3.13.3. Колебания ледников

Колебания ледников – это изменения размеров (площади, длины) и формы ледников, обычно сопровождающиеся наступанием или отступанием их концов. Различают несколько видов колебаний ледников [8]:

1) сезонные, вызванные сезонными изменениями аккумуляции и абляции;

2) вековые и многовековые очень продолжительные, обусловленные крупными аномалиями климата и преобразованиями рельефа;

3) циклические – сравнительно кратковременные, связанные с циклическими колебания климата;

4) случайные — все, которые нельзя отнести к сезонным, вековым и циклическим. Случайные колебания ледников могут быть вызваны тектоническими, вулканическими и другими причинами.

По своему генезису все колебания ледников делятся на две группы: вынужденные колебания и релаксационные автоколебания.

Вынужденные колебания представляют реакцию ледников на изменения внешних условий, которые прямо отражаются на балансе массы ледников. В периоды положительного баланса льда ледники должны наступать, в период отрицательного баланса льда – отступать. Наступание и отступание ледника, т. е. перемещения его конца, часто запаздывают во времени по отношению к изме­нению массы ледника. Чтобы ледник пришел в движение, иногда необходимо некоторое избыточное накопление льда.

Колебания климата и вызванные ими многовековые очень продолжительные колебания оледенения Земли рассмотрены выше (раздел 2.4).

Релаксационные колебания (в механических системах) – это автоколебания, в возникновении которых существенную роль играет внешнее или внутреннее трение. В гляциологии они известны под названием пульсаций ледников. Представляют собой результат процессов, происходящих внутри самих ледников: скачкообразных перестроек условий на ложе и перераспределении вещества между областями аккумуляции и абляции, без существенного изменения общей массы льда [8].

Пульсирующие ледники характеризуются резко выраженным неустойчивым режимом: длительная стадия накопления льда в леднике сменяется резкой его подвижкой. Во время подвижки сплошность ледника нарушается, и движение льда по плоскостям разрыва и скола резко ускоряется. Катастрофические подвижки периодически повторяются. Периоды пульсаций могут составлять от нескольких лет до столетий.

Для начала подвижки необходимо превышение продольных напряжений над силами трения. Существенное значение в уменьшении трения может иметь скопление у ложа воды (так называемая «водяная смазка»).

Пульсирующие ледники встречаются во многих ледниковых систе­мах на Аляске, в Исландии, Шпицбергене, Альпах, в горах Центральной Азии. На территории бывшего СССР установлено более 70 случаев быстрых наступаний ледников.

Хорошо изучен пульсирующий ледник Медвежий на Памире длиной 15,8 км и площадью 25,3 км². Его подвижки происходили через каждые 10—14 лет. Например, в 1973 г. площадь лед­ника резко увеличилась на 1,4 км², его язык в течение нескольких месяцев продвинулся на 2 км. При выдвижении языка ледника Медвежьего перекрывается боковая долина р. Абдукагор, что вызывает наполнение водой подпруженного ледником озера с объемом до 20 млн. м³. Сброс воды при прорыве ледяной плотины обычно приводит к обра­зованию разрушительного селя в нижележащей долине р. Ванч.

Весьма опасны подвижки небольшого ледника Колка в вер­ховьях р. Геналдон (Северный Кавказ). В прошлом было зафиксировано несколько крупных подвижек этого ледника в 1835, 1902 и 1969— 1970 гг., т. е. через каждые 65—70 лет. В 1902 г. вал высотой до 100 м из воды, льда и камней с большой скоростью пронесся вниз по долине на 11 км. Было вынесено 70—75 млн м³ льда и камней. Этот лед таял потом в течение 12 лет [19].

Последняя самая катастрофическая подвижка ледника Колка произошла 20 сентября 2002 г, всего через 32 года после преды­дущей. В результате внезапной под­вижки ледник полностью вышел из своего прежнего ложа. Гигантский вал из льда, камней, грязи и воды устремился вниз по долине и остановился в 15 км ниже положения прежнего его языка, ударившись о Скалистый хребет в районе Кармадонских ворот. Высота этого вала местами достигала 150 м. Ниже Кармадонских ворот на расстоянии 17 км прошел разрушительный грязекаменный поток (сель). Скопления льда, заполнившего Кармадонскую котловину, длиной 3,6 км, объемом 115 млн м³, имели максимальную и среднюю высоту соответственно 140 и 60 м. В результате этой катастрофы погибло не менее 100 человек, был погребен пос. Нижний Кармадон.

