Баланс льда и воды в ледниках
Питание, ледника. Основным источником питания ледника служат твердые атмосферные осадки. Кроме них в питании ледника участвуют дождевые жидкие осадки; метелевый пeренос, т.е. принос ветром снега на поверхность ледника со смежных горных склонов; лавины, приносящие дополнительные объемы снега на ледник; конденсация водяного пара в твердую фазу (сублимация) или так называемые «нарастающие» осадки — иней и изморозь; «наложенный лед», т.е. вновь замерзающие талые воды сезонного снега.
По данным В. М. Котлякова, вклад основных составляющих в питание горных долинных ледников таков: выпадающие осадки дают 80% общей аккумуляции, «нарастающие» осадки — 0—2, метелевый .перенос—15, лавины — 5%. Для малых ледников доля осадков сокращается до 20—30%, а доля метелевого и лавинного переноса увеличивается соответственно до 50—60 и 20%.
Расход вещества в леднике. Главной составляющей расхода вещества в леднике (абляции) является таяние льда. Кроме того, с поверхности льда (снега) происходит испарение, а также иногда и сдувание снега ветром (механическая абляция).
Различают три вида абляции: под ледниковую, внутриледниковую и поверхностную. Подледниковая абляция происходит на границе ледника с ложем и вызывается поступлением тепла из грунта, трением льда о ложе и жидкой водой, проникающей под лед. Внутриледниковая абляция (таяние) происходит внутри ледника и объясняется трением отдельных слоев ледника, циркуляцией воды и воздуха в полостях и трещинах ледника. На долю обоих упомянутых видов абляции приходится менее 5% общей абляции ледника.
Главный вид ледниковой абляции — поверхностная абляция, представляющая собой убыль снега, фирна и льда на поверхности ледника, обусловленная метеорологическими факторами. Основной составляющей поверхностной абляции является таяние. Испарение играет некоторую роль лишь в условиях крайне сухого и солнечного высокогорья.
На процесс абляции ледника оказывают влияние солнечная радиация, температура и влажность воздуха, испарение и конденсация, атмосферные осадки. Твердые осадки — снег — увеличивают альбедо поверхности ледника и ослабляют процесс таяния, жидкие осадки (дождь) несколько ускоряют процесс таяния.
Для покровных ледников, омываемых морями, расход льда (до 80%) происходит механическим путем в результате образования айсбергов. Айсберги увлекаются морскими течениями и ветром и уже как компоненты режима океана начинают оказывать на морские воды опресняющее и охлаждающее воздействие.
Талые воды ледников играют важную роль в круговороте воды в природе. Наибольший вклад дает таяние в океане айсбергов — отколовшихся частей покровных ледников. Так, по данным монографии «Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли», Антарктида дает ледниковый сток в океан в размере 2,31 тыс. км3 год. Гренландия и арктические острова — 0,70 тыс. кмл воды в год. Таяние горных ледников, по данным А. Н. Кренке, дает в среднем 412 км3 воды в год.
Баланс льда и воды в леднике.
Поскольку в ледниках происходит переход льда в воду и, наоборот, воды в лед, а лед и вода имеют различную плотность, баланс вещества в ледниках удобнее всего выражать в единицах массы. Согласно общему уравнению водного баланса (2.1) и (2.5) уравнение баланса массы горного ледника можно представить (по В. М. Котлякову и Г. Н. Голубеву) следующим образом. Приходную часть уравнения составят осадки X (слагающиеся из твердых и жидких осадков), метелевый перенос Ум, лавинный перенос Улав, конденсация водяного пара в твердую фазу Zкон. Расходная часть уравнения будет включать сток талой воды с ледника Ут и испарение снега и льда Zисп.
Таким образом, уравнение баланса массы ледника получит вид:
X + Ум + Улав + Zкон = Ут + Zисп ± U,
где ± U — изменение массы ледника за интервал времени .
Уравнение баланса массы ледника может быть применено к леднику в целом или к любой его части, например к области питания или области абляции. В области питания наблюдается положительный баланс массы льда, ниже — отрицательный. Между этими областями, на границе питания ледника баланс массы нулевой.
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),