научный журнал по геофизике Лед и снег ISSN: 2076-6734
Наличие или отсутствие ледников в пределах горной территории зависит от соотношения высоты «гра- ницы оледенения» и местности. Граница оледенения всегда имеет несколько бoльшую высоту, чем граница питания ледника и фирновая линия. Ранее сформированные автором цифровые модели рельефа и харак- теристик увлажнения Киргизии, а также статистическая зависимость высоты фирновой линии от средней летней температуры воздуха и годовой суммы атмосферных осадков позволяют вычислить высоту фирно- вой линии во всех узлах (более 770 тыс.) рассматриваемых цифровых моделей. Установлено, что фирновая линия на территории Киргизии проходит ниже границы оледенения в среднем на 240 м. Разработанные методика и компьютерные программы позволили оценить площадь и расположение области аккумуляции оледенения Киргизии для различных климатических условий.
ШПОЛЯНСКАЯ Н.А. — 2011 г.
Рассматривается пространственное взаимоотношение ледниковых покровов и вечной мерзлоты. Счи- тается, что они - антагонисты, однако в ряде мест в Антарктиде, Гренландии и на арктических остро- вах на ложе ледников соседствуют низкая отрицательная температура (до -13 °С) и вечная мерзлота. На основе сравнительного анализа теплофизических свойств и тепловых процессов в покровных ледниках и горных породах, который позволил установить их большое сходство, сделан вывод, что формирование температурного поля в ледниковом покрове может происходить по тем же законам, что и в горных породах. Привнос в тело льда дополнительного тепла в процессе его течения (главное отличие от горных пород) в ряде случаев практически отсутствует, и температурное поле ледника, как и горных пород, формируется под влиянием только климатических факторов. Анализ температур- ных разрезов ледниковых покровов и горных пород Западной Сибири показал их сходство, заключаю- щееся в нестационарном температурном поле, при котором температура на разных глубинах отражает климат разных эпох. Это позволяет сделать вывод, что ледники не всегда препятствуют формирова- нию под ними вечной мерзлоты.
КЕРИМОВ А.М., РОТОТАЕВА О.В., ХМЕЛЕВСКОЙ И.Ф. — 2011 г.
Анализируется содержание тяжёлых металлов (ТМ) в снеге на ледниках южного склона Эльбруса на высотах от 3700 м вплоть до вершины 5621 м. Рассмотрено распределение элементов в свежевыпавших осадках, в слое снега зимнего накопления и осеннем остатке снега в области питания ледника Гарабаши. Снегопады летом обогащают снег тяжёлыми металлами в 2-3 раза больше, чем зимой и весной. Ещё больше приме- сей ледники получают за счёт сухого выпадения аэрозолей и пыли из атмосферы. Выше 4000 м, особенно вблизи вершин Эльбруса, увеличена примесь антропогенных ТМ, приносимых в составе микрочастиц воз- душными потоками дальнего переноса. Здесь также заметно влияние вулканогенного фактора. Ниже 4000 м содержание ТМ в снеге увеличивается вниз по склону в результате подоблачного вымывания элементов осадками и влияния местных загрязнителей. Чистый лёд на конце ледника содержит втрое меньше при- месей ТМ по сравнению с современным сезонным снегом на склоне. В среднем общее содержание тяжёлых металлов в снеге Эльбруса невелико - на два порядка ниже ПДК.
ГУДКОВИЧ З.М., КАРКЛИН В.П., СМОЛЯНИЦКИЙ В.М., ФРОЛОВ И.Е. — 2011 г.
Рассмотрены пространственно-временные особенности климатических изменений площади ледяного покрова, температуры воздуха и циркуляции атмосферы в масштабе от десятилетий до столетий. К ним относятся циклические колебания составляющих климатической системы, увеличение их амплитуд с широ- той и некоторые другие процессы. Эти особенности находят объяснение в предлагаемой концепции, кото- рая служит альтернативой распространённой среди климатологов «парниковой теории». Согласно данной концепции, основная причина изменений климата связана с колебаниями потока полной энергии Солнца, поступающей к Земле. Решающее влияние на климат оказывает часть полной энергии, связанная с солнеч- ной активностью и воздействующая на циркумполярные вихри, изменение состояния которых приводит к колебаниям средней скорости зональных ветров и смещениям по широте пояса западно-восточного переноса в нижней тропосфере. Возникающие при этом аномалии состояния центров действия атмосферы влияют на тепловой баланс подстилающей поверхности, определяя степень континентальности климата, а следовательно, и на распределение аномалий температуры воздуха зимой и летом. Прогностические сооб- ражения об изменении площади льдов в Арктике в течение
САМОЙЛОВА С.Ю. — 2011 г.
На основе метода имитационного моделирования [2] построена схема планового положения ледников западных склонов хр. Чихачева в максимум последнего похолодания (18-20 тыс. лет назад). Согласно результатам моделирования, при депрессии снеговой границы на 400 м оледенение в этот период было горно-долинным. Общая площадь палеоледников составляла около 900 км2. Одновременные геоморфо- логические исследования показали соответствие языков ледников и выраженных в рельефе конечно- моренных комплексов последнего похолодания в долинах рек Юстыд и Бар-Бургазы. В долине р. Бугузун выраженная конечная морена отсутствует, что связано с воздействием ледниково-подпрудного озера.
КУЗНЕЦОВА Е.П., МОТЕНКО Р.Г. — 2011 г.
Рассматриваются результаты экспериментальных исследований теплопроводности и фазового состава влаги мёрзлых вулканических пеплов Ключевской группы вулканов (Камчатка). Образцы имеют разные воз- раст, физические свойства и состав. Отбор вёлся в семи точках на высотах 290-1650 м. Данные по фазовому составу влаги представлены в виде зависимостей содержания незамёрзшей воды от температуры в диа- пазоне от 0 до −15 С. Результаты изучения теплопроводности обобщены в виде зависимостей от степени влажности для талого и мёрзлого состояния. Оценивается влияние содержания льда и незамёрзшей воды на теплопроводность мёрзлых пеплов разного минерального состава.
ЛИПЕНКОВ В.Я., ЦЫГАНОВА Е.А. — 2011 г.
Моделируется процесс роста клатратных гидратов воздуха ниже переходной зоны гидратообразова- ния в ледниковом покрове в районе станции Восток (Центральная Антарктида). Скорость роста гидра- тов определяется условиями льдообразования, возрастом льда и термодинамическими условиями в теле ледника. Климат реконструирован на основе теории Миланковича и данных изотопного анализа ледяного керна. Для описания термо- и гидродинамики ледника использовалась усовершенствованная термомеханическая модель. На основе сопоставления результатов моделирования с эксперименталь- ными данными о геометрических характеристиках воздушных гидратов до глубины 3536,5 м на станции Восток уточнена температурная зависимость энергии активации процесса массопереноса воздуха во льду и получены оценки возраста льда в придонном слое.
АРТЕМЬЕВА О.В., БЕЛОЗЕРОВА О.Ю., ГОЛОБОКОВА Л.П., ЛИПЕНКОВ В.Я., ЛИХОШВАЙ Е.В., МАСЛЕННИКОВА М.М., ОСИПОВ Э.Ю., ХОДЖЕР Т.В., ШИБАЕВ Ю.А. — 2011 г.
Представлены новые результаты химических исследований снежно-фирновых кернов из района стан- ции Восток (Восточная Антарктида) - cкв. VFL-1 (78°05' ю.ш., 102°45' в.д.) и скв. VK-07 (78°27' ю.ш., 106°52' в.д.). Методами масс-спектрометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии изме- рены концентрации ионов и растворённых металлов с высоким разрешением (три пробы на год акку- муляции). Интервалам керна с повышенной электропроводностью соответствуют пики концентраций сульфат-ионов (до 1360 мкг/л), коррелируемые с глобальными вулканическими событиями Тамбора (1815 г.) и Кракатау (1883 г.). Вулканические проявления маркируются также по снижению величины pH. Рассчитанная по маркирующим вулканическим слоям скорость аккумуляции в точке VFL-1 соста- вила 2,09 - 2,19 г/см2 год, в точке VK-07 - 2,05 г/см2 год. С помощью сканирующей электронной микро- скопии и микрозондового анализа в слоях, соответствующих вулканическим событиям, обнаружены микрочастицы, напоминающие вулканические стекла.
