Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Экспериментальные исследования режима ледников внутреннего Тянь-Шаня для расчета и мониторинга баланса массы и стока

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальные исследования режима ледников внутреннего Тянь-Шаня для расчета и мониторинга баланса массы и стока"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи УДК 551.324

УШНУРЦЕВ Сергей Николаевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМА ЛЕДНИКОВ ВНУТРЕННЕГО ТЯНЬ-ШАНЯ ДЛЯ РАСЧЕТА И МОНИТОРИНГА БАЛАНСА МАССЫ И СТОКА

11.00.07 — гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва — 1991

Работа выполнена в отделе гляциологии Института географии Академии Наук СССР.

Научный руководитель - доктор географических наук

М.БДюргеров

Официальные оппоненты - доктор географических наук

М.М.Корейша

кандидат географических наук В.ВЛоповнин

Ведущая организация - Проблемная научно-исследовательская

лаборатория гляциокяиматологии Томского государственного университета им. В.В. Куйбышева .

Защита состоится " 4 " 1991 г. в ' ^ часов

на заседании специализированного совета Д.003.19.03 при Институте географии АН СССР, 109017, Москва, Старомонетный пер., д. 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии АН СССР.

Отзывы на автореферат ( в двух экземплярах, заверенные печатью) просьба направлять по указанному адресу Ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан " " Х9Э1 г.

Ученый сеедетарь специализированного совета к.г.н.

у/Г.М.Николаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из центральных задач гляциологии и горной гидрологии заключается в изучении режима ледников, от которого зависят объем и колебания ледникового стока. Изменения массу, которые обычно представляются в виде годовой величины баланса, и ледниковый сток служат обобщающими показателями режима как отдельных ледников, так и крупных ледниковых систем.

К настоящему времени накоплен значительный опыт массбаланошнп исследований, которые начали проводиться с 40-х годов XX в. Традиционно основными объектами изучения являлись ледники, расположенные в районах морского климата - Альпах', Скандинавии, на Кавказ«. Режим и динамика горных ледников, находящихся в типично континентальных условиях, изучены в меньшей степени. Ледники Центральный Туск-су, Карабаткак (Тянь-Шань), Акгру (Алтай), на которых впервые и СССР были начаты многолетние наблюдения, продолжввдиеся до настоящего времени, располагаются на внешней периферии передовых по отношению к источникам атмосферного питания орографических барьеров, а поэтому занимают своего рода промежуточное положение между морскими и континент альными4 Впервые достаточно полно и четко специфические особенности ледников внутриконтинентальних районов были определены Г.А.Авсюком, который и предложил выделять их как ледники континентального типа (Авсюк, 1355).

Международная комиссия снега и льда обращает особое внимание на необходимость развертывания широких исследований в нивально-гляциальных зонах Центральной Азии, в том числе в рамках Международной гидрологической программы (МИ). Оледенение Центральной Азии играет огромную роль в формировании стока рек в вегетационный период, особенно в областях внутреннего стока, к которым отно-

сятся бассейны рек Сырдарья, Амударья, Или,'Тарим, Чу. Предполагается, и это уже подтверждено исследованиями последних лет, что етокооСразугацая роль ледников в этих районах значительнее, чем в областях оледенения с морским типом климата. Важно отметить, что Тянь-Шань, являющийся одной из крупнейших в мире внутриконтинента-льных горно-ледниковых систем, служит такке самой обширной в Центральной Азии областью формирования речного стока, в котором ледниковая составляющая имеет существенное значение (Диких, 1982).

В рамках региональной программы МГЦ по Центральной Азии уже выполняются двусторонние соглашения между КНР, СССР, Японией, Индией и Непалом. Автор настоящей диссертации принимал участив в совместных советско-китайских работах в двух ледниковых бассейнах Тянь-Шаня - в массиве Акшийрак, СССР п в Восточном Тянь-Шане, в верховьях р.Урумчи (КНР).

Известно, что среди многих природных образований снежно-ледовые объекты представляют наибольшие возможности для исследования их совместными наземными и аэрокосмическими методами, в частности, путем слежения за динамикой снеговой линии и границы питания. В этом состоит одно из ванных положений задачи мониторинга ни-вально-гляциальных объектов и систем. Однако для специфических условий оледенения континентальных районов задача такого мониторинга пока не имела экспериментальной базы.

Основная цель работы заключается в экспериментальном изучении режима формирования массы ледников континентального типа для выявления общих закономерностей и специфических особенностей накопления и расходования льда и использования полученных результатов при решении задачи мониторинга колебаний стока с горно-ледникового бассейна. Для реализации поставленной цели потребовалось решить ряд задач:

1. выявить основные черты, определяющие специфику режима ледников континентального типа по сравнению о ледниками морского климатами установить районы их распространения;

2. исследовать пространственную и временную изменчивость составляющих баланса массы;

3. изучить механизм и особенности процессов формирования летнего баланса массы ледников внутриконтинентальных областей - летних снегопадов и инфильтрационно-конжеляционного льдообразования, проанализировать их воздействие на массообмен рассматриваемых ледников;

4. на основе результатов детальных экспериментальных исследований проследить взаимосвязь-динамики границы питания в течение периода абляции с изменениями составляющих ма~сообмена и стока с бассейна;

5. доказать возможность применения имитационной модели - замены внутригодовых соотношений изменений высоты границы питания, баланса массы и стока с горно-ледникового бассейна на межродовые - для условий оледенения континентального типа;

6. разработать подходы для расчета и мониторинга баланса массы и стока с ледника.

Материалом для исследования послужили данные непосредственных наблюдений автора в 1985-1990 гг, на ледниках внутриконтинентальных областей, расположенных в массиве Акшийрак во Внутреннем Тянь-Шане и преаде всего леднике Сары-Тор; шхосковершинном леднике Григорьева (южный склон хребта ТерскеЙ Алатоо), леднике № I (КНР). Полевые работы включали проведение прямых гляциологических и гидрометеорологических наблюдений на ледниках по специальной программе короткопериодических измерений (Дюргеров, 1988). Были использованы основные работы советских и зарубежных гляцио-

логов, посвященные вопросам оледенения континентальных районов; опубликованные материалы наблюдений в различных горно-леднико-внх бассейнах, полученные во время работ по программам MIT, 1ЛГД

к Ш1.

Научная новизна представленной работы заключается в том, что в ней впервые предпринята попытка на базо экспериментальных исследований проЕести комплексный анализ процессов массообмена в условиях оледенения континентального типа, изучить диапазон колебаний. баланса массы и стока с бассейна в связи с динамикой границы питания.

Научное и практическое значение работу. Ледники выступают одним из главных компонентов в системе атмосфера - водные объекта суши - океан и в этом отношении изменения их массы служат вакным показателем водообмена. Слежение за ледниками, их реак~ г,;::ей на изменение климатических условий может стать основой для рошенкя задачи глобального мониторинга природной среды.

Мониторинг баланса льда и воды в горно-ледниковых бассейнах имеет важное значение для расчета и прогноза талого ледникового стока, изучения водного режима горных рек, контроля за условиями функционирования ирригационных и гидроэнергетических систем. Роль изучения массообмена ледников континентального типа повышается в связи с тем, что они расположены в аридных зонах с напряженным водным балансом, где значение ледникового стока особенно велико.

Предмет зашиты. На базе пятилетних экспериментальных коротко-периодических исследований выявлены основные закономерности процессов массообмена ледников континентального типа. Доказана возможность расчета и мониторинга баланса массы и стока с бассейна по динамике годовых и текущих значений границы питания для условий оледенения континентальных районов.

- b -

Апробация работы. Основные результаты работы по теме диссертации обсуждались на Всесоюзной школе-семинаре по гляциологии (Звенигород, 1987); на научной конференции, посвященной 40-летию Тянь-Шанекой высокогорной физико-географической станции АН Кирг. ССР (Поковка, 1988); Всесоюзной конференции "Снежно-ледовые ресурсы и гидроклиматический режим внутриконтинентальних горных районов" (Алма-Ата, 1989); на заседании гляциологической комиссии Московского филиала Географического общества СССР (Москва, 1983); научных семинарах отдела гляциологии Института географии АН СССР.

Публикации. По теме диссертации опубликовано и подготовлено к печати 10 статей, отражающих ее основное содержание.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Она изложена на JSO страницах, включает 19 таблиц, 31 рисунок, список литературы, состоящий из 108 наименований, и приложение.

Автор выражает глубокую признательность д.г.н. М.Б.Дюргеро-ву за ценные советы и рекомендации, высказанные при подготовке диссертации, и благодарит всех сотрудников отдела гляциологии ИГ АН СССР, принимавших участие в полевых исследованиях и обсуждении результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава I. Современные представления о решила ледников континентального типа.

Ледники континентального типа имеют довольно широкое распространение. Основная их часть образует обширные и сравнительно компактные области оледенения в высокогорных, удаленных на большие расстояния от источников атмосферного питания районах Сибири

(ледники Алтая, Саян, прежде всего восточных частей), Средней Азии (ледники Памира, Тянь-Шаня, джунгарского Алатау), Центральной и частично Южной Азии (ледники Кунь-Луня, Нанъ-Шаня, Тибета, северных «акроскдоноа Гималаев). Общая площадь, занимаемая шли, составляет по приблизительншл оценкам около 75 ООО км2 (Коновалова, 1972).

Существование значительного оледенения в континентальных районах вблизи обширных заотливых территорий (пустынь, полупустынь) возможно лишь благодаря большим высотам горного обрамления. Главные узлы оледенения сосредоточены в местах наибольшего поднятия горных хребтов, где складываются благоприятные условия для перехвата влажных воздушных масс и аккумуляции осадков на склонах (в Тя/Ь-Шане - выше 3500-4000 м, в Кунь-Луне - выше 5000-5500 и).

Ледники внутриконтинентальных областей характеризуется существенно меньшей интенсивностью массообыена по сравнении с ледниками морского климата (в среднем в 3-10 раз). По мере возрастания степени континенталъности климата максимум осадков смещается на летаие месяцы при одновременном уменьшении их годовой суммы, т.е. возрастает продолжительность холодного и сухого (зимнего) периода и сокращается продолжительность теплого и влажного (летнего) сезона. По данным высокогорных метеостанций, на ледниках Северного и Западного Тянь-Шаня, где выпадает наибольшее количество осадков, до 1000 мм в год, за три летних месяца - июнь-август -их доля составляет 40-50 %. В Восточном Тянь-Шане и Кунь-Луне годовое количество осадков уменьшается до 200-400 мм в год, а доля их летней суммы возрастает до 70

,1ри малой толщина снежного покрова происходит глубокое выхолаживание ледников б зимнее время: температура льда на глубине 5-20 ¡л ка леднике Чо.чгс в Западном Кунь-Луне составляет -14 -1б°С

- ? -

( , 1989). Такое зимнее выхолаживание способствует интен-

сивному развитию процессов инфильтрационно-конжеляционного льдообразования в период абляции и существованию "холодного" набора зон льдообразования с преимущественным развитием зоны ледяного питания. Важным компонентом потери массы служит испарение.

Все активные процессы массообмена - аккумуляция, абляция и сток, протекают на ледниках континентальных областей одновременно, в короткий теплый период. Совмещение процессов аккумуляции и абляции приводит к тому, что итоговый баланс колеблется в небольшом диапазоне значений около нуля. Это увеличивает продолжительность периода оборота массы и определяет тем самым устойчивость ол^енения континентального типа.

Одновременное развитие аккумуляции и абляции в летние месяцы затрудняет раздельные прямые измерения составляющих баланса массы. Наиболее приемлемыми способа:,и определения их величин, разработанными советскими, японскими и китайскими гляциологами, служат непосредственные измерения баланса путем сочетания стратиграфических и реечных измерений; расчет аккумуляции по зависимости между долей твердых осадков в общей суше годовых осадков и температурой воздуха; определение значений абляции и соответственно ледникового стока как разности мевду б&иансом и летней аккумуляцией .

Глава 2. Экспериментальные исследования режима ледников во Внутреннем Тянь-Шеле.

Массив Акшийрак представляет собой характерный район оледенения континентального типа. Он расположен на высокогорном плато в восточной части Внутреннего Тянь-Шаня мевду хребтами Терскей Алатоо и Какшаал-Тоо. Акшийрак - второй по величине (после группы ледников Хан-Тенгри и пика Победа) узел современного горного

оледенения Тянь-Шаня площадью около 412 км2 (Кузьмиченок, 1989). Основой гляциологических исследований на ледниках этого массива послужила "Программа наблюдений за колебаниями внешнего массооб-мсша и баланса массы ледников" (Дюргеров, 1988).

Детальные исследовшшя в период 1985-1989 гг. проводились на леднике Сары-Тор. Они включали следующий комплекс гляциологических наблюдений: регистрацию текущих значений баланса массы по всем высотным зонам (от 3860 до 4800 и) с периодичностью один раз в 5-10 суток в период от наибольшей его величины (зимний баланс до конца сезона абляции; одновременное с балансовыми измерениями фиксирование высоты границы питания Е1А ; определение расходов воды и объема стока Иь на замыкающем бассейн гидрометрическом створе.

Примененная на ледниках Акшийрака методика ориентировалась на установление в течение сравнительно непродолжительного цикла работ таких важных параметров, как диапазон колебаний баланса массы, границы питания, объемов стока с горно-ледникового бассейна; степень подобия их распределения по высотному профилю ледника; устойчивость внутри- и межгодовых колебаний. На этой основе определялась возможность использования для условий оледенения континентального типа имитационной модели в целях расчета и мониторинга баланса массы и стока. Концепция имитационной модели баланса массы разработана в Институте географии АН СССР дам целей наземно-аэрокосмического мониторинга и изложена в работах (Дюргеров, 1984 т 1988). Главная ее адея заключается в возможности замены связи годовых значений Е1Ат к. на текущие реализации баланса массы и соответствующие им высоты границы питания ЕиА-г . Необходимышусловияшдая правомерности такой замены являются стационарность полей внешнего массообмена как ос-

нова устойчивости связи £г=((Е1-Аг) и = , установле-

ние граничных критериев зависимости Для реализации

этой задачи и программы необходимо было выполнить учащенные массбалансовые измерения по всей площади ледника.

За пять лет наблвдений были установлены следующие закономерности. Формирование зимнего баланса на ледниках континентального типа завершается к середине июня- началу июля. Срок достижения максимального водозапаса влияет на продолжительность периода абляции (меняется от 60 до 80 суток), что в свою очередь оказывает решающее воздействие на знак и величину годового баланса массы.

В отличие от изотермических ледников, для которых зимний баланс примерно соответствует величине аккумуляции, а летний баланс (изменение массы от максимума снегонакопления до конца таяния) - значению абляции, у ледников континентальных районов резко отличны как саш эти показатели, так и параметры их устойчивости.

Зиший баланс -6 V* этих ледников формируется за счет меньшей части годовой аккумуляции с^ , приходящейся на холодный период года. Летний баланс -£<; включает абляцию &{ и остальную часть годовой аккумуляции с^ . Коэффициент вариации -ё^, вдвое ниже коэффициента вариации (15 против 32 %). Коэффициенты вариации и с* близки между собой и близки к коэффициенту вариации летних осадков (соответственно 25, 32 и 29 %). Диапазон изменчивости летнего баланса более чем вдвое превышает диапазон изменчивости зимнего баланса , соответственно этому вклад в два раза превосходит вклад V в изменчивость годового баланса . В этом отличии - одно из наиболее характерных проявлений континентальностн внешнего масоообмена. Для ледников в районах морского климата характерна обратная закономерность: больший вклад зимнего баланса в колебания его годовых

величин (табл. I).

В течение периода абляции одновременно отмечаются убыль массы в нижних частях ледников и накопление её в верхних, в связи с чем здесь существует зона непрерывной аю^муляции, баланс которой возрастает или остается постоянным в точение всего года. Граница, разделяющая эти области, смещается год от года в зависимости от метеорологических условий. На леднике Сары-Тор в 1987 г. она опускалась до 4350 м, тогда как в 1988 г. при повышенной средней летней температуре и минимальном количестве выпавших осадков убыль массы происходила практически во всем высотном диапазоне лидника.

Особая роль в изменчивости летнего, а следовательно и годового баланса массы принадлежит летним снегопадам и инфильтрационно-конжеляционному льдообразованию. На период с мая по сентябрь в массиве Акиийрак приходится в среднем около 80 % годового количества осадков. При этом в нижних частях ледников 70-90 %, а в областях питания 100 % осадков выпадают в твердом виде (Волошина, 1988). Основные осадки приносятся западными и северо-западными вторжениями воздушных масс. На основе изучения процесса летнего осадконакопления выделены три типа снегопадов: слабые (0-3 мм осадков, регистрируемых на метеостанции "Тянь-Шань"), средние (3,1-8,0 мм) и мощные (более 8 мм), отличающиеся по высотному градиенту осадков, частоте повторяемости, воздействию на динами^ снеговой линии, процесс абