3.13.2. Баланс вещества ледников, роль ледников в питании и режиме рек

Баланс вещества в ледниках удобно выражать в единицах массы. Приходную часть уравнения баланса составляют осадки X (слагающиеся из твердых и жидких осадков: Х= Х_тв + Х_ж), метелевый перенос Y_M, лавинный перенос Y_лав , конденсация водяного пара в твердую фазу Z_конд. Расходная часть уравнения включает сток талой воды с ледника Y_cт и испарение снега и льда Z_исп.

С учетом принятых обозначений, уравнение баланса массы ледника получит вид

Х₊ У_м + Y_лав + Z_конд = Y_cт + Z_исп + U, (3.58)

где U – изменение массы ледника за рассматриваемый интервал времени.

Уравнение баланса массы ледника может быть записано раздельно для его жидкой и твердой фаз. Оно может быть представлено как для лед­ника в целом, так и для любой его части, например к области питания или области абляции.

В области питания наблюдается положитель­ный баланс массы льда, в области абляции – отрицательный. Между этими об­ластями на границе питания ледника наблюдается нулевой баланс массы. Граница питания ледника может совпадать с фирновой линией, отделяющей область распространения фирна от области обнажен­ного льда, но может лежать и несколько ниже фирновой линии.

В этом случае между границей фирна и границей питания ледника находится полоса так называемого «наложенного» льда, образовав­шегося в результате повторного замерзания талой воды (зона ледя­ного питания).

Роль горных ледников в питании рек в целом невелика. В среднем на земном шаре ледниковое питание рек составляет 412 км³, т. е. менее 1 % общего объема речного стока, равного, как показано выше, 41,7 тыс. км³ в областях внешнего стока и около 1,0 тыс. км³ в областях внутреннего стока. Однако у некоторых крупных ледниковых рек доля ледникового питания может достигать 10—15 %, а у малых рек в непосредственной близости от ледников 40 – 60%.

Особенно важно, что высокая водность ледниковых рек падает на самое жаркое время года, когда потребность в оросительной воде особенно велика. Именно в июне – августе на предгорных сухих равнинах Азии осуществляется основной забор воды на орошение из горно-ледниковых рек.

Многолетнее регулирование стока ледниками заключается в том, что талая вода ледников компенсирует недостаток воды в реках в жаркие засушливые годы. Напротив, в холодные и влажные годы или периоды, когда увеличиваются сезонное снеговое и дождевое питание горно-ледниковых рек, частые летние снегопады на поверхности ледников снижают процесс таяния и долю ледникового питания.

Таким образом, различный вклад снегового, дождевого и ледникового питания в сухие и влажные годы и периоды сглаживает многолетние колебания стока горно-ледниковых рек. Вклад ледникового стока в суммарный сток рек и регулирующее влияние ледников на сток тем больше, чем больше относительная площадь оледенения, равная отношению площади, занятой ледниками к полной площади бассейна реки для данного замыкающего створа.

Согласно Г. Н. Голубеву, время добегания талой воды с удаленных частей горного ледника до истока вытекающей из ледника реки (, сут) растет с увеличением площади ледника (F_л, км²):

 = 3,81g(F_л+l).

Сдвиг между внутрисуточными экстремумами температуры воздуха и расходом талых вод в истоках ледниковых рек увеличивается с увеличением размера ледника и его высоты от 1-2 до 6-9 часов (рис. 3.66, а,в). Так, с ледника Федченко максимальный сток отмечается в 20 - 24 ч, минимальный – в 9 - 12 ч [19]. Регулирование стока ледником связано с наличием в его теле заполненных водой полостей, а также с накоплением воды в пористой снежно-фирновой толще, коэффициенты фильтрации которой невелики (5 – 6 м/сут). По этим причинам на ледниковых реках максимум стока обычно смещается на вторую половину лета (рис. 3.66, а).Ледники могут вызывать катастрофические паводки и сели. Эти опасные явления возникают по следующим причинам: прорыв приледниковых или надледниковых озер; прорыв внутриледниковых полостей; катастрофическое таяние, вызванное изверженияеми вулканов.

гас. 4.о.

1ипичны

Переполнение приледниковых или надледниковых озер водой в период активного таяния ледника может привести к их прорыву и возникновению паводка и селя. Такое явление произошло в бассейне р. Ма­лая Алматинка летом 1976 г.в результате прорыва моренного озера в долине реки, вызвавшего катастрофический сель.

Надледниковые озера, расположенные непосредственно на ледни­ках, обычно образуются в результате подпруживания основ­ным ледником талых вод ледника–притока. К такому типу относится оз. Мерцбахера на Тянь-Шане, достигающем длины 4 и ширины 1 км, в котором может аккумулироваться до 200 млн. м³ воды. Почти ежегодно ледяной барьер, подпруживающий озеро, всплывает и образуется катастрофический паводок в долине р. Иныль­чек (рис. 3.66, б).

Ледниковый сток – это сток талых вод сезонного снега, фирна и льда, а также жидких осадков, выпадающих на поверхность ледника. Используя данные В.П. Галахова [Галахов В.П., Мухаметов Р.М. Ледники Алтая. Новосибирск, 1999], мы определили сток с ледниковых и безледниковых площадей по бассейнам высокогорной зоны Центрального Алтая (табл. 3.13). Расчеты показали, что в ледниковых бассейнах высокогорной зоны Центрального Алтая сток с ледников в 1.5 – 2.8 раза превышает сток с безледниковой площади. Безледниковая площадь может включать каменистые поверхности с малыми формами оледенения и снежниками, а также тундровые и тундрово-степные ландшафты.

Оптимизационные расчеты ландшафтного стока рек Алтая, выполненные Д.А. Бураковым и Н.В. Горошко, показали, что многолетний модуль стока в различных ландшафтных комплексах («стокоформирующие комплексы» – СФК, по Ю.Б. Виноградову) изменяется в широких пределах, – от 0.2 л/с·км² в полупустынных, до 26 – 47 л/с·км² с ледников (табл. 3.13, 3.14). Таким образом, модуль ледникового стока оказывается самым высоким по сравнению с величинами модуля стока всех прочих СФК в горном Алтае. Этот вывод подтверждается результатами исследований для других горно-ледниковых районов. Например, средний многолетний модуль стока с ледников в Средней Азии составляет 30 – 80 л/с·км² [8].

В бассейнах высокогорной зоны встречаются как засушливые тундрово-степные ландшафты, так и гляционивальные (с ледниками или без них). Даже незначительная доля гляционивальных (ледниково-снежных) комплексов в речном бассейне сопровождается заметным увеличением стока, т.е. их наличие указывает на условия повышенного увлажнения в связи с приуроченностью гляционивальных ландшафтов к наиболее увлажненным участкам гор.

Таблица 3.13

Оценка стока с ледниковой и безледниковой площади в высокогорной зоне Центрального Алтая

Река – пост	Слой годового стока с бассейна (мм)	Слой годового стока с безледниковой площади бассейна (мм)	Слой годового стока с ледника (мм)	Модуль стока с ледника (л/сек·км2)
Аккем – Аккем	953	289	814	26
Актру – Актру	891	741	1069	34
Катунь – Белуха	1290	686	1497	47

Таблица 3.14.

Результаты оптимизационных расчетов ландшафтного стока

в условиях Горного Алтая

Ландшафтный сток (л/с·км2)
Сухие степи	Гляциально-нивальные		Тундрово-степные	Тундровые	Альпийские /субальпийские	Полупустынные	Светлохвойные и лиственные	Смешанный лес	Темнохвойные/черневая тайга	Лесостепные	Степные и луговые	Болотные и болотно-лесные
	Ледниковые	Каменистые (могут включать малые формы оледенения и снежники)
0.5	36.0	34.4	2.2	6.5	26.0	0.2	7.0	8.4	27.3	6.9	3.9	1.7