ОЛЕЙНИКОВ А.Д. — 2011 г.
Рассмотрено влияние эволюции карового оледенения на формирование особо крупных снежных лавин в условиях быстрого изменения климата. На этапе деградации карового оледенения на склонах троговых долин отмечается активизация схода крупных лавин, а в период его прогрессирующего развития - ослаб- ление лавинной деятельности. В условиях направленного сокращения каровых ледников установлен ори- ентировочный интервал времени - 100 лет, в течение которого в карах трансформируется рельеф и созда- ются предпосылки для формирования катастрофических лавин.
БЕНДЕЛИАНИ С.С., ЕФРЕМОВ Ю.В., САЛАТОВКА Р.В. — 2011 г.
Проанализированы метеорологические элементы климата: температура воздуха, атмосферные осадки, скорость и направление ветра за 2005-2010 гг. Выявлены структура снега и особенности залегания снеж- ного покрова: даты образования, разрушения и продолжительность его залегания. Изучен режим снежных лавин за последние пять лет и сделаны выводы о снежности зим в горах Западного Кавказа. Установлены морфологические и генетические типы снежных лавин и определены их некоторые особенности.
МАЛЫГИНА Н.С., МИТРОФАНОВА Е.Ю., ПАПИНА Т.С. — 2011 г.
Представлены результаты сравнительного анализа температурных реконструкций на Алтае за послед- ние 750 лет по данным природных палеоархивов этого региона - ледникового керна с горы Белуха и донных отложений Телецкого озера. За 1250 -1850 гг. прослеживается чёткая обратная зависимость сравниваемых рядов данных: при повышении реконструированной по ледниковому керну температуры численность диатомей в донных отложениях понижается, а при её понижении - повышается. Это свя- зано с тем, что в глубоком и холодном Телецком озере встречаются в основном холодолюбивые виды диатомовых. Рассогласование сравниваемых рядов данных в 1850 -2000 гг. объясняется тем, что в усло- виях повышения температур структура диатомового комплекса изменяется. Лимитирующим фактором развития диатомей в это время выступают не только температурный режим, но и биогенные элементы, смыв которых в озеро в этих условиях затруднён. Судя по данным реконструированной температурной кривой ледникового керна, за последние 150 лет температура на Алтае повысилась на 1,6±0,8 °С, что превышает среднее значение роста температуры в Северном полушарии в 2 - 2,5 раза.The results of comparative analysis of temperature reconstruction in Altai for the last 750 years based on the data of nature paleoarchives (i.e. ice corn from the Belukha Mountain saddle and core of bottom sediments from Lake Teletskoye) are presented. Definite inverse relationship of compared data series in the interval of 1250-1850 is traced; the number of diatoms decreases with temperature increase and vice versa due to high frequency of occurrence of cool-loving diatom species in cold deep Lake Teletskoye. Disparity in compared data series for the last period (1850-2000) could be explained by changes in the structure of diatom complex caused by climatic changes - besides temperature biogenic elements could become a limit factor for diatom development because their entrance to the lake from a watershed was hardly possible. According to the reconstructed temperature curve, the increase in temperature in Altai for the last 150 years made up 1,6 0,8 С that 2-2,5 times exceeds the mean value for the Northern Hemisphere.
АЛЕЙНИКОВА А.М., ПЕТРУШИНА М.Н. — 2011 г.
На основе многолетних полевых исследований, анализа разновременного дистанционного и фотомате- риала, фитоиндикации и лихенометрии изучены структура и динамика приледниковых ландшафтов за последние 160, 80, 40 и 10 лет, а также их межгодовая изменчивость в бассейнах рек Адылсу и Каяартысу в Приэльбрусье (Центральный Кавказ). Приледниковым ландшафтам, занимающим до 5% площади иссле- дуемых бассейнов, свойственны молодость и динамичность, нахождение многих геосистем на протяжении последних 80 лет на стадиях зарождения и становления. В результате деградации оледенения вблизи лед- ников Джанкуат и Башкара с 1928 по 2006 г. образовалось много новых геосистем. В приледниковых ланд- шафтах сформировались серии озёр, ледяные провалы и гроты, травянистая растительность продвинулась вверх по долинам на 20 м, а древесные виды - на 5-10 м.