Исследования показали, что потеря устойчивости ледника Колка была вызвана накоплением избыточной массы снега, льда и камней в предшествующие годы, а также накоплением под ледником воды («водной смазки») в резуль­тате таяния льда и дождей летом 2002 г. Толчком к катастрофе, по-видимому, послужил обвал небольшого висячего ледника на поверхность ледника Колка.

В последние десятилетия XX в. и в настоящее время в связи с общим потеплением климата отмечается тенденция к повсеместному отступанию ледников, особенно в полярных районах (см. разд. 2.4). Состояние ледников на планете в будущем будет зависеть от крупномасштабных изменений климата.

В. М. Котляков и А. Н. Кренке (1997) рассматривают два основных сценария.

1. Если климатические процессы пойдут по «теплому» сценарию (к 2020 г. температура воздуха повысится на 2 °С, а к концу XXI в. – на 4°С), то произойдут значительные изменения в ледяном покрове Земли. Сильно сократятся площади покровных ледников в Арктике. На арктических островах ледяной покров может полностью исчезнуть за несколько десятилетий. Толщина льда в Гренландии будет уменьшаться на 0,5—0,7 м в год. В Антарктиде сильно уменьшатся площади шельфовых ледников.

2. Если осуществится «холодный» климатический сценарий, то ледники будут постепенно наступать, особенно в приполярных районах.

В настоящее время большинство климатологов придерживаются той точки зрения, что «теплый сценарий» наиболее вероятен (см. раздел 2.4).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За последние пол века мировая гидрометеорологическая наука продемонстрировала впечатляющий прогресс. Наиболее очевидны достижения в области прогноза погоды и климата, моделирования гидрологических процессов, гидрологических расчетов и прогнозов. В значительной степени этот прогресс был обусловлен прорывом в высоких технологиях, прежде всего, спутниковых и компьютерных. Созданы и непрерывно функционируют глобальные международные системы наблюдений, телесвязи и обработки данных; разработаны глобальные, региональные и мезомасштабные гидродинамические численные модели; созданы уникальные технологии, позволяющие внедрять эти модели в оперативную практику, а также использовать их в исследованиях климатической системы и оценках ее будущих состояний.

Однако не является секретом, что смена государственной системы и экономического уклада в России в начале 1990-х гг. привела к общему кризису отечественной науки, который не преодолен до сих пор. Российская наука потеряла целое поколение исследователей. Начиная с 1990-х гг. российская гидрометеорологическая наука жила, в основном, достижениями предшествующих десятилетий.

В докладах и дискуссиях на недавно прошедших Всероссийских Гидрологическом и Метеорологическом Съездах в качестве приоритетов фундаментальных исследований назывались:

• предсказуемость атмосферы и климатической системы в целом;

• чувствительность климатической системы к внешним воздействиям; обнаружение и установление причин изменений климата;

• химические и биогеохимические процессы в климатической системе, обратные связи между климатическими изменениями и изменениями химического состава атмосферы;

• углубленное изучение всех элементов круговорота воды (гидрологического цикла) и водного баланса, исследования закономерностей гидрологических процессов в водных объектах разных типов с учетом раз­вития хозяйственной деятельности и возможных антропогенных изменений климата;

• радикальное улучшение технического оснащения исследований новейшими приборами, позволяющими вести непрерывные наблюдения гидрометеорологических характеристик.

Стратегическая цель отечественной гидрометеорологической науки – выйти на мировой уровень моделирования гидрометеорологических процессов на различных временных масштабах.

Гидрология должна оказать большую помощь в дальнейшем разви­тии орошаемого земледелия, гидроэнергети­ки, речного транспорта. Назрела необходимость резкого сокращения непро­изводительных затрат воды при орошении земель, охраны малых рек, развития «малой гидроэнергетики» (сооружения миниэлектростанщий на малых реках), развития речных перевозок на реках Сибири и Дальнего Востока.

Основными задачами водного хозяйства России на ближайшую перспективу остаются: борьба с загрязнением и ухудше­нием качества природных вод и предотвращение истощения и деградации водных объектов и водных ресурсов; уменьшение дефицита водных ресурсов в некоторых регионах страны; борьба с вредным воздействием вод (наводнения, затопление и подтопление земель и др.).