Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Динамика горного оледенения Центрального Кавказа и формирование опасных природных явлений в условиях изменения климата

ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Динамика горного оледенения Центрального Кавказа и формирование опасных природных явлений в условиях изменения климата"

На правах рукописи

Мальбахов Альберт Вячеславович

ДИНАМИКА ГОРНОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА И ФОРМИРОВАНИЕ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА (На примере КБР)

25.00.23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

7 МОП 2013

Нальчик 2013

005537104

005537104

Работа выполнена в ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет).

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

Хучунаев Бузигит Муссаевич (ВГИ, г. Нальчик)

Научный консультант: кандидат геолого-минералогических наук,

Вороков Владимир Хаджисуфович (ВГИ, г. Нальчик)

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

Калов Ризуан Османович (КБГАУ, г. Нальчик)

доктор географических наук, Шальнев Виктор Александрович

(СГУ, г. Ставрополь)

Ведущая организация: Кубанский государственный университет

(КубГУ), г. Краснодар

Защита состоится «о2-& » « » 2013 г. в « /4: на

заседании диссертационного совета Д. 327.001.01 при ФГБУ «Высокогорный Геофизический Институт» Росгидромета по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «ВГИ».

Автореферат разослан « » « » 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук, доцент

Н. В. Кондратьева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В условиях изменяющегося климата экзогенные процессы в зоне распространения современного оледенения отличаются высокой динамичностью. Отступание ледников, а также изменение температурных условий в постоянно мерзлых склонах могут привести к значительным изменениям в условиях возникновения опасных процессов. Высокогорные районы, находящиеся под угрозой потепления, проявляют тенденцию к сдвигам опасных зон, сопровождающихся уменьшением стабильности в покрытых ранее ледниками склонах. Потепление, наблюдающееся ныне на Центральном Кавказе, приводит к деградации ледников, что вызывает резкую активизацию опасных природных явлений, в том числе и селевых процессов. На современном этапе в большом количестве возникают ледниковые озера в высокогорных областях, что связано с быстрым сокращением оледенения. Подпружен-ные плотинами озера являются неустойчивыми объектами, их прорывы могут вызывать разрушительные сели и паводки в низлежащих долинах. Возрастает опасность уничтожения и разрушения населенных пунктов, инженерных сооружений, увеличивается риск для населения горных районов. Катастрофы крупного масштаба являются тяжелыми трагедиями, поэтому должна применяться гибкая система прогнозирования катастрофических событий и современная технология их предотвращения. Только мониторинг обеспечит необходимую базовую основу для реалистической оценки, развития природных процессов, а также поможет прогнозировать возможность возникновения опасных природных явлений.

Цель исследования: анализ динамики ледников Центрального Кавказа и связных с ними опасных природных явлений (ОПЯ) в условиях изменения климата.

Для достижения поставленной проблемы необходимо было решить следующие основные задачи:

- разработать методику подсчета площадей сложных природных объектов и определить площадь некоторых ледников Центрального Кавказа;

- изучить изменения климата в высокогорной части Центрального Кавказа за последние десятилетия;

- определить современное состояние и динамику оледенения на Центральном Кавказе;

- провести районирование нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ на основе выявленных региональных закономерностей;

- выбрать на основе проведенного районирования наиболее опасные и характерные участки и дать оценку ОПЯ, развитых на территории Центрального Кавказа, для изучения наиболее разрушительных явлений.

Объект исследования: нивально-гляциальная зона высокогорной части Центрального Кавказа.

Предмет исследования: динамика ледников и влияние их на формирование опасных природных явлений.

Методы исследования: основными методами исследования являлись сравнительно-географический, картографический, геоинформационный.

Исходные материалы:

- фактический материал, собранный автором совместно с группой специалистов и ученых;

- результаты оценки площадей ледников на основе предложенной методики измерения площадей сложных природных объектов;

- в работе были использованы космоснимки высокогорной части территории КБР и Северной Осетии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, а также перечня использованной литературы, содержащей 221 наименование. Работа содержит 185 страниц, из них 17 страниц составляет список литературы. В работе приведены 5 карт, 46 таблиц и 54 рисунка.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые выявлены особенности динамики Эльбрусского ледникового комплекса;

- выявлены особенности изменения климата высокогорной зоны КБР и влияние его на оледенение за последние десятилетия;

- впервые проведено районирование нивально-гляциальной зоны горной территории КБР с учетом ОПЯ;

- впервые получено эмпирическое уравнение взаимосвязи уровня озера Башкара с температурой и количеством выпавших осадков.

Практическая значимость работы. Собранная в текстовой, графической и картографической формах информация о проявлении наиболее опасных и разрушительных явлений на территории Центрального Кавказа позволяет представить масштабы и степень их угрозы как для населения, так и

для инфраструктуры, и может быть использована в работе специалистов профильных институтов, а также и Управления по ГО и ЧС КБР. Уникальный фотоматериал может быть использован как научно-исследовательскими и проектными организациями, так и в образовательной сфере.

Основные защищаемые положения:

- методика вычисления площади сложных природных объектов на основе топографических карт и натурных измерений;

- результаты исследования изменения климата высокогорной зоны КБР за последние десятилетия;

- особенности динамики Эльбрусского ледникового комплекса;

- результаты проведённого нивально-гляциального районирования;

- результаты оценки роли горного оледенения в формировании ОПЯ;

- корреляционное уравнение связи уровня озера Башкара с температурой и количеством выпавших осадков.

Апробации работы и публикации.

Автором опубликовано 7 научных работ и принято участие в двух международных конференциях:

- Конференция по селям, Пятигорск, 2008 г.;

- Международная школа-семинар в системе физики, Москва, 2010 г.

Личный вклад автора. В основу данной работы положен фактический материал, собранный как лично автором, так и при его участии в составе исследовательских групп. Автором были проведены полевые исследования за период 2007-2011 гг. Был собран материал по двум объектам: бассейну Герхожан-Су и комплексу озер Башкара, на основе которого был проведен анализ физико-географических условий района исследований и выявлен ряд пространственно-временных закономерностей формирования ледников и опасных природных явлений, связанных с ними. По результатам этих исследований автором было проведено районирование нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ. Также автором был проведен подсчет площади 10 ледников Эльбруса.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цели и задачи диссертационной работы, характеризуются теоретические и методологические основы, объект и предмет исследования, раскрывается научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также представлена апробация работы.

Глава 1. Природно-климатические условия формирования оледенения на Центральном Кавказе

В главе дается физико-географическое описание Центрального Кавказа на основе ряда работ ученых: характеризуются геолого-геоморфологические условия; рассматриваются климатические условия и их влияние на формирование ледников, а также описываются особенности горных климатов. На основании вышеизложенного установлено, что исследуемая территория имеет ряд физико-географических особенностей, влияющих на формирование оледенения. Центральный Кавказ, как и вся горная система, имеет очень сложное геологическое строение. Именно сложность и продолжительность формирования геологического строения привело к образованию уникального горного рельефа; наличие ряда геоморфологических особенностей (ассиметричное строение узлов, сужения и расширения, наиболее высокие высотные отметки и наибольшая глубина расчленения), позволяет сформировать «альпийский» рельеф, благоприятный для формирования оледенения; по условиям рельефа наиболее благоприятна для развития оледенения высокогорная часть исследуемой территории (северный склон, область распространения высокогорных хребтов); климат является одним из важнейших факторов формирования оледенения. Особенности горного климата заключаются в том, что климатические условия подчинены закону высотно-экспози-ционной поясности; основными составляющими климата, влияющие на формирование оледенения, являются температура воздуха, солнечная радиация, и осадки. Но при проведении гляциологических исследований необходимо учитывать полный комплекс климатических факторов.

Глава 2. Теоретические и методические вопросы проблемы

исследований

Во второй главе описаны теоретические и методические вопросы проблемы исследований. Систематизируются условия формирования оледенения, рассматриваются вопросы образования ледников и их динамики, выделяются формы ледникового рельефа, морфологические типы ледников (см. рис. 1). Исследования в этой области на территории КБР проводились специалистами ФГБУ «ВГИ», а также Залиханов, 2000; Разумов, 2001; Панов, 1993; Котляков, 1988; Ефремов, 1988; Черноморец, 2003; Сейнова, 1997 и др.

Рисунок 1. - Геоморфологическая классификация ледников с учетом ОПЯ

Примечание: курсивом выделены ОПЯ; СЛО - снежно-ледовые обвалы; подчеркнуты наиболее опасные ледники.

Автором изучены причины возникновения ОПЯ и разработана классификация, приведённая на рис. 2.

Рисунок 2. - Классификация ОПЯ в гляциальной зоне (по причинам формирования)

Разработанная классификация позволила выделить принципы районирования нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ и определить границы оледенения (см. рис. 3).

Рисунок 3. - Таксоны нивально-гляциального районирования

Граница нивально-гляциальной зоны проходит по северному склону Передового хребта, они выделены по нивально-высотному фактору (это регион среднегорно-высокогорных хребтов со снежным покровом).

Область формирования выделяется по морфоструктурному и высот-но-экспозиционному факторам (морфоструктуры среднегорных и высокогорных хребтов с депрессиями).

Районы формирования выделяются по нивально-гляциальному фактору (с переменным и постоянным снежным покровом).

Подрайоны выделяются по нивально-гляциальному фактору с ОПЯ и вулканогенному фактору (Эльбрусский ледниковый комплекс).

Участки выделяются по гидрологическому (бассейновому принципу (ОПЯ рассматриваются по речным бассейнам).

На основе анализа по проблеме исследования проведена систематизация условий формирования оледенения и ОПЯ, связанных с ним. Изучены вопросы образования ледников и их динамики: подробно рассмотрены строение ледника, формы ледникового рельефа. Проведена систематизация причин возникновения ОПЯ. Дана классификация ОПЯ и приледниковых озер; рассмотрены принципы выделения нивально-гляциальной зоны. 8

Для оценки площадей исследуемых ледников была разработана методика вычисления площадей сложных природных объектов. Методика позволяет оценить уровень деградации оледенения. Суть метода заключается в том, что кривую, ограничивающую искомую площадь, разбивают на элементарные дуги. Площадь каждой части фигуры состоит из сегмента и прямоугольного треугольника и вычисляются отдельно. Ниже приводятся формулы для вычисления площадей отсеченных фигур. Площади сегментов вычисляются с использованием радиуса круга кривизны для элементарной кривой. Также используем величину центрального угла между двумя радиусами, опирающимися на концы элементарной кривой.

Средний радиус круга кривизны для элементарной дуги находим по формуле:

R2í = L2¡ + (R¡ - h¡)2; (1) Ri = -í—J-; (2)

2-ki

где R¡ - средний радиус кривизны элементарной дуги; L¡ и h¡ - катеты вписанного прямоугольного треугольника (AACD).

Значение центрального угла «a¡» находим по формуле:

г .

a¡ = arcsin— ; (3)

Ri

где R¡ - средний радиус кривизны элементарной дуги; L¡ и h¡ - катеты вписанного прямоугольного треугольника (AACD).

Значение центрального угла «a¡» (рис. Б) находим по формуле:

T-R.-.a?

(4)

где «a¡» - центральный угол, опирающийся на элементарную дугу «АС».

Имея для каждой элементарной дуги значение среднего радиуса кривизны и центрального угла, находим длину элементарной дуги (АС, СВ...) по формуле:

ir-flj ■£*j L¿B¿

Ficc™=_^r-~T=7(Si_Li); (5)

где S¡ - длина элементарной дуги.

Площадь отсеченной фигуры (ABC), состоящей из площади двух сегментов и двух прямоугольных треугольников, определяется по формуле:

F, отс=( f-(S.-LO + ^ + ^f (Si+i - L¡+i) + ^^): cosAcp; (6)

где cosAcp - средний уклон поверхности к плоскости горизонта.

Используя разработанную методику вычисления сложных площадей ледников, был проведен подсчет площади некоторых ледников Эльбруса. С этой целью была использована топографическая карта М. Голубева, датированная 5 марта 2010 г.

Таблица 1

Площадь ледников Эльбруса

Ледник Год Площадь км2 Год Площадь км2 (по авторской методике)

Большой Азау 2007 18,76 2010 18,1

Гарабаши 2007 3,29 2010 2,9

Ирикчат 2007 1,8 2010 1,8

Терскол 2007 8,11 2010 8,3

Кюкюртлю 2007 6,84 2010 6,6

Джикаугенкез 1995 29,8 2010 30,4

Ирик 2007 10,55 2010 11,1

Уллукол 2007 2,37 2010 4,2

Уллукам 2009 0,64 2010 1,6

Микельчиран 2007 4,83 2010 4,7

В табл. 1 приведены данные из литературных источников (слева) (nsidc, NOAA, Paul Leclercq, 2013) и данные, полученные по авторской методике (справа). Для контрольной сверки результатов мы также использовали программу Google Earth Pro для подсчета площади оледенения трех ледников: ледник Большой Азау - 18,59 км2 (18,1 км2 по авторской методике), Кю-юортлю - 7,65 км2 (6,6 км2), Гарабаши - 3,19 км2 (2,9 км2). В результате сравнения очевидно, что авторская методика достаточно точна и может использоваться как альтернативный способ для подсчета площади ледников.

Глава 3. Оценка современного состояния оледенения Центрального Кавказа на основе нивально-гляциального районирования с учетом

ОПЯ

Третья глава посвящена оценке современного состояния оледенения Центрального Кавказа на основе динамики климата и ледников изучаемой территории и нивально-гляциального районирования с учетом ОПЯ. Автором подробно изучен Эльбрусский ледниковый комплекс (ЭЛК). (см. табл. 1-3).

Был проведен анализ среднемесячной температуры воздуха и среднемесячного количества осадков по данным высокогорной метеостанции «Терскол» за период 1980-2009 гг. Полученные данные были разделены по временам года (весна, лето, осень, зима) и разбиты на 3 группы по 10 лет(1980-1989, 1990-1999, 2000-2009). 10

5 -

Весна

Лето

-Осень

■Зима

Рисунок 4. - Изменение температуры за 30 лет в период с 1980-го по 2009 г.

МС «Терскол»

Рисунок 5. - Изменение количества осадков за 30 лет в период с 1980-го по 2009 г.

по данным МС «Терскол»

По результатам проведенного анализа можно сделать вывод, что в последнее десятилетие в высокогорной зоне КБР наблюдается стабильный ход среднегодовой температуры воздуха, при этом в отдельно взятые летние месяцы температура поднялась (за последние 30 лет) на 0,8°С, температура холодного периода имеет тенденцию к незначительному понижению на 0,02 °С. Что касается динамики количества осадков за 30 лет в период с 1980-го по 2009 г., то по результатам анализа, количество весенних, летних и осенних осадков в рассматриваемом районе республики имеет тенденцию к значительному увеличению. В зимний период изменения незначительны.

ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ОСАДКОВ ЗА ГОД ПО ДАННЫМ МС ТЕРСКОЛ (1980-2009 ГГ.)

mm Годы - Линия тревда

2500

0 2000

г

1 15 00

1000

500

I о

£ 1980 Г

5

со г* г-1 со

Я Я

g 2 -

- S „ » ~

а - !• J $

* ffi Е

533%

J_£

Рисунок 6. - Годовое количество осадков за период с 1980-го по 2009 г.

МС «Терскол»

В первом десятилетии выделяются 1989 г. с максимальным количеством осадков (1218,7 мм), а минимум был отмечен в 1981 г. (508,4 мм). В последующее десятилетие максимум осадков выпало в 1995 г. -(1984,6 мм), а минимум в 1998 г. - 830,1 мм. В период 2000-2009 гг. максимум осадков выпал в 2004 г. - 1200,6 мм, а минимум в 2000 г. - 718,6 мм.

За последние 30 лет суммарное годовое количество осадков, а также количество осадков в осенние, весенние и летние месяцы в высокогорной части республики имеет тенденцию к повышению.

Далее рассмотрим динамику ледников изучаемой территории. В работе исследуется Эльбрусский ледниковый комплекс, параметры ледников которого приведены в табл. 2, 3,4 (Панов 1993, Paul Leclercq 2011, NSIDC 1993).

Таблица 2

Характеристика Эльбрусского ледникового комплекса (ЭЛК)

Название Бассейн реки Морф, тип Экспозиция Длина Площадь Абс. Высота Языка ледника Абс. Высота Фирн, линии Абс. Высота высш. точки

ЭЛК Кубань Малка Баксан Комплекс 122,6км2 2480 м 3800 м 5642 м

Таблица 3

Характеристика ледников юго-восточного угла Эльбрусского оледенения

Название Бассейн реки Экспозиция Длина Площадь Абс. высота языка Абс. высота фирн, линии Абс. Высота высш. точки

Ирик Ирик Ю.В. 9,8 км 10,5 км2 2610 3550 5610

Малый Азау Азау Ю. 8,2 км 3,7 км2 3020 3880 5610

Терскол Терскол Ю„ Ю.В. 7,2 км 7,7 км2 2925 3700 -

Большой Азау Азау Ю.В. 10,2 км 19,6 км2 2480 3800 _

В табл. 4 приведены результаты изучения трансформации параметров ЭЛК и ледников по бассейнам рек КБР.

Таблица 4

Динамика ледников по бассейнам рек КБР

№ Ледник Бассейн Год Длина, км Площадь км2 Год Длина, км Площадь км2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Сутан Черек 1973 5,4 4,5 1995 5,9 6,7

2 Башиль Башиль-Аузусу 1973 6,5 7,8 1995 6 7,2

3 Шхельда Адылсу 1973 9,7 9,5 1995 8 5,5

4 Джикау-генкез Ирикчат, Баксан 1986 8 27,8 1995 10 29,8

5 Безенги Черек 1993 17,60 36,20 1998 18,00 36,20

1 2 3 4 5 6 7 8 9

6 Битюктюбе Уллухурзук 1993 3,40 2,09 2007 3,13 2,03

7 Большой Азау Азау, Баксан. 1993 10,19 19,60 2007 9,20 18,76

8 Джанкуат Адылсу 1993 3,09 1,89 2005 4,40 3,11

9 Гарабаши Баксан 1993 3,90 2,79 2013 3,90 4,45

10 Ирик Баксан 1993 9,80 10,50 2007 9,06 10,55

11 Ирикчат Баксан 1993 2,59 1,80 2007 3,47 1,80

12 Карачаул Баксан 1993 6,90 5,69 2007 6,35 5,68

13 Кюкюртлю Баксан 1993 7,50 6,60 2007 7,30 6,84

14 Малый Азау Баксан 1993 8,19 9,69 2007 7,04 9,28

15 Микельчиран Баксан 1993 4,80 4,50 2007 5,08 4,83

16 Мижиргичиран Черек 1993 8,80 9,89 1998 8,81 9,90

17 Терскол Баксан 1993 7,19 7,69 2007 6,47 8,11

18 Уллучиран Баксан 1993 6,80 12,39 2007 6,30 11,66

19 Уллукам Баксан 1993 3,40 1,29 2009 1,75 0,64

20 Уллукол Баксан 1993 6,59 5,30 2007 5,32 2,37

Из исследованных 20 ледников ЭЛК и по бассейнам рек КБР в настоящее время 11 набирают массу и увеличиваются в размерах - Суган, Джикаугенкез, Джанкуат, Ирик, Ирикчат, Микельчиран, Мижиргичиран, Гарабаши, Безенги. Два ледника незначительно увеличились в площади, но при этом уменьшились в линейных размерах - Кюкюртлю и Терскол. 9 ледников отступают - Башиль, Шхельда, Битюктюбе, Большой Азау, Карачаул, Малый Азау, Уллучиран, Уллукам и Уллукол.

При исследовании динамики ледников Эльбруса была выявлена интересная особенность - ледники западной вершины в основном деградируют, в то время как ледники восточной вершины наступают (см. рис. 7).

Рисунок 7. - Динамика ЭЛК

Проведенные исследования позволили провести нивально-гляци-альное районирование территории на примере КБР. По результатам ни-вально-гляциального районирования была составлена карта М 1:200000 (см. рис. 8).

Обзорная карта районирования нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ (бассейн р. Баксан) М 1:100000

границы речного бассейна; границы таксонов районирования: — 1) горная часть (провинция); 2) - области : - среднегорного рельефа (без оледенения); —А--высокогорного рельефа (с оледенением); - 3) - районов формирования оледенения:

- с постоянным снежным покровом без оледенения; 1=1 - с постоянным снежным покровом и оледенением; 4) - подрайонов формирования оледенения: IIIIIIIIII 1- зона современного оледенения г. Эльбрус, 2- зона ледника Башкара с комплексом озер, 3 - зона ледника Каярты.

Рисунок 8. - Нивально-гляциальное районирование территории (на примере КБР)

На ней последовательно выделены согласно таксономической шкале: провинции, области, районы и подрайоны формирования нивально-гляциальных зон с учетом ОПЯ. Причем подрайоны выделялись по видам ОПЯ, которые могут образовываться в данной зоне. Это, в первую очередь, каменно-ледовые обвалы, гляциальные сели и приледниковые озера (сели прорывного генезиса). В результате было установлено, что

16

провинция включает в себя две области (в пределах среднегорно-высо-когорной части КБР): область среднегорного рельефа (Скалистый хребет); область высокогорного рельефа (Передовой, Боковой, Главный хребет). В пределах этих областей выделены районы: нивальный, с переменным снежным покровом (Скалистый хребет); нивальный, с постоянным снежным покровом (Передовой хребет); нивально-гляциальный с современным оледенением (Боковой и Главный хребет); нивально-гляциальный с современным оледенением (район г. Эльбрус). В пределах второго района выделяются подрайоны: 1 - зона современного оледенения г. Эльбрус (нивально-гляциальный, высотно-экспозиционный, вулканогенный и гидрологический фактор), 2 — зона ледника Башкара с комплексом озер (нивально-гляциальный, гидрологический фактор), 3 -зона ледника Каярты (нивально-гляциальный, гидрологический фактор).

На основе проведенных исследований получены следующие результаты: основное оледенение Кавказа сосредоточено на северном его склоне в центральной части; основные типы ледников — каровые, висячие и долинные. В районах, где происходит деградация современного оледенения, идет процесс сокращения сложных долинных ледников, распаду ледников вплоть до их полного исчезновения. Основной причиной деградации является изменение климатических условий (повышение летних температур, увеличение количества осадков). Деградация оледенения, в свою очередь, приводит к активизации таких ОПЯ, как смешанно-ледовые и каменные обвалы, лавины, гляциальные сели и наводнения. На основе проведенных исследований можно предположить, что такая тенденция будет сохраняться. Проведенное районирование позволило выявить горизонтальную и высотную дифференциации в распределении оледенения. Наиболее подвержен катастрофическим ОПЯ район с современным оледенением.

Глава 4. Оценка влияния оледенения на формирование катастрофических селей на территории КБР

Четвертая глава посвящена влиянию оледенения на формирование катастрофических природных явлений, таких как сели на примере территории КБР.

Автором были рассмотрены бассейны рек Герхожан-Су и Адыл-су: условия селеформирования, геоморфологическое районирование селевого бассейна. Данные речные бассейны являются эталонными для изучения ОПЯ, связанных с деградацией горного оледенения на территории КБР. Исследования на данной территории проводили Запорожченко 2001, Крыленко 2000, Петраков 2000, Тутубалина 2000, Черноморец 2000, Заруднев 2000, Сейнова 2002 и др.

По существующей классификации выделяют четыре зоны прохождения гляциального селя: 1) зона усиления абляции; 2) зона обводнения массива морен и ослабления внутренних связей; 3) оползание с разрушением структуры; 4) зона выноса селевой массы. При формировании и прохождении гляциального селя в долине Герхожан-Су в отличии от принятой классификации, в результате проведенных нами полевых исследований было выделено пять основных зон: 1) зона зарождения селя; 2) зона транзита селевой массы; 3) зона транзита селевой массы с боковой эрозией и частичной аккумуляцией; 4) зона аккумуляции крупнообломочного материала; 5) зона конуса выноса.

На основе полученных результатов была построена схематическая инженерно-геологическая 31) карта долины р. Герхожан-Су, приведенная на рис. 9.

Зона зарождения селя

Зона транзита селевой массы

Зона транзита селевой массы < боковой прошей и частичной аккумуляцией

Зона аккумуляции

Зона конуса выноса

4087 м

Условные обозначения:

Выход напоиеркностькорениых пород (I рдни и». раы1ич1«м сланцев и |д) I | Моренные ог поженим

Селекме

О

Гр.»Ш1|ы различных отложений

С2

Смелиый покрое

(ледники, снежники фирмовые поля) 11р«'Д|юл.и демыс I ранмцм но» решенное о леда (Обрывистые склоны рыхлых отложении; гюда>ер« амци «я инткивному р<ируииию Поперечный морегашй мл

Гермоггос-здочне«- воронки: /0 - диаметр ьоромни в 20 - глубина воремки в а

<3 Солифлмщионные явления g? Сежмые лавины Селевые (ЮГОМ: л - j) свежие селевые покжи 6) старые ее левые потоки А Крупные осыпи. площадь более 1000 м» % Источники Л 34 Высотные отметки ем

Рисунок 9. - Схематическая инженерно-геологическая карта долины

р. Герхожан-Су

Автором установлено, что за последние 60 лет ледник Каярта, расположенный в бассейне р. Герхожан-Су, претерпел значительные изменения, о чем свидетельствует сравнительная характеристика фото и аэроснимков. Конец ледника Западная Каярта отступил примерно на 360 м, Восточная Каярта — на 310 м. Западный ледник сократился еще и по ширине за счет превращения краевых потоков льда в массивы мертвых льдов. Вследствие значительного сокращения мощности льда ледник Западная Каярта обнажились участки коренных ригелей. В дальнейшем деградация ледника Западная Каярта усилится и из-под него освободятся новые площади свежих морен. В период абляции будут обнажаться новые площади скальных участков на стенках цирка, за счет чего увеличится поступление обломочного материала на ледник. Установлено, что процесс деградации ледника приведет к образованию озер на пологих участках мертвых льдов; часть льда из цирка Западная Каярта перетекает в сторону ледника Восточная Каярта; деградация ледника приведет к тому, что увеличится доля твердого материала в общем объеме льда. При этом в периоды максимальной абляции потоки с ледника Западная Каярта почти всегда насыщены мелкоземом и будут приобретать характер наносоводных потоков. В летний период 2010 г. автором в составе групп со специалистами ВГИ были проведены маршрутные обследования в бассейне р. Каярта-Су, в ходе которых обращалось внимание на инженерно-геологические, гидрологические особенности в очагах селеобразования, в зоне транзита, перигляциальной зоне, на конусе выноса, на склонах, прилегающих к селеопасным участкам. Были установлены следующие закономерности. Очаг зарождения селей находится в районе ледника Каярта; основной транзит селевой массы проходит по моренным образованиям; причинами схода селей очень часто являются аномальные температуры (Июль 2010 г.), приводящие к резкому таянию льда, в том числе и погребенного. В верховьях р. Каярта-Су на моренном комплексе прослеживаются последствия прохождения микроселей на зандровое поле восточного ледника Каярта. Ниже селевого каньона, прорезающего моренную гряду, в аккумуляционной зоне прослеживается накопление селевого материала в результате схода микроселей, регулярно формирующихся в прилед-никовой зоне ежегодно в теплый период (июль - август) при благоприятных метеопараметрах: температурном режиме и осадках. В зоне транзита на участке между верхним и средним гранитными ущельями продолжается процесс выполаживания бортов долины. В районе среднего ущелья по правой стороне р. Каярта-Су после схода селя в 2000 г. наблюдается активизация оползневого массива, обрушение которого может привести к последующему перекрытию русла реки. Исходя из

того, что часть города Тырныауз расположена на конусе выноса реки Герхожан-Су, селевая активность которой сохраняется в течение длительного времени, а масштабы катастроф являются крупнейшими на Северном Кавказе, необходимо проведение регулярных обследований в селевом бассейне Герхожан-Су. Тем более, что на ближайшие десятилетия, по мнению научного сообщества, тенденция к глобальному потеплению и изменению в общей циркуляции атмосферы будет сохраняться. А это, в свою очередь, приведет к деградации оледенения и формированию катастрофических селей. Таким образом, на основе проведенных исследований, можно сделать основной вывод, что в будущем для селевого бассейна Герхожан-Су будут сохраняться условия для формирования гляциальных селей. Более того, если сохранится тенденция деградации ледников Каярта, то к существующему механизму образования селей может добавиться прорывной озерный тип.

В главе подробно рассмотрена роль приледниковых озер в формировании прорывных катастрофических селей на примере селевого бассейна Адыл-Су. Дан сравнительный анализ формирования прорывных селей по результатам обследований озера Башкара и озер на СевероВосточном склоне Эльбруса. В главе дана физико-географическая характеристика основных селеопасных озер на Центральном Кавказе, описаны климатические условия образования приледниковых озер на примере оз. Башкара и дан сравнительный анализ формирования прорывных селей по результатам обследований оз. Башкара и озер на Северо-Восточном склоне Эльбруса. Практически все приледниковые озера Центрального Кавказа расположены в бассейне реки Терек. Преобладание приледниковых озер в бассейне р. Баксан объясняется общим сокращением площади оледенения на Большом Кавказе (распадом крупных ледников на более мелкие и образованием приледниковых озер). Орографическая привязка приледниковых озер ограничивается Главным, Боковым и Передовым хребтами. Наибольшее количество озер сосредоточено в пределах Главного и Бокового хребтов, что согласуется с общими закономерностями распределения горных озер в пределах Большого Кавказа. В результате исследований удалось выявить ряд зависимостей (см. рис. 10). Существует зависимость между высотой и изменениями температуры воды верхнего слоя озерного водоема. В зависимости от температуры воды в приледниковом озере могут значительно активизироваться термокарстовые процессы. Зависимость между температурой воздуха и уровнем озера более сложная. С ростом температуры воздуха в начале лета происходит таяние снежного покрова, вследствие чего уровень озера повышается.

июль август сентябрь

25 30 3 10 15 20 2« X» 5 10 15

25 ЗО 5 Ю 13 го 25 ЗО 3 Ю 19

июль август сентябрь

Рисунок 10 - График среднесуточной температуры воздуха, осадков и уровня воды в озере Башкара в июле - сентябре 2004 г.

В ходе исследований 2010 г. были детально изучены селеопасные Баш-каринские озера. В ходе изучения их динамики был зафиксирован рост площади и объема озер в период с 1991-го по 2001 г. Начиная с 2001 г. уровень озера стабилизировался. Однако за последние 20 лет произошли существенные изменения, и ледово-каменный вал, который многие годы стабильно удерживал озеро, стал активно разрушаться. Деградация горного ледника Башкара несет опасность для всей долины Адыл-Су.

Автором впервые был проведен анализ полученных результатов на основе линейно-регрессионной модели.

Предположив, что между уровнем воды в озере Башкара, температурой воздуха и количеством осадков, выпадающих над данной территорией, существует линейная связь вида:

Я = С0+С,?+С2!2, (1)

где Н - уровень озера, м; С-1 - коэффициенты модели; t - температура. °С; () -количество осадков, мм., было составлено уравнение регрессии, связывающее уровень озера с температурой и количеством осадков:

Н= С0 + Аг/Г +к2(), (2)

где С0= -154,67 м; к,=7.377 м/С; к2=0.438 м/мм. 11=0.76,

где /?= коэффициент множественной корреляции.

На основе уравнения 2 можно заключить, что определяющим фактором в увеличении уровня воды озера Башкара является температура. С увеличением температуры воздуха происходит интенсивное таяние ледника Башкара и это способствует повешению уровня воды в озере.

Так как коэффициент множественной корреляции больше 0,7, сделан вывод, что данная формула пригодна для составления прогноза уровня для озера Башкара.

распределение

Рисунок 11- Распределение остатков реального и вычисленного значения

уровня оз. Башкара

Статистические расчеты проводились при помощи стандартных статистических программ S-PLUS 2000 и SPSS 10.0.

Проведенное исследование показало, что линейное уравнение адекватно отражает экспериментальные данные.

На сегодняшний день запасы воды в озере Башкара и нижних озерах достигают приблизительно 900 тыс. м\ При сходе нового селя, пострадает инфраструктура всей долины, будут смыты мосты и участки федеральной трассы в долине реки Баксан, ЛЭП и газопровод, а также частично объекты в поселке Эльбрус и Нейтрино. Возможны человеческие жертвы. По прогнозу автора озеро Башкара останется стабильным еще по крайней мере 5 лет. Несмотря на относительную стабильность озерного комплекса Башкара, наблюдающиеся у нижнего края ледника Башкара, такие явления, как активное разрастание озера Лапа, формирование термокарстового провала и более мелких термокарстовых понижений, уменьшение ширины перемычки между верхним и нижними озерами, скорее всего, создадут предпосылки для возможного прорыва озера в ближайшем будущем. 22

Таким образом установлено, что Центральный Кавказ, в частности территория КБР, это регион с достаточно высокой степенью селевой опасности. Причем, исходя из высотных отметок (до 5000 м и выше), здесь преобладают катастрофические сели; оледенение играет большую роль в формировании катастрофических селей, в т.ч. и прорывного характера. Исследования автора, проведенное для двух эталонных селевых бассейнов - Герхожан-Су и Адыл-Су, подтверждают прогнозы о том, что в ближайшее время здесь будут сохраняться условия для формирования гляциальных селей. Более того, за счет деградации оледенения может преобладать прорывной озерный тип, что повышает угрозу народно-хозяйственным объектам.

В диссертации также рассмотрено влияние динамики климата и оледенения на условия формирования снежных лавин на примере Чегетской поляны.

На рис. 12 представлен спутниковый снимок Чегетской поляны, с нанесенными на него ОГТЯ для данной территории.

Рисунок 12 - Вид на Чегетскую поляну. Лавиносбор Когутайской и Чегетской лавины. 1 - ледник Когутай, 2 - Когугайский лавиносбор. 3 - лавиносбор Чегета, 4 - гляциальное озеро Донгуз-Орун-Кель (спутниковый снимок Ьапс18а1, 2009)

Опасность схода особо крупных снежных лавин на территорию Че-гетской поляны сохраняется в современных условиях изменяющегося климата и увеличения снежности зим. Вместе с тем, исходя из особенностей морфологии лавиносбора (поверхность покрыта ледником), можно предполагать, что в ходе деградации ледника Когутай создадутся благоприятные условия для схода катастрофических лавин, объёмов больших, чем зафиксированные ранее. Ледник Когутай на данный момент стабилен, но требует постоянного мониторинга. Приходится признать, что все рекреационные объекты, построенные на Чегетской поляне за последние 10-15 лет, находятся в зоне опасности и могут быть разрушены.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика оценки площадей сложных природных объектов и определены площади 10 ледников Центрального Кавказа на примере КБР. Данные, полученные автором в результате исследования, свидетельствуют о точности метода, что дает возможность использовать методику, как альтернативный способ для подсчета площадей сложных природных объектов на основе топографических карт.

2. Анализ динамики климата исследуемой территории по данным метеостанции «Терскол», расположенной на высоте 2143 м н.у.м., показал, что имеет место потепление в летние месяцы на 0,8°С и незначительное похолодание в зимние. За последние 30 лет практически в два раза увеличилось количество выпадающих осадков в теплые месяцы, в зимние количество осадков практически не изменилось. Установлено, что геолого-геоморфологические и климатические особенности территории (уникальный горный рельеф, горный климат) благоприятны для развития оледенения.

3. В настоящее время на территории КБР наблюдается разносторонняя динамика горного оледенения. Из 20 исследованных ледников 9 деградируют и 11 увеличиваются. У части деградирующих крупных ледников происходит распад на мелкие и переход их из долинных к висячим, что повышает опасность развития снежно-ледовых обвалов. Происходит увеличение площади моренных отложений и образование прилед-никовых озер. Нередко причинами схода селей становятся аномальные температуры, приводящие к резкому таянию льда, в том числе и погребенного. Увеличивается продолжительность активной селевой деятельности высокогорья.

4. На основе анализа природно-климатических условий на территории КБР были определены пространственные закономерности в форми-

ровании и распределении как оледенения, так и связанных с ним ОПЯ. Разработаны схема и таксоны ландшафтно-геоморфологического районирования нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ.

5. Впервые получено эмпирическое уравнение взаимосвязи уровня оз. Башкара с температурой и количеством выпавших осадков. Современное состояние ледников свидетельствует о разнонаправленной динамике на территории Центрального Кавказа. В местах, где идет деградация горного оледенения, образуются новые гляциальные озера, причем в тех местах, где раньше их не было. На основе проведенного районирования установлено, что деградация оледенения приводит, с одной стороны, к уменьшению площади и увеличению каровых и висячих ледников, с другой стороны, к активизации ОПЯ.

6. Были детально исследованы два района на территории КБР, где произошли катастрофические гляциальные явления с объемом выноса селевой массы более 1 млн. м3: КБР, долина Герхожан-Су (сели гляци-ального генезиса); КБР, Адыл-Су (озёра гляциального генезиса); Результаты обследования следов селя 2000 года показали, что селевой процесс может начинаться и на участках самих языков ледников. В будущем для долины Герхожан-Су будут сохраняться условия для формирования гля-циальных селей. Установлено, что на данный момент, ложе озера Башкара стабильно. В 2003 г. уровень воды оз. Башкара повысился на 0,5 м относительно 2000-2002 гг., в это же время наблюдался наибольший прирост объема оз. Лапа. Установлено, что на исследуемой территории образование приледниковых озерных котловин обусловлено сочетанием морфолитологических, морфолитодинамических, климатических и гля-цио-геоморфологических условий. Определяющими являются климатические условия (распределение осадков и температуры). Опасность схода особо крупных снежных лавин на территорию Чегетской поляны сохраняется в современных условиях изменяющегося климата - деградации части оледенения и увеличения снежности зим.

7. Учитывая, что тенденция изменения климата, по мнению большинства мирового научного сообщества, будет сохраняться, деградация ледников в ближайшие десятилетия будет также продолжаться, а следовательно, можно предполагать и усиление опасных природных явлений, связанных с деградацией горного оледенения. При этом воздействия ОПЯ на народнохозяйственные объекты будет тоже расти. Поэтому необходимо продолжить начатые наблюдения за динамикой оледенения в горных районах, что является актуальным еще и в связи с интенсивным их освоением для развития рекреационной деятельности на исследуемой территории.

Публикации по теме диссертации Публикации в изданиях рекомендованных ВАК РФ:

1. Вороков, В.Х. Методика и примеры вычисления сложных площадей природных объектов, изображенных в масштабе на чертежах / В.Х. Вороков, A.B. Мальбахов// Известия Высших Учебных Заведений. Северо-Кавказский регион. - 2010. С. 32-35.

2. Кюль, Е.В. Принципы нивально-гляциального районирования с учетом опасных природных явлений / Е.В. Кюль, A.B. Мальбахов // Перспективы Науки. № 8. Тамбов. - 2012. С. 7-10.

Публикации в других изданиях:

3. Вороков, В.Х. Метод и устройство для определения опасности развития паводковых и селевых потоков на реках /В.Х. Вороков, М.М. Кам-биев, A.B. Мальбахов, Х.М. Машуков, П.А. Юрицын // Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита. Труды Международной конференции. Пятигорск, Россия, 22-29 сентября 2008. - С. 210-213.

4. Банников, A.A. Результаты ежегодного обследования наиболее опасных участков вдоль пути следования ледово-каменной массы вдоль обвала ледника Колка в 2002 году /A.A. Банников, В.Х. Вороков, М.М. Камбиев, A.B. Мальбахов, Х.М. Машуков // Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита. Труды Международной конференции. Пятигорск, Россия, 22-29 сентября 2008. - С. 323-326.

5. Вороков, В.Х. Формулы для вычисления эффективного и контролирующего диаметров сыпучего грунта и определение его неоднородности без построения интегральных кривых / В.Х. Вороков, Р.Х. Калов, A.B. Мальбахов // Материалы международной научно-практической конференции. «Современные проблемы теории и практики инновационного развития АПК» посвященной 30-летию КБГСХА им. В.М. Кокова 12-14 октября 2011 года. - С. 395-397.

6. Богаченко, Е.М. О практическом опыте измерения ливневых осадков радиолокационным способом для локального прогнозирования селей / Е.М. Богаченко, B.C. Инюхин, A.B. Мальбахов// Кабардино-Балкарский ЦГМС, г. Нальчик. Всероссийская конференция по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. 4-7 октября 2011 года г. Нальчик. - 2011. -С. 87-91.

7. Мальбахов, A.B. Временные ряды площади оледенения, средних сезонных температур и слоев осадков в высокогорной части КБР /A.B. Мальбахов // Материалы V Международной научно-практической конференции «Новое слово в науке и практике: гипотезы и апробация результатов исследований». ЦРНС. г. Новосибирск. - 2013. - С. 27-36.

Лицензия ИД № 00003 от 27.08.99 г.

Подписано в печать 21.10.13. Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз.

Издательство М. и В. Котляровых ООО «Полиграфсервис и Т» 360000, г. Нальчик, ул. Кабардинская, 19

Тел./факс: (8662) 42-62-09 e-mail: elbrus@mail.ru www.elbruss. ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Мальбахов, Альберт Вячеславович, Нальчик

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ и экологии РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ДИНАМИКА ГОРНОГО ОЛЕДЕНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА И ФОРМИРОВАНИЕ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

(НА ПРИМЕРЕ КБР)

25.00.23 - Физическая география и биогеография, география почв

На правах рукописи

Мальбахов Альберт Вячеславович

и геохимия ландшафтов

00

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

Хучунаев Б.М.

Научный консультант: кандидат геолого-минерологических наук,

Вороков В.Х.

Нальчик - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................05

Глава 1. Природно-климатические условия формирования оледенения

на Центральном Кавказе.......................................................09

1.1 Геолого-геоморфологические условия................................................09

1.2 Климатические условия. Влияние климата на формирование ледников..................................................................................16

1.2.1 Особенности горного климата, влияющие на формирование

ледников............................................................................16

1.2.3 Принципы активизации опасных природных явлений (ОПЯ) в нивально-гляциальной зоне (на примере Центрального

Кавказа)...............................................................................22

Глава 2. Методические аспекты исследования состояния и динамики ледников и связанных с ними ОПЯ...................................................25

2.1 Теоретические вопросы исследований..............................................25

2.1.1 Строение ледников...................................................................28

2.1.2 Морфологические типы ледников с учетом ОПЯ............................29

2.1.3 Формы ледникового рельефа......................................................32

2.2 Методические вопросы исследований................................................34

2.2.1 Условия формирования оледенения.............................................34

2.2.2 Систематизация причин возникновения ОПЯ. Классификация ОПЯ

и при ледниковых озер............................................................38

2.2.3 Принципы выделения нивально-гляциальной зоны..........................48

2.2.4 Принципы районирования нивально-гляциальной зоны

с учетом ОПЯ........................................................................52

2.3 Методика вычисления сложных площадей ледников.............................53

Глава 3. Оценка современного состояния оледенения Центрального Кавказа на основе нивально-гляциального районирования с учетом ОПЯ.......................................................................62

3.1 Временные ряды средних сезонных температур и слоев осадков в

высокогорной части КБР...............................................................62

3.2 Общая характеристика оледенения................................................74

3.2.1 Эльбрусский ледниковый комплекс (ЭЛК).....................................78

3.3 Колебания режима и питания ледников Центрального Кавказа за последнее столетие........................................................................79

3.3.1 Изменение размеров оледенения в XX столетии.............................82

3.3.2 Колебания размеров ледников (по основным бассейнам рек КБР)......85

3.4 Нивально-гляциальное районирование территории (на примере КБР)..,....110 3.4.1 Составление карты районирования............................................110

Глава 4. Оценка влияния оледенения на формирование катастрофических селей и снежных лавин на территории КБР............................113

4.1 История изучения селевой обстановки в исследуемом районе................113

4.2 Селевой бассейн Герхожан-Су (общая характеристика)........................114

4.2.1 Физико-географические условия селеформирования.......................116

4.2.2 Геоморфологическое районирование селевого бассейна...................119

4.2.3 Нивально-гляциальные условия селеформирования.......................121

4.2.3.1 Характеристика области зарождения селей............................124

4.2.4 Оценка влияния оледенения на формирование селей в бассейне Герхожан-Су (по зонам селевого потока)....................................127

4.2.4.1 Изменение условий селеобразования за счет деградации

оледенения...................................................................132

4.3 Роль приледниковых озер в формировании прорывных катастрофических селей (на примере селевого бассейна Адыл-Су)..........134

4.3.1 Приледниковые озера и история их исследований на Центральном

Кавказе...............................................................................134

4.3.2 Физико-географическая характеристика основных селеопасных

озер на Центральном Кавказе....................................................139

4.3.3 Климатические условия образования приледниковых озер

(на примере оз. Башкара)........................................................142

„4.3.4 Сравнительный анализ формирования прорывных селей (по результатам обследований оз. Башкара и озер

на Северо-Восточном склоне Эльбруса).....................................145

4.4 Деградация оледенения, как фактор изменения условий формирования

снежных лавин..........................................................................154

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ..............................................164

Библиографический список использованной литературы.....................167

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В условиях изменяющегося климата экзогенные процессы в зоне распространения современного оледенения отличаются высокой динамичностью. Отступание ледников, а также изменение температурных условий в постоянно мерзлых склонах могут привести к значительным изменениям в условиях возникновения опасных процессов. Высокогорные районы, находящиеся под угрозой потепления, проявляют тенденцию к сдвигам опасных зон, сопровождающихся уменьшением стабильности в покрытых ранее ледниками склонах. Потепление, наблюдающееся ныне на Центральном Кавказе, приводит к деградации ледников, что вызывает резкую активизацию опасных природных явлений, в том числе и селевых процессов. На современном этапе в большом количестве возникают ледниковые озера в высокогорных областях, что связано с быстрым сокращением оледенения. Подпруженные плотинами озера являются неустойчивыми объектами, их прорывы могут вызывать разрушительные сели и паводки в низлежащих долинах. Возрастает опасность уничтожения и разрушения населенных пунктов, инженерных сооружений, увеличивается риск для населения горных районов. Катастрофы крупного масштаба являются тяжелыми трагедиями, поэтому должна применяться гибкая система прогнозирования катастрофических событий и современная технология их предотвращения. Только мониторинг обеспечит необходимую базовую основу для реалистической оценки развития природных процессов, а также поможет прогнозировать возможность возникновения опасных природных явлений.

Цель исследования: анализ динамики ледников Центрального Кавказа и связных с ними опасных природных явлений (ОПЯ) в условиях изменения климата.

Для достижения поставленной проблемы необходимо было решить следующие основные задачи:

- разработать методику подсчета площадей сложных природных объектов и определить площадь некоторых ледников Центрального Кавказа;

- изучить изменения климата в высокогорной части Центрального Кавказа за последние десятилетия;

- определить современное состояние и динамику оледенения на Центральном Кавказе;

- провести районирование нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ на основе выявленных региональных закономерностей;

- выбрать на основе проведенного районирования наиболее опасные и характерные участки и дать оценку ОПЯ, развитых на территории Центрального Кавказа, для изучения наиболее разрушительных явлений; Объект исследования: нивально-гляциальная зона высокогорной части

Центрального Кавказа.

Предмет исследования: динамика ледников и влияние их на формирование опасных природных явлений.

Методы исследования: основными методами исследования являлись сравнительно-географический, картографический, геоинформационный, Исходные материалы:

- фактический материал, собранный автором совместно с группой специалистов и ученых;

- результаты оценки площадей ледников на основе предложенной методики измерения площадей сложных природных объектов;

- в работе были использованы космоснимки высокогорной части территории КБР и Северной Осетии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, а также перечня использованной литературы, содержащей 221 наименование. Работа содержит 185 страниц, из них 17 страниц составляет список литературы. В работе приведены 5 карт, 46 таблиц и 54 рисунка.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые выявлены особенности динамики Эльбрусского ледникового комплекса;

- выявлены особенности изменения климата высокогорной зоны КБР и влияние его на оледенение за последние десятилетия;

- впервые проведено районирование нивально-гляциальной зоны горной территории КБР с учетом ОПЯ;

- впервые получено эмпирическое уравнение взаимосвязи уровня озера Башкара с температурой и количеством выпавших осадков. Практическая значимость работы. Собранная в текстовой, графической и картографической формах информация о проявлении наиболее опасных и разрушительных явлений на территории Центрального Кавказа позволяет представить масштабы и степень их угрозы как для населения, так и для инфраструктуры, и может быть использована в работе специалистов профильных институтов, а также и Управления по ГО и ЧС КБР. Уникальный фотоматериал может быть использован как научно-исследовательскими и проектными организациями, так и в образовательной сфере. Основные защищаемые положения: методика вычисления площади сложных природных объектов на основе топографических карт и натурных измерений;

- результаты исследования изменения климата высокогорной зоны КБР за последние десятилетия;

- особенности динамики Эльбрусского ледникового комплекса;

- результаты проведённого нивально-гляциального районирования;

- результаты оценки роли горного оледенения в формировании ОПЯ;

- корреляционное уравнение связи уровня озера Башкара с температурой и количеством выпавших осадков;

Апробации работы и публикации.

Автором опубликовано 7 научных работ и принято участие в двух международных конференциях:

- Конференция по селям, Пятигорск, 2008 г.;

- Международная школа-семинар в системе физики, Москва, 2010 г.

Личный вклад автора. В основу данной работы положен фактический

материал, собранный как лично автором, так и при его участии в составе исследовательских групп. Автором были проведены полевые исследования за период 2007 - 2011 гг. Был собран материал по двум объектам: бассейну Герхожан-Су и комплексу озер Башкара, на основе которого был проведен анализ физико-географических условий района исследований и выявлен ряд пространственно-временных закономерностей формирования ледников и опасных природных явлений, связанных с ними. По результатам этих исследований автором было проведено районирование нивально-гляциальной зоны с учетом ОПЯ. Также автором был проведен подсчет площади 10 ледников Эльбруса.

Глава 1. Природно-климатические условия формирования оледенения на Центральном Кавказе

1.1 Геолого-геоморфологические условия

В орографическом плане Центральный Кавказ делится на две части — северную и южную. Границей между ними является Главный Кавказский хребет.

По распределению высот и по другим физико-географическим особенностям Большой Кавказ подразделяют на три части: Западный, Центральный и Восточный [50]. Между вулканическими массивами Эльбруса и Казбека располагается наиболее высокий Центральный Кавказ (высоты 5000— 5500 м), из-за чего пятнадцать его вершин покрыты вечными снегами и ледниками. Они превышают высшую точку Альп и всей Западной Европы — Монблан (4807 м). Самые высокие из них - это вулканические конусы Эльбруса и Казбека, а также ряд пятитысячников, расположенных в верховьях р. Черек район Безенги, который по рекордным высотам, мощному оледенению и суровому пейзажу часто называют "президиумом Кавказа".

Исследуемая территория - это северный склон Центрального Кавказа. Он представляет собой массивную горную страну, которая состоит из ряда хребтов, параллельных Главному, и имеет общекавказское простирание (см. рис. 1). [117]. К северу от Главного хребта расположены Боковой, Передовой, Скалистый, Пастбищный и Лесистый хребты. Одна из особенностей строения горной системы как Большого, так и Центрального Кавказа это асимметричное расположение складчатых структур: на южном склоне складки сильно сжаты, смяты и часто опрокинуты к югу, а для северного склона характерно сравнительно пологое падение пластов горных пород к северу. Эта особенность и наложила свой отпечаток на весь рельеф Центрального Кавказа.

Рисунок 1 - Схема морфоструктур КБР. Морфоструктуры III порядка (в пределах горной части территории КБР: 1 - средне- и низковысотные структурно-денудационные горы на меловых и палеоген-неогеновых моноклинальных структурах (Джинальский, Пастбищный и Лесистый хребты с межгорными депрессиями); 2 - высокие и средневысотные структурно-денудационные горы на верхнеюрских моноклинальных структурах (Скалистый хребет); 3 - среднегорная структурно-эрозионная депрессия на раннеальпийских складчато-глыбовых

Главный хребет по мере продвижения на юго-восток постепенно набирает высоту. Максимальные высоты расположены именно на Центральном Кавказе в районе Безенги, где находится высшая точка Главного хребта - г. Шхара (5068 м). Далее к юго-востоку высоты уменьшаются. Данный хребет не является единым, так как расчленен реками северного склона на ряд отдельных хребтов и массивов. Главный и Боковой хребты разделены Южно-Юрской депрессией, которую пересекают такие реки как Баксан, Черек, Урух. Здесь эти реки протекают по межгорным котловинам. По своим высотам и оледенению Боковой хребет уступает Главному, но в районе Центрального Кавказа он выше его (территория Приэльбрусья и Безенги). Именно на Боковом хребте расположены две высочайшие вершины Кавказа — Эльбрус (5642 м) и Дыхтау (5203 м). И именно в районе горы Эльбрус находится так называемый "узел расширения" горной системы [50]. К этому узлу приурочены как максимальные абсолютные высоты горных хребтов, так и наибольшая глубина их расчленения

(до 3000 м) [50]. Эти расчленения в центральной части соответствуют новейшим поднятиям продольных структурно-тектонических зон. Чередование сужений и расширений является еще одной особенностью горной системы.

Хребты осевой зоны с севера и юга окаймлены более низкими цепями хребтов, которые значительно отличаются от хребтов осевой зоны по своему геологическому строению, высоте и морфологическим особенностям [50]: это Главный, Передовой, Скалистый, Пастбищный, Джинальский и Лесистый хребты. Передовой хребет представлен в виде отдельных сегментов (хребтов). Он не только значительно уступает по своим высотам Главному и Боковому хребтам, но также отличается от них морфологией. Передовой хребет имеет мягкие и пологие формы, покрытый ковром травянистых альпийских и субальпийских лугов. Севернее данных хребтов располагается зона асимметричных куэстовых хребтов, среди которых выделяются как самостоятельные Пастбищный, Джинальский и Лесистый. Это еще одна особенность строения. Хребты имеют наклон на север и обрывистую часть на юг. Данные образования имеют форму ступени и называются куэстами. Куэст объясняют тем, что реки текут в ту сторону, куда наклонены пласты. Они постепенно пропиливают горные породы, создавая узкие ущелья. На северных пологих склонах куэст широко распространены карстовые формы рельефа — воронки, пещеры, карры, созданные атмосферными осадками и подземными водами путем выщелачивания углекислого кальция в известняках. Самым высоким является Скалистый хребет. Наибольшей высоты она достигает в бассейне реки Черек Безенгийский — 3646 м (г. Каракая), а в бассейнах рек Урух и Ардон расположены не менее высокие горы Вазахох (3529 м) и Караухох (3568 м). К северу от Скалистого хребта тянется менее высокая куэста — Пастбищный хребет. Его высоты не превосходят 1800— 2000 м. [62]. Наиболее северная, к тому же самая низкая, куэста носит название Лесистого хребта. Она не отчетливо выражена в рельефе и чаще всего имеет высоты, которые не превышают 900—1200 м. Пологие склоны покрыты густыми широколиственными лесами, от которых хребет и получил свое название. Зона

куэст северного склона отделяется от осевой зоны Центрального Кавказа обширной Северо-Юрской депрессией — межгорной впадиной, в пределах которой расположены крупные населенные пункты: Верхняя Балкария, Сад он и др.

Рельеф Главного и Бокового хребтов имеет различия в разных частях. В пределах Западного и Юго-Восточного Кавказа он имеет низкогорный и среднегорный характер и только в районе Центрального Кавказа — альпийский. Отличительной чертой альпийского рельефа является распространение таких ледниковых форм, как кары, цирки, троги, карлинги, висячие боковые долины, а также наличие моренно-подпрудных и каровых озер. На Главном и Боковом хребта