АНДРЕЕВ О.М. — 2011 г.
На основе разработанной одномерной термодинамической модели эволюции торосистого образования рассчитана скорость увеличения толщины консолидированного слоя относительно ровного ледяного покрова при одинаковых условиях. Выявлены характеристики торосов, наиболее влияющие на их эво- люцию. Включение в модель уточнённого радиационного баланса поверхности торосистого образова- ния позволяет лучше интенсифицировать процессы, протекающие в его толще. Установлено, что кон- солидированный слой тороса растёт значительно быстрее, чем слой тороса ровного льда, причём ско- рость нарастания в первую очередь зависит от коэффициента заполнения киля тороса. Таяние паруса тороса также интенсивнее, чем окружающего тороса ровного льда. На основе данных климатической информации оценена толщина консолидированного слоя, характерного для одно-, двух- и многолетних торосов в Арктике. Рассмотрена возможность оценки максимально возможной толщины консолидиро- ванного слоя тороса для центральной части Арктического бассейна.
АЛЕКСЕЕВА Т.А., КЛЕЙН А.Э., ТРЕТЬЯКОВ В.Ю., ФРОЛОВ С.В. — 2011 г.
Приводятся новые данные о толщине ровного дрейфующего льда (вне торосистых образований) на участке Земля Франца-Иосифа - Северный полюс в июле-августе 2006-2009 гг. с бортов российских судов и ледоко- лов с помощью разработанного в ААНИИ цифрового телевизионного комплекса. Выполнено более 55 тыс. измерений толщины льда. При сравнении результатов наблюдений, полученных в 1990-х годах, перед началом современного потепления Арктики, и материалов 2006-2009 гг. установлено снижение средней толщины льда на 33%. За этот же период в Арктическом бассейне существенно уменьшилось количество старых льдов. В 2006-2009 гг. толщина однолетних льдов упала на 21%, а старых - на 11%. Выполненные исследования позволяют утверждать, что общее распределение толщины льда в Арктическом бассейне определяется соотношением однолетних и старых, которое обусловлено циркуляцией льдов в бассейне в результате атмосферных процессов.
КАЗАКОВ Н.А., КОНОНОВ И.А. — 2011 г.
При стратиграфических наблюдениях в снежной толще такие параметры её структуры, как форма и размер ледяных кристаллов, слагающих снежный слой, характеризуются на качественном уровне. Количественный анализ параметров структуры снежного покрова можно выполнить по фотоснимкам ледяных кристал- лов с помощью компьютера, однако это невозможно без формализации задачи. Работа над программой- классификатором, определяющей класс формы и размер кристаллов льда по фотоснимкам с помощью аппарата теории распознавания образов, - важный этап исследования структуры снежного покрова. Опре- деление структуры снежного покрова по фотоснимкам с помощью компьютера предусматривает последо- вательное решение нескольких подзадач теории распознавания образов, в числе которых - предваритель- ная сегментация фотографии, выделение формальных признаков распознаваемых объектов и формальных границ классов. Предлагается для разработки методики определения формы и размеров кристаллов льда в снежном покрове по фотоснимкам использовать методологию теории компьютерного распознавания образов. Освещается подход к формализации некоторых классовых признаков форм кристаллов. Проблема выделения отдельных кристаллов на фотографии рассматривается как задача сегментации изображения.
ГЛАЗОВСКИЙ А.Ф., МАЧЕРЕТ Ю.Я. — 2011 г.
Бурение ледников и применение гидрологических и геофизических методов позволяет достаточно достоверно исследовать течение воды в толще и на ложе ледников. Разработана концепция формирования в них быстрых и медленных дренажных систем с учётом теоретических моделей, описывающих течение воды как в тёплых и политермических ледниках, так и на ложе холодных ледников с донным таянием. Для тёплых ледников важные пункты концепции - представление о водопроницаемости тёплого льда и недавно установленная возможность поступления воды в толщу и к ложу ледников через зоны дробления льда. Дальнейшие направления работ предусматривают изучение: 1) объёмного гидротермического состояния ледни- ков в областях аккумуляции и абляции; 2) пространственно-временных вариаций распределения и содержания воды в толще и у ложа ледников; 3) размеров и форм макровключений воды в толще и у ложа ледников, включая плёнку или слой воды, каналы стока, внутри- и подледниковые каверны и полости; 4) условий на ложе, включая распределение областей с таянием и примерзанием и подледниковыми мёрзлыми или водонасыщенными под- ледниковыми отложениями; 5) связи пространственно-временных вариаций поверхностной скорости, высоты поверхности и скорости скольжения по ложу с вариациями поступления и расхода воды. Исследование данных вопросов позволит надежнее оценить влияние этих факторов на динамику ледников на фоне климатических изме- нений и лучше понять роль воды в механизме быстрого течения ледников и ледниковых подвижек.
ЛОБКИНА В.А., МИХАЛЕВ М.В. — 2011 г.
Проанализированы результате наблюдений за снежной толщей на юге о. Сахалин зимой 2009/10 г. Рассмо- трено формирование текстуры снежных слоёв и определена зависимость скорости развития текстуры от характеристик снежного слоя при его формировании. Период перехода от монолитной текстуры к столбчатой в снежном слое, сформированном из снежной крупы, в среднем составляет 38 дней, а в слое, сформирован- ном из звёзд и пластинок, - 14 дней. Период перехода от столбчатой текстуры в волокнистую в снежном слое, сформированном из снежной крупы, равен 35 дням, а в снежном слое, сформированном из звёзд и пласти- нок, - 15 дням. Скорость формирования текстуры снежной толщи увеличивается и под корками, и над ними.
ГОЛОБОКОВА Л.П., ПОЛЬКИН В.В., ТЕРПУГОВА С.А., ТИХОМИРОВ А.Б., ФИЛИППОВА У.Г., ЧИПАНИНА Е.В. — 2011 г.
При исследовании аэрозолей Южного океана и прибрежных районов Антарктиды во время 52-й и 53-й Рос- сийских антарктических экспедиций на НЭС «Академик Федоров» установлено, что суммарное содержание ионов в аэрозолях в периоды, не подверженные влиянию штормовой или неблагоприятной погоды (дождь, снег, туман), изменяется незначительно - от 1,6 до 4,5 мкг/м3. В этих случаях вклад морских ионов снижа- ется, а роль NH4 +, HCO3 − и SO4 2− возрастает. Сравнение долевых факторов массовой концентрации ионов континентального происхождения для мелкодисперсной фракции аэрозолей и суммарного накопления аэрозолей показало, что вклад континентальных источников в формирование химического состава мелких частиц, особенно аэрозолей над океаном, больше. Обратные траектории движения воздушных масс гово- рят о том, что росту концентраций ионов в аэрозолях способствуют, в основном, воздушные массы, сфор- мированные и трансформированные над поверхностью океана. Химический состав аэрозолей в антаркти- ческих условиях обусловлен влиянием локальных источников.
АБЫЛМЕЙИЗОВА Б.У., ЭЛЕМАНОВ О.И. — 2011 г.
Периодические колебания климатических условий приводят к изменению границ ландшафтных зон и со- ответственно к взаимопереходу биотических компонентов соседствующих горных экосистем. У подножия ледника Кара-Баткак (3343 м над ур. моря) обнаружен еловый подрост. Для выяснения причины этого явления по материалам трёх метеостанций, расположенных на разных абсолютных высотах, проанализи- ровано изменение климата за последние 50 лет. Установлено, что среднегодовая температура воздуха в гляциально-нивальном поясе бассейна р. Чон-Кызыл-Су за этот период почти не повысилась, но годовые суммы осадков значительно уменьшились по сравнению с низко- и среднегорной частями бассейна. Ока- залась, что холодоустойчивая и влаголюбивая ель Шренка (Picea Schrenkiana) может произрастать в более суровых условиях, чем предполагалось ранее. Высота верхней границы елового леса в этом районе в 1955 г. проходила на высоте 3083 м над ур. моря, а в 2009 г. она оказалась на 209 м выше.