- •Ющенко ю.С.
- •Чернівці Зелена Буковина 2005
- •Наука про природні води
- •Предмет і об’єкт гідрологічних досліджень
- •1.1.1. Уявлення про природні води до Нового часу
- •1.1.2. Формування основ наукової гідрології
- •1.1.3. Сучасна гідрологія
- •1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології
- •1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі
- •1.1.6. Колообіги та циркуляції природних вод
- •Середньорічний водний баланс Землі [12]
- •1.1.7. Зміни водних об’єктів в часі
- •1.1.8. Основні гідрологічні поняття та терміни
- •Фундаментальні основи гідрологічних досліджень
- •1.2.1. Молекули та надмолекулярні структури води
- •1.2.2. Агрегатні стани та фазові переходи води
- •1.2.3. Густина води
- •1.2.4. Теплові властивості води
- •1.2.5. В’язкість, поверхневий натяг та змочування
- •1.2.6. Деякі фізичні властивості снігу та льоду
- •1.2.7. Умови перебування води в ґрунтах та породах
- •1.2.8. Механіка рідини і дослідження природних вод
- •1.2.9. Основи статики природних вод
- •1.2.10. Загальні поняття та визначення гідродинаміки
- •1.2.11. Види руху водних потоків
- •1.2.12. Два режими руху рідини
- •1.2.13. Рівняння нерозривності
- •1.2.14. Рівняння Бернуллі
- •1.2.15. Рух поверхневих водотоків
- •1.2.16. Спокійні та бурхливі потоки
- •1.2.17. Приклади ламінарного руху
- •1.2.18 Течії у водойомах
- •1.2.19. Хвилі у воді
- •1.2.20. Стратифікація, стійкість та перемішування природних вод
- •1.2.21. Природні води як хімічний розчин
- •1.2.22. Основні типи домішок у природних водах
- •Головні іони в океанічних водах (за с. Бруєвичем)
- •1.2.23 Гідрохімічна класифікація природних вод. Зміни їх складу
- •1.2.24. Забруднення та якість природних вод
- •Методи гідрологічних досліджень
- •1.3.1. Математичні методи, інформатика
- •1.3.2. Системний підхід
- •1.3.3. Експеримент та моделювання
- •1.3.4. Порівняння, типізація, класифікація
- •1.3.5. Історичний метод
- •1.3.6. Прогнозування
- •1.3.7. Експедиційний метод
- •1.3.8. Вимірювання, спостереження, моніторинг
- •1.3.9. Балансові методи
- •1.3.10. Картографічні методи
- •1.3.11. Географо-гідрологічні методи
- •1.3.12. Еколого-гідрологічні методи
- •Гідрологія водних об’єктів
- •Гідрологія океанів і морів
- •2.1.1. Поділ Світового океану
- •Основні характеристики океанів
- •2.1.2. Рельєф дна та донні відклади Світового океану
- •2.1.3. Розподіл основних гідрологічних характеристик та водні маси океану. Процеси перемішування
- •2.1.4 Морський лід
- •2.1.5. Морські хвилі
- •2.1.6. Припливи в океані
- •2.1.7. Морські течії
- •2.1.8. Рівень океанів і морів
- •2.1.9. Життя в океані
- •2.1.10. Моря України
- •Гідрологія льодовиків
- •2.2.1. Процеси утворення льодовиків
- •2.2.2. Рух льодовиків
- •2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
- •2.2.4. Баланс та режим льодовиків
- •2.2.5. Процеси та явища пов’язані з льодовиками
- •Гідрологія підземних вод
- •2.3.1. Походження підземних вод
- •2.3.2. Класифікації підземних вод
- •2.3.3. Води зони аерації
- •2.3.4. Ґрунтові води
- •2.3.5. Артезіанські води
- •2.3.6. Підземні води у тріщинуватих та закарстованих породах
- •2.3.7. Структури підземної гідросфери
- •2.3.8. Рух підземних вод
- •2.3.9. Підземний стік
- •2.3.10. Природні явища та процеси пов’язані з підземними водами
- •Гідрологія річок
- •Найбільші річки світу
- •2.4.1. Річкові системи
- •2.4.2. Річкові водозбори
- •2.4.3. Річкові долини
- •2.4.4. Русла та заплави річок
- •2.4.5. Рух води в річках
- •2.4.6. Поняття про водний режим річок
- •2.4.7. Процеси водного живлення річок
- •2.4.8. Аналіз водного режиму річок
- •2.4.9. Рівневий режим річок
- •2.4.10. Утворення та основні характеристики річкових наносів
- •2.4.11. Основні категорії та стік наносів
- •2.4.12. Поняття про русловий процес річок
- •2.4.13. Типізації та класифікації руслового процесу
- •2.4.14. Термічний режим річок
- •2.4.15. Льодовий режим річок
- •2.4.16. Гідрохімічний режим та особливості гідробіології річок
- •Гідрологія озер
- •Найбільші озера світу
- •2.5.1. Котловини озер
- •2.5.2. Морфометрія та морфологія озер
- •2.5.3. Термічний режим озер
- •2.5.4. Льодовий режим озер
- •2.5.5. Динаміка озер
- •2.5.6. Водний режим озер
- •2.5.7. Гідрохімічні та гідробіологічні особливості озер
- •2.5.8. Донні відклади озер
- •Гідрологія особливих типів водних об’єктів
