Введение к работе
Актуальность работы. Все более нарастающее потепление климата, обусловленное антропогенным воздействием, вызывает соответствующие изменения п горноледпиковых системах в аридных горах Центральной Азии, в том числе и на юго-востоке Казахстана, Учитывая реальную возможность быстрого изменения характера и размеров современного оледенения, в настоящее время особенно важно детально проследить временные и пространственные колебания горных ледникоп и изучить влияние этих колебаний на изменение водных ресурсов в районах с развитым оледенением.
Именно запас воды в ледниках, обеспечивающий до ?0-50% летнего стока рек, служит важным показателем водных ресурсов п горах и предгорных районах. Рациональное водопользование для нужд гидроэнергетики и ирригации невозможно без исчерпывающей информации об этом компоненте. 13 связи с этим появилась необходимость предвидения и оценки уменьшения площади и объема ледников, обусловливающего сокращение долговременного влагозапаса в них и приводящего к снижению ледникового стока и естественной саморегуляции речного стока.
Таким образом, возникла проблема мониторинга современного оледенения. При этом крайне важно проводить такой мониторинг не для 1-2-х "опорных" ледников (каким является известный в "гляциологическом мире" ледник Туюксу), а для ледниковых систем в целом, насчитывающих сотни отдельных ледников. Необходимо также оценить скорость сокращения запасов льда и перспективы вообще существования этих систем в будущем. Ныне подобная информация для большинства горных районов Республики Казахстан практически отсутствует.
Цель работы заключается в решении актуальной научно-прикладной проблемы комплексной оценки современной эволюции ледниковых систем на базе локального и регионального мониторинга, в исследовании закономерностей пространстсенно-времепной изменчивости внешнего массообмена и размеров оледенения аридного высокогорья за последние десятилетия в свя-1и с изменением климата. Названная цель потребовала решения ряда задач, отражающих существо защищаемых положений:
1. разработать методы расчета, позволяющие воспроизвести полную картину формирования составляющих баланса массы и ледникового стока за время
инструментальных наблюдении на сети метеостанций, т.е. реконструировать баланс массы опорного ледника и его компоненто» за длительный период (порядка 100 лет);
-
выявить репрезентативность гляциогидрометеорологическнх измерений на опорном леднике по отношению ко всей ледниковой системе;
-
на базе установленной репрезентативности опорною ледника и гляциологического мониторинга на региональном уровне установить направленность современной эволюции ледников системы , изменения запасов льда в них;
-
оценить изменения величины ледникового стока и его роли в суммарном речном стоке в условиях дегляциации;
-
выявить закономерности в перестройке структуры зональности льдообразования при деградация оледенения и влияние этой перестройки ил изменение стока из областей питания ледников;
-
разработать методику долгосрочного прогноза состояния ледниковой системы на ближайшие десятилетия и на отдаленную перспективу.
Объект исследовании. Главным объектом мониторинга на локальном уровне в течение 35 лет (1955-90) был долинный ледник Туюксу в верхоььях р. М. Алматинки. Специальными наблюдениями были охвачены еще до десятка ледников в других бассейнах. Мониторинг региональною уровни за тот же период проведен для всей ледниковой системы, которая целиком входит в 1-ю часть (вып.2, том 13) Каталога ледников, включающую бассейны левых притоков р. Или. Эта ледниковая система характеризуется разнообра: зием морфологии ледников, орографических и климатических условий их существования и льдообразования.
Научная новизна работы состоит в том, что она является первой попыткой оценки изменения морфометрії» и запасов льда, баланса массы и стока рассматриваемой ледниковой системы в связи с меняющимися климатическими условиями. Эти изменения выявлены для всего множества ледников системы на основе регионального мониторинга, опирающегося на материалы троекратно повторенной аэрофотосъемки. Результаты мониторинга обеспечили возможность выхода на сверхдолгосрочный прогноз состояния ледниковой системы и объема ледникового стока.
