galakhov_kolebaniya_lednikov

Хотя со времени Френсиса Бэкона и до наших дней основной задачей науки считается получение новых и новых эмпирических фактов, «фак­ тов всегда достаточно».

Не хватает фантазии...

Миры братьев Стругацких: След­ ствие по делу о гибели мира

Глава 3 КОЛЕБАНИЯ КЛИМАТА

3.1. Колебания климата за период инструментальных наблюдений

Инструментальные наблюдения за температурой воздуха и осадками непродолжительны. Наблюдениями охвачен период при­ мерно в последние 150 лет. Эти материалы обобщены и результаты исследований широко известны. Например, в монографии В.М. Котлякова «Мир снега и льда» (1994) приводится изменение тем­ ператур за 1880-1980 гг. в Северном полушарии (рис. 20).

Наблюдения за температурой и осадками по наиболее длинно­ рядной метеостанции Барнаул начаты с 1838 г., а по метеостанции Актру проводились с 1957 по 1994 г. (см. приложение 1). Материа­ лы этих непосредственных наблюдений (температура воздуха) под­ тверждают общую для Северного полушария тенденцию изменения климата (рис. 21). Продолжающееся потепление климата, отмечае­ мое по метеостанции Барнаул, в противоположность глобальной тенденции похолодания примерно с 1940-х гг., возможно связано с воздействием крупного промышленного города. Формирование Барнаула как промышленного центра началось примерно в это же время. Как отмечает Н.Ф. Харламова (2000, с. 147):

«Современное потепление климата в лесостепной зоне бассей­ на происходит большей частью за счет повышения температур хо­ лодного времени года на фоне уменьшения количества осадков».

Хотя, как правило, с увеличением среднегодовых температур климатологи отмечают уменьшение осадков.

52

1880

1900

1920

1340

1960

1980

Рис. 20. Изменение температуры воздуха за 1880-1980 гг. у поверхности Земли в разных широтных зонах Северного полушария: 1- ежегодные отклонения

от средней температуры; 2 - осредненные за пять лет (Котляков В.М., 1994)

53

Рис. 21. Изменение температур (а) и осадков (б) за 1838-1999 гг. у поверхности Земли по метеостанции Барнаул.

На рисунке 2а показан тренд среднегодовой температуры, на рисунке 26 - десятилетние скользящие годовых сумм осадков

(Харламова Н.Ф., 2000)

Сравнение термического режима метеостанции Барнаул с из­ менением среднелетней температуры по бассейну Актру показало их достаточную взаимосвязь: коэффициент корреляции между среднелетними температурами этих двух метеостанций равен 0,77. Более слабая зависимость (г = 0,48) наблюдается при попытке увя­ зать значения осадков за период аккумуляции на ледниках бассейна (количество осадков за балансовый год: с сентября по май).

54

3.2. Обусловленность колебаний ледового баланса климатическими изменениями

Как совершенно справедливо указывает М.В. Тронов (1956, с. 3): «Представление о том, что ледник есть продукт климата, яв­ ляется общеизвестным и общепринятым». Но в своих публикациях исследователь неоднократно указывал на то, что «связи между климатом и оледенением практически далеко еще не являются раз­ гаданными, расшифрованными» (Тронов М.В., 1956, с. 4).

Вопрос влияния изменения метеорологических характеристик на режим ледников можно было бы рассмотреть на примере опор­ ного бассейна с длительным рядом наблюдений, на основе которо­ го можно было бы попытаться выяснить вклад каждого фактора в «чистом» виде и их взаимное влияние. Определим, какие конкрет­ ные величины влияют на баланс ледников: зимняя аккумуляция, стаявший слой (в свою очередь на величину таяния влияют количе­ ство тепла, необходимое для нагрева тающей поверхности до О °С, общее количество тепла, затраченное на таяние, количество тепла, затраченное на таяние летних снегопадов), внутреннее питание. Реально мы, как правило, не имеем рядов наблюдений, близких по своей длине к климатическим. Поэтому для решения поставленной задачи воспользуемся имитационной моделью расчета баланса ледника в зависимости от метеорологических характеристик (Гала­ хов В.П., Мухаметов P.M., 1999).

Количество тепла, необходимое на нагревание тающей по­ верхности до О °С,отчасти учитывается при определении коэффи­ циентов таяния, а с другой стороны, на нагревание одного грамма льда даже от -10 до О °С необходимо в 16 раз меньше тепла, чем на его переход из твердого состояния в жидкое. Эту величину заранее можно убрать из рассмотрения вследствие ее малости.

Для того чтобы понять, каким образом действует каждый из выделенных факторов, смоделируем процесс таяния таким образом, чтобы изменялся один фактор. В качестве ограничения изменения метеорологических характеристик будем рассматривать их колеба­ ния в пределах современных наблюдаемых изменений: аккумуляции - от 0,8 до 1,2 ее средней величины, средней летней температуры (как показателя тегоюприхода в бассейн) - от +2 до - 2 °С, величины летних осадков - от 0,5 до 1,5 ее среднелетней величины.

В качестве первой испытуемой величины возьмем зимнюю ак­ кумуляцию. Материалы расчетов показывают, что при изменении

55

аккумуляции практически таким же образом изменяется и ледовый баланс. Причем изменение слоя зимнего снега слабо влияет на суммарную величину летнего таяния (табл. 10).

Таблица 10 Влияние изменения зимней аккумуляции на режим ледника

Левый Актру, г/см2 (Галахов В.П., 1987)

X ± D ± U	Aj+S	Fi+f	AI
71	90	13	-6
85	89	14	10
100	87	16	29
116	87	16	45
125	86	17	56

При изменении летних температур (как показателя изменения теплоприхода) баланс ледников изменяется весьма значительно. Изменение летних осадков (в том числе и летних снегопадов) ска­ зывается на изменении таяния, по крайней мере на порядок меньше (табл. 11).

Внутреннее питание ледников при небольших климатических изменениях зависит в основном от величины фирнового остатка, так как на большей площади ледника достаточно воды, необходи­ мой на реализацию процессов льдообразования.

Таблица 11 Влияние изменений температуры и летних осадков

на режим ледника Левый Актру, г/см2 (Галахов В.П., 1987)

ДТ	Температура					Летние осадки
	X+D+U	Ан,	F>+f	Д1	x / x cn.	X+D+U	Aj+s	F.+f	Д1
2	83	204	7	-114	0,58	83	94	14	3
1	83	140	9	^18	0,76	84	92	14	6
0	86	90	10	6	1,00	84	88	15	11
-1	88	55	11	44	1,33	85	83	15	17
-2	91	32	11	70	1,76	86	77	16	25

Как показывает анализ таблицы 11, изменение величины ледо­ вого баланса при изменении среднелетней температуры на 4 °С достигает 184 г/см2 (от -114 до +70). А при соответствующем из­ менении летних осадков относительно их среднемноголетней вели­ чины (от 58 до 176%) величина ледового баланса изменяется лишь на 22 г/см2 (от 3 до 25).

56

3.3. Колебания климата за последнее тысячелетие

Исследования климатических колебаний основываются прежде всего на данных непосредственных наблюдений гидрометеороло­ гических станций и постов. Однако ряды непосредственных на­ блюдений весьма непродолжительны: как мы указывали ранее, не более 200 лет. Поэтому для анализа привлекаются косвенные пока­ затели изменения климата: толщина годовых колец на деревьях, скорость седиментации озерных илов, 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 сах. Остается лишь научиться разбирать эту «летопись».

Наблюдения за алтайскими ледниками насчитывают не так уж много времени. Впервые положение Катунского ледника было за­ фиксировано в 1835 г. Фридрихом Геблером. Дальнейшие работы по описанию положения ледников связаны с именами Н.М. Ядринцева, М.В. Тронова, JI.H. Ивановского, B.C. Ревякина, П.А. Окишева, P.M. Мухаметова, Ю.К. Нарожнего и др. Однако все эти мате­ риалы не дают достаточно обоснованной картины колебаний язы­ ков ледников. Чересчур мал период наблюдений. Для более обос­ нованного анализа привлечем материалы палеогляциологических исследований.

Прежде чем переходить к анализу материала, полученного по долине Актру, необходимо условиться, что мы понимаем под Ма­ лым ледниковым периодом. В своей великолепной монографии Э. Jle Руа Ладюри (1971, с. 157-158) указывает:

«...Эти три или четыре последних тысячелетия похолодания и малого повторного оледенения (в которые, как мы это вскоре уви­ дим, имели место вековые или межвековые колебания в сторону относительного похолодания) Матте первый предлагает объеди­ нить под удобным названием «малая ледниковая эпоха» («эпоха малого оледенения», «малый ледниковый период», «малое оледе­ нение» и т.д. («little ice age»).

...вопреки намерениям Матге, этот термин перестали исполь­ зовать применительно к длившемуся тысячи лет субатлантическому периоду, его употребляют для обозначения последней двухве­ ковой фазы наступания ледников (1600-1850 гг.). Так, Лэмб, Шов и

57

многие другие обычно называют эти два с половиной столетия “little ice age”».

Далее Э. Jle Руа Ладюри (1971, с. 158) указывает:

«...Если же, наоборот, относить это название лишь к современ­ ной фазе (1600-1850 гг.), то в крайнем случае называть ее следова­ ло бы «последней многовековой фазой наступания ледников», или более кратко (вернемся к терминологии Кинзла и Майра) - «стади­ ей Фернау».

Поэтому период «последней многовековой фазы наступания ледников» мы называем, вслед за Л.Н. Ивановским, стадией Актру.

По исследованиям Л.Н. Ивановского, В.А. Панычева и Л.А. Ор­ ловой (1982), время образования морен стадии Актру (или Фернау по альпийской хронологии) датируется 1540-1570 гг. (1560 г., СО- АН-1618, М. Актру; 1570 г., СОАН-1427, Большой Актру; 1540 г., СОАН-1885, Корумду). Три датировки, полученные Л.Н. Иванов­ ским и В.А. Панычевым (1978) по правой ветви моренного ком­ плекса языка ледника Малый Актру, и две датировки, полученные А.Н. Назаровым, пока опустим, так как они, по нашему мнению, ха­ рактеризуют пульсации ледника, когда-то примыкавшего к языку Малого Актру и названного нами Кар Малого Актру. Л.Н. Иванов­ ский выделяет три генерации морен стадии Актру на основе морфо­ логического анализа моренного комплекса под языками ледников Левый и Правый Актру. Эти же три генерации можно выделить и у левой ветви моренного комплекса языка ледника Малый Актру.

Впервые достаточно подробно, для оценки периодов похолода­ ний в бассейне, скорость прироста древесины использовал М.Ф. Ада­ менко (1985, с. 11):

«Сравнительным анализом ширины годичных колец деревьев, произрастающих перед моренами ледников Малый Актру, Боль­ шой Актру, Корумду (в зоне действия ледникового ветра) и на зна­ чительном удалении от них, выявлено у этих ледников три насту­ пания в период малой ледниковой эпохи. Первое наступание дока­ зано пока только у Малого Актру, оно проявилось с начала XVI в. до середины 60-х гг. этого столетия. ...Второе наступание прояви­ лось с начала 70-х гг. XVII в. до середины 20-х гг. XVIII в. ...Экс­ тремум третьего наступания проявился с начала 10-х гг. до середины 50-х гг. XIX в. ...Наступания разделяются периодами не­ которого сокращения ледников; наиболее отчетливо выявляется отступание с начала 30-х гг. по конец 70-х гг. XVIII в., которое, однако, по своим размерам уступало современному».

58

Начало похолодания стадии Актру (не путать с датой форми­ рования морены) по результатам дендрохронологических исследо­ ваний М.Ф. Адаменко (1985) можно отнести к 1480 г. (рис. 22). Та­ ким образом, дендрохронологический анализ, выполненный М.Ф. Адаменко, дает возраст начала похолодания, ответственного за формирование моренного комплекса стадии Актру ледника Ма­ лый Актру - конец XV - начало XVI вв.

Рис. 22. Колебания среднелетней температуры июня-июля на территории Горного Алтая в XIV-XX вв.

(построено по данным М.Ф. Адаменко (1985, табл. 1))

К сожалению, исследователи ледников Алтая не захватили то время, когда ледники наступали. Все наши наблюдения связаны лишь с деградацией оледенения. Поэтому, чтобы рассмотреть во­ прос о том, что происходит перед языком наступающего ледника, обратимся к материалам по пульсирующим ледникам.

Л.Н. Ивановский (1962, с. 39-48) связывает формирование ко­ нечных моренных комплексов у наступающих ледников с «бульдо­ зерным эффектом» (так называемые «морены напора»), у стационирующих либо слабо отступающих ледников - с «эффектом транспортера» («морены насыпания»). В данном случае нас инте­ ресует вопрос формирования «морен напора» у наступающих лед­ ников.

Л.Д. Долгушин и Г.Б. Осипова (1982, с. 170), анализируя наступание пульсирующих ледников, отмечают, что в большинстве случаев наблюдается «...наползание ледника на склоны долины и

59

гряды конечных и береговых морен, над которыми он возвышается 20-30-метровыми обрывами. Известны случаи образования морен напора».

Что касается конкретных ледников, то при подвижке ледника Медвежьего отмечено:

«Как и в 1963, так и в 1973 гг. продвижение конца ледника не сопровождалось образованием напорных морен. Надвигаясь на склоны долины и древние береговые морены, он содрал лишь тон­ кий почвенно-растительный покров, а чаще перекрывал его без больших нарушений» (Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б., 1982, с. 160).

Для ледника Бильченок отмечается следующее:

«...При посещении ледника 24ДП 1959 г. было отмечено про­ движение конца ледника на 5-10 м... Борта долины на несколько метров были вспаханы, сезонный снежный покров собран в слож­ ные складки, у конца языка наблюдались многочисленные надвиги во льду и грунте, был слышен треск льда...

Обследование, проведенное В.Н. Виноградовым в сентябре 1964 г. и апреле 1965 г., показало, что ледник деградировал. Фронт конца языка отступил от вспаханных бортов и вывороченных кус­ тов ольхового стланника на 15-20 м» (Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б., 1982, с. 48).

При подвижке ледника Колка К.П. Рототаев, В.Г. Ходаков и А.Н. Кренке (1983, с. 46) отмечают следующее:

«Склоны долины в нижнем течении современного ледника, сложенные смешанным материалом делювиально-моренного гене­ зиса, также подверглись усиленной выработке. Здесь ледником на­ чисто сорван дерновый и почвенный покров, склоны сильно подре­ заны, в ряде мест глубоко стесаны плотные гляциогенные конгло­ мераты. По бортам головной зоны ледника зафиксирован активный срыв больших площадей дернины, которая затем смята в складки и пачки слоев, собрана валами, перекрывающими напорные скопле­ ния обрушенных ледником рыхлых толщ.

...Начало формирования конечных и частично напорных мо­ ренных комплексов во фронтальной части языка просматривается вполне отчетливо, хотя они могут трансформироваться в крупные полигенные псевдотерасы».

Таким образом, подводя итог вышесказанному, можно отме­ тить следующее:

1) образование морен напора при наступайии ледников требует специфических условий (по крайней мере они образуются не всегда);

60

2) фронтальная зона наступающего языка ледника сдирает и переоткладывает почвенный и растительный покров (как правило, это наблюдается);

3) в микропонижениях растительный и почвенный покров мо­ жет захораниваться и не транспортироваться.

По нашему мнению, язык ледника Малого Актру должен был остановиться при первой подвижке примерно к 1650 г. Если при­ нять, что начало похолодания, в соответствии с дендрохронологическими исследованиями М.Ф. Адаменко, относится к концу XV в., то с учетом скорости реакции языка ледника начало его движения вниз по долине следует отнести к началу XVI в. (1515-1520 гг.).

По исследованиям М.Ф. Адаменко (1985) и Д.В. Овчинникова (2002) депрессия верхней границы леса в период стадии Актру на северном склоне Северо-Чуйского хребта составляла 70—80 м. М.Ф. Адаменко отмечает (1985), что температура июля на верхней границе леса составляет 9 °С. Тогда с учетом полученного нами градиента температур 0,67100 м (В.П. Галахов, P.M. Мухаметов, 1999) снижение летних температур в этот период должно быть рав­ но около 0,4-0,5 °С.

В.П. Галаховым разработана имитационная модель расчета ле­ дового баланса ледника по метеорологическим данным (1999). Чувствительность разработанной имитационной модели составляет 0,1 °С (2001). Численные эксперименты показали, что ледовый ба­ ланс зависит лишь от двух показателей: зимних осадков (характе­ ризует аккумуляцию) и летних температур воздуха (характеризуют абляцию). Летние осадки, даже в виде снега, влияют на изменение ледового баланса, так же как и внутренние питание, весьма слабо. Используя имитационную балансовую модель расчета ледового баланса ледника, попытаемся оценить изменение положения языка ледника Малый Актру перед наступанием в стадию Актру. Мате­ риалы численных экспериментов показывают, что при современ­ ных осадках и увеличении летних температур на 0,4-0,5 °С язык ледника Малый Актру должен был находиться примерно на высоте 2500 м, т.е. на расстоянии около 1 км от его современного положе­ ния. Примерно за 130-140 лет от начала до конца первой фазы наступания ледник продвинулся вниз по долине около 1 км. Значит, средняя скорость наступания языка ледника должна составлять не более 7,0-7,5 м/год, что кажется нам вполне достоверным.

Что касается первой фазы подвижки ледника Малый Актру и начала формирования моренного комплекса стадии Актру, то этот

61