galakhov_kolebaniya_lednikov

МИНИСТЕРСТВО 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