В результате проведенных исследовании:
-
выявлены основные закономерности существования современного оледенения региона в связи с гипсометрией; проанализирован большой массив массбалансопых измерений на ледниках Тугоксу в период МГТ и после него; установлены корреляционные связи характеристик режима и баланса массы опорного ледника Туюксу с метеопоказателями;
-
разработана методика и осуществлена реконструкция режима и компонентов баланса массы ледника Туюксу за ПО лет (1880-1990 гг.);
-
доказана репрезентативность гляцногидрометеорологнческих показателен опорного ледника Туюксу для других ледников региона;
-
разработаны научно-методические основи н программа регионального мониторинга ледников; обоснован набор морфометрическнх показателен, необходимых для исследования колебаний ледников посредством мониторинга; на приборной базе ГИСХАГИ составлена карта ледниковой системы М 1:25000, служащая исходной основой для долговременного мониторинга оледенения; t
-
на основе трижды повторенных аэрофотосъемок (1955, 1979 и 1990 гг.) впервые осуществлен мониторинг ледников на региональном уровне, позволивший оценить изменения морфометрическнх и гляциогидрологнче-ских характеристик ледниковой системы за 35 лет;
-
разработана методика и произведен расчет ледникового стока ледниковой системы за каждый год 60-летнего периода с начала гидрометрических измерений на реках хребта (1931-90 гг.); выявлена роль ледннкового стока в питании рек и его временные изменения;
-
исследован химический состав талых ледниковых вод, оценены общее содержание растворенных примесей ео льду и химический сток; за период мониторинга обнаружены негативные изменения химизма, свидетельствующие об ухудшении качества талых вод;
-
исследованы особенности высотной зональности процессов и типов льдообразования, их временная изменчивость за период мониторинга; оценены роль внутреннего питания в балансе массы и в льдообразовании в разных зонах и величина потерь стока за счет внутреннего питания;
9. по результатам регионального мониторинга и с учетом только гляциологической информации разработан сиерхдолгосрочнын прогноз изменения размеров ледниковой системы и ледникового стока до конца XXI и. Практическое значение. Полученные результаты позволяют:
-
реконструировать и прогнозировать режим и баланс массы опорных ледников по минимальной метеоинформации;
-
для нужд гидроэнергетики, водоснабжения и ирригации, прогноза катастрофических явлений в высокогорье и пр. за любой год для всей ледниковой системы рассчитывать суммарную абляцию и ледниковый сток;
-
анализировать многолетнюю изменчивость ледникового стока и элементов водного баланса высокогорных территорий;
-
учесть прогнозируемые изменения ледникового стока в перспективном планировании водного хозяйства горных и предгорных районов;
-
использовать надежную информацию об изменениях морфометрин ледников и ледникового стока во времени для формирования баз данных ГИС "Гляциология".
Самостоятельное прикладное значение имеют разработанные автором локальные и региональные формулы для расчета суммарной абляции, баланса массы, температурного скачка и др. Ряд разработок используется в практике исследований Института географии МН-АН ГК (например, метод расчета внутреннего питания) и в учебный процесс кафедр физической Географии и геоморфологии КазГУ в спецкурсах "Основы гляциологии" и "Современные, проблемы гляциологии", при курсовом и дипломном проектировании, в студенческих научных работах, в т.ч. неоднократно признанных победителями Всесоюзных и республиканских конкурсов. Результаты исследований использованы также при составлении карты оледенения гор Казахстана в Атласе Казахской ССР и серии карт в Атласе снежно-ледовых ресурсов мира.
Исходные данные и личный вклад. Предлагаемая работа основана на оригинальном фактическом материале, собранном автором за 40 лет исследовании ледников в Заилийском Алатау, в других горных районах Тянь-Шаня, в Джунгарском Алатау, на Полярном Урале, Кавказе, Памире, Алтае. Исследования в разных бассейнах Заилийского Алатау отличаются единым методологическим подходом и общностью рассматриваемою круга явлений
і! проблем. В диссертации использованы: данные натурных исследований за 1956-90 гг. процессов внешнего и внутреннего массоэнергообмеиа, режима и Баланса массы ледников, полученные автором при участии в полевых работах в качестве исполнителя, начальника отрядов и экспедиций; подготовленный автором ряд частей Каталога ледников; материалы наблюдений в бассейне Туюксу по программе МГД (2 выпуска); монографин о ледниках Гугоксу, Заилнйского Алатау и Тянь-Шаня; отечественная и зарубежная литература; фондовые материалы ИГ МН-ЛН РК и Казгндромета.
Все научные результаты и выводы получены затором лично при анализе и обобщения упомянутых материалов, хотя отдельные разделы, как это видно из списка литературы, выполнены в соавторстве.
В работе применяются чисто гляциологические, пщроклиматологические, картографические, математико-статнетические ;: сравнительно-геогрзфичес-\ие методы, а также новые методики, основанные на их сочетании.
Апробация работы. Отдельные положения работы докладывались и Осуждались на XII и XV Генеральных ассамблеях Международной ассоциа-ши научной гидрологин Международного союза геодезии и геофизики Хельсинки,I960; Москва, 1971); международных симпозиумах (Алма-Ата, 1976; Тбилиси, 1978; Ташкент, 1993; Пермь, 1995); Всесоюзной конференцій по итогам МГГ (Москва, 1961); Всесоюзных гляциологических симпо-іиумах (Чолпон-Ата, 1965; Терскол, 1968; Ташкент, 1972; Алма-Ата, 1976; Гомск, 1980; Таллин, 1984; Пущино, 1996); семи школах-семинарах Секции 'ляциологии (Звенигород, 1973-86); съездах Географического общества Ка-іахстана (Алма-Ата, 1965, 1979, 1980, 1985); научных и научно-практических (онференциях (Томск, 1972, 1977, 1987; Покровка, 1978; Алма-Ата, 1985, 1989); научных семинарах лаборатории гляциологии ИГ МН-АН РК, географического факультета КазГУ и др.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации отражена в 60 печатных работах, в т.ч. трех монографиях и двух книгах Каталога іедииков.
Структура и объем работы. Диссертация состоит нз введения, семи лав и заключения. Ее объем 225 стр., в т.ч. 39 таблиц, 16 рнсункоз. Список штературы включает 244 названия.