- •2.6.1. Сніговий покрив
- •2.6.2. Гідрологічні явища та процеси в зоні багаторічної мерзлоти та холодного клімату
- •2.6.4. Гідрологія водосховищ
- •2.6.5. Канали та гідромеліоративні системи
- •2.6.6. Гідрологія боліт
- •2.6.7. Гідрологія гирл річок
- •Типи гирлових областей річок
- •Загальні гідрологічні явища та процеси
- •Природні води і атмосфера Землі
- •3.1.1. Кліматична система Землі і природні води
- •Характеристики складових кліматичної системи Землі
- •3.1.2. Взаємодія океану та атмосфери
- •3.1.3. Атмосферна ланка колообігу води
- •Водний баланс та стік води з суходолу
- •3.2.1. Водний баланс територій
- •3.2.2. Формування стоку
- •3.2.3. Стік води в річках
- •Природні води і тверде тіло Землі
- •3.3.1. Літосфера та підземні води
- •3.2.2. Ендогенний вплив на поверхневу гідросферу
- •3.3.3. Природні води і рельєф
- •3.3.4. Гідрогенні відклади та акумулятивні утворення
- •Природні води та еволюційні процеси
- •3.4.1. Еволюція географічної оболонки та її складових
- •3.4.2. Біогенний етап розвитку природних вод
- •3.4.3. Антропогенний етап розвитку природних вод
- •Заключення Новітній етап розвитку гідрології
2.2.2. Рух льодовиків
Під дією сили тяжіння глетчерний лід може текти. В основному рух носить характер зповзання при якому кристали льоду пластично деформуються під тиском. Цей тиск створюється внаслідок нарощування шару фірну та льоду. Льодовик після виходу з вузької долини може розтікатися також в боки, утворюючи передгірне розширення. Іншим способом руху льодовика є донне ковзання. Цей процес має важливе значення для рельєфоутворення, оскільки льодовик при цьому еродує корінні породи. Імовірно, що ковзання має місце тільки там, де між льодом та породою є тонка плівка води. Це можливе для льодовиків з помірним придонним льодом. При певних умовах рух за рахунок донного ковзання стає основним. Але льодовики у надзвичайно суворих умовах, з полярним придонним льодом (і особливо малопотужні), міцно приморожені до свого ложа. Третій спосіб руху льодовиків — зколювання по площинах і зміщення вниз за цими розривами. Він характерний для льодовиків, що швидко рухаються, і особливо для їх приповерхневих жорстких шарів. Тріщини відображають концентрацію та вивільнення енергії натягу чи стискання (внутрішніх напруг).
Швидкості руху поздовж льодовиків не однакові. Вони прямують до максимуму на лінії, що розділяє зону живлення та зону руйнування (абляції). У більшості випадків найбільші швидкості спостерігаються біля поверхні, але це не завжди так. Вони можуть проявлятися і біля дна.
На швидкість руху впливають потужність льодовика, кути нахилу поверхні та ложа, температури повітря та льоду, інші фактори. Вважають, що помітний рух починається при мінімальній потужності 15-30 м. В’язко-пластичний рух має характер ламінарного (див. 1.2.17). Швидкості в цілому можуть становити від 20-30 м/рік до 10-20 км/рік. Льодовики Гімалаїв рухаються в середньому зі швидкостями 700-1300 м/рік. Існує також особливий вид руху — пульсаційний. Це тимчасове різке збільшення швидкості руху — посування льодовика (сьордж). Він є наслідком стрибкоподібного розвантаження мас льоду та внутрішніх напруг, що накопичилися за певний час. Швидкості при цьому можуть складати 100 м/год.
За швидкостями руху льодовики узагальнено можна поділити на три групи. Перші рухаються з постійно великими швидкостями (до 10-20 км/рік та більше). Це виводні льодовики Антарктиди та Гренландії. Другі мають майже постійно низькі швидкості (до 100-200 м/рік). Третя група це пульсуючі льодовики. Вони більшу частину часу рухаються повільно, але періодично різко прискорюють свій рух, посуваються. Посування це досить складні комплекси фізичних та географічних явищ. Пульсуючі льодовики деколи перегороджують річки. Наступний прорив накопичених вод може призвести до селя, або просто катастрофічного паводку.
2.2.3. Розповсюдження, основні типи, будова та гідрографічна сітка льодовиків
Загальна площа, яку займають сучасні льодовики становить понад 16 млн. км2. Основна частина приходиться на льодовики Антарктиди — понад 90%; 8% займають льодовики Гренландії. За даними палеогеографічних досліджень під час максимуму зледеніння четвертинного періоду площа льодовиків досягала 55 млн. км2. Вони займали значні частини суходолу (в основному Євразії та Північної Америки).
Льодовики поділяють на дві основні групи: 1) покривні, 2) гірські. Покривні льодовики розміщуються на материках, або крупних островах. До них відносяться льодовики Антарктиди, Гренландії, Нової Землі, Землі Франца-Йосипа та інші. Їх поділяють на: 1) льодовикові щити; 2) льодовикові купола; 3) виводні льодовики; 4) шельфові льодовики. Льодовикові щити мають великі площі і велику потужність (понад 1000 м). Льодовикові купола характеризуються меншою потужністю і площами. Виводні льодовики — це потоки льоду, що течуть від центральних (підвищених) частин льодовикових покривів до периферії. Вони здійснюють винесення значних мас льоду. Їх розміри досить різні. Невеликі можуть протікати у трогових долинах, а виводні льодовики Антарктиди мають багато кілометрів у поперечнику і розтинають крупні гірські хребти. Шельфові льодовики можуть бути на плаву, або частково спиратися на відмілини. Це продовження наземних льодовиків, але основне снігове живлення відбувається на їх власній плоскій поверхні. Потужність їх падає при віддаленні від берега від 1200-1300 м до 200 м та менше. Морський край шельфового льодовика позначений уступом («льодовим бар’єром»).
Виводні та шельфові льодовики дають початок основній кількості айсбергів. Перші з них можуть закінчуватися у морі у вигляді язиків. Вони швидко сколюються і утворюють велику кількість відносно невеликих айсбергів. Шельфові льодовики рухаються набагато повільніше і дають початок невеликій кількості, але дуже крупних («столових») айсбергів, льодових островів.
Різноманітність гірських льодовиків більша ніж покривних. Тому складніше виділяти їх типи. Виділяють три основні підгрупи: 1) льодовики гірських вершин; 2) льодовики гірських схилів; 3) гірсько-долинні льодовики. До першої підгрупи входять кальдерні (в кратерах згаслих вулканів); зіркоподібні (з декількома короткими язиками, що рухаються в різні боки) та ін. До другої підгрупи відносяться в основному карові (у циркоподібних пониженнях) та завислі (на крутих схилах з початком у невеликому заглибленні). Долинні льодовики мають більш складну будову. Точніше вони можуть бути простими (нерозгалуженими), складними (з простими притоками) та деревовидними (зі складними притоками). Схеми карового та долинного льодовиків наведені на рис. 2.25.
Виділяють також інші складні льодовикові утворення:
- переметні — мають спільну область живлення (утворення), але спускаються в різні боки хребта;
- скандинавського типу — групи льодовиків, що нагадують долинні, але мають спільну велику плоску фірнову область живлення;
- аляскінського типу — група льодовиків з різними областями живлення, але вони зливаються разом у нижній частині, утворюючи спільну передгірну льодовикову дельту (покрив, щит). Вона перекриває значну частину передгірної нахиленої рівнини.
В цілому складні нагромадження взаємопов’язаних льодовиків на певних територіях називають льодовиковими системами. Нарешті існує ще більш загальне поняття — зледеніння. Ось його визначення за С.В. Калесником — це сукупність (або процес накопичення) природного льоду на земній поверхні: льодовиків, снігового покриву, льодового покриву водойм, дрейфуючого та підземного льоду, перехідних утворень (сніжників, наледей, шельфового льоду та ін.).
Льодовики можуть характеризуватися досить складною будовою (структурою). В першу чергу для любих типів льодовиків виділяють область живлення і область абляції (руйнування). В області живлення окремо виділяють фірново-снігову товщу (басейн). Область абляції у гірських льодовиків називають їх язиком. Складні льодовики та льодовикові системи також складаються з певних частин. В межах частин льодовика можна розглядати більш детальну будову: нашарування по глибині, системи тріщин та порожнин, льодовикову гідрофізичну сітку, льодопади, включення гірських порід (морени) та ін. Морени розглянемо у пункті 2.2.5. Тут же зупинимось на гідрографічній сітці (рис. 2.26). Вона може складатися з тріщин з водою на дні (1), колодязів (2), внутрільодовикових каналів стоку (3), каверн повністю або частково заповнених водою (4), приконтактного шару з водяною плівкою, окремими каналами стоку та кавернами (5), штучних свердловин (6), лінз води у сніжно-фірновій товщі на контакті фірн-лід та інших об’єктів. За Голубєвим гідрографічна сітка льодовика являє собою єдину взаємопов’язану гідравлічну систему. Численні струмочки збираються у більші струмки, які виробляють власні русла, врізаються в лід, деколи провалюються у тріщини, утворюють глибокі колодязі і продовжують свій шлях під льодовиком, або в середині нього. На поверхні існує також досить багато озер — воронок. Під льодовиком у каналах стоку рух води в основному напірний. Тому бувають випадки, коли льодовикові річки беруть початок не з гроту льодовика, а вириваються з-під нього фонтануючи.