоморфологов, которые занимались изучением Центрального Алтая (см., например: Ивановский JI.H., 1967), наблюдается:
1) стадиальное разрушение ледников Алтая в период после по следнего похолодания;
2)несколько периодов оледенений, причем более старые пе риоды были более значительны по размерам, чем предыдущие;
3)закономерное изменение (уменьшение) депрессии снеговой границы периода последнего похолодания с запада на восток с 700 до 400 м.
По сравнению с Западным и Центральным Алтаем в центре (Шапшальский хребет) и на востоке Алтае-Саянской горной стра ны (Западный и Восточный Саян) можно выделить следующее:
1)отсутствие стадиального разрушения, аналогичного Цен тральному Алтаю. Например, Н.А. Ефимцев (1961, с. 146) выделяет
вбассейне Хемчика лишь одну стадиальную морену: «...Леднико вые долины Западной Тувы и Восточного Алтая имеют одну стади альную морену»;
2)два периода оледенения, причем оба оледенения были либо соизмеримы (по мнению одних специалистов), либо последнее бы ло более значительным, чем более старое (по мнению других);
3)изменение (уменьшение) депрессии снеговой границы с се вера на юг: «...Высота снеговой границы во время максимума по следнего оледенения в разных частях разбираемого района была неодинаковой. Расчеты, произведенные нами по методу Гефера (Калесник, 1939), показывают, что в Саянском хребте и к юговостоку от Телецкого озера она находилась на уровне около 1800— 1900 м, а на крайнем юго-западе Тувы, где существует современное оледенение, - на уровне 2700-2800 м. Снеговая граница здесь рас полагается теперь на уровне около 3400 м. Следовательно, ее де
прессия в максимуме последнего оледенения составляла 600— 700 м» (Ефимцев Н.А., 1961, с. 140);
4) широкое развитие в период деградации последнего оледене ния участков «мертвого льда»: «...Во время деградации ледников второго оледенения образовывались значительные участки «мерт вых» льдов (особенно в местах развития полупокровов), обусло вившие широкое развитие флювиогляциальных образований - озов, камов, камовых террас» (Ефимцев Н.А., 1961, с. 158).
Создается такое впечатление, что условия формирования при родных обстановок в этих двух, расположенных совершенно ря дом, регионах одной горной страны были в период последнего по холодания совершенно различны. Хотя в настоящий момент мы наблюдаем уменьшение снежности с запада на восток и, соответст венно ему, закономерное уменьшение оледенения с запада на вос
9
ток. Следовательно, наблюдается явное несоответствие условий формирования современных и периода последнего похолодания природных обстановок. Объяснить это с позиций современных ус ловий формирования климата совершенно невозможно.
Однако, если в период последнего похолодания существовало Мансийское озеро, формировавшее западнее и юго-западнее мор ской (или более близкий к морскому) климат, - все становится на свои места. Естественно, в зимний и весенний периоды это озеро было покрыто льдом, поэтому значительного изменения климати ческих условий оно не вызывало. Но в летний и особенно осенний периоды, когда его южная часть после лета прогревалась и, оче видно,прогревалась до современных температур Новосибирского и Красноярского водохранилищ, температуры которых в поверхно стном слое в июле равны 20-24 °С (Савкин В.М., 2000, с. 49, 52), теплые воздушные массы, приходящие с запада, могли насыщаться влагой и увеличивать снегонакопление осеннего периода в Кузнец ком Алатау, Восточном Алтае, Западном и Восточном Саяне зна чительно.
При движении воздушных масс с запада на восток насыщен ные влагой воздушные массы должны были слабо влиять на сне гонакопление, поскольку проходили северней района наших ис следований. Но при северо-западных ветрах картина менялась совершенно. В своей работе (В.П. Галахов, 2003) мы попытались разработать простую схему расчета движения воздушных масс. Не останавливаясь на ее описании, попробуем с ее помощью оп ределить, каким образом могли двигаться воздушные массы при подходе к Алтае-Саянской горной стране с северо-запада (рис. 2-5).
Как видим, Кузнецкий Алатау, в данном случае, является некоторым разделительным барьером. Воздушные массы нижней части атмосферных фронтов (0,5-1,5 км) обтекают его с северовостока, двигаясь далее на юг в верховья Абакана и Хемчика. Воздушные массы проникают также свободно и в верховья Ени сея. Воздушные массы выше 1,5 км имеют такой запас энергии, что практически могут проникать во все районы Алтая и Саян. Очевидно, эти влагонасыщенные массы могли влиять на снегона копление в ледниковой зоне Алтая, но уже существенно меньше, поскольку их абсолютная влажность была меньшей, чем нижнего километрового слоя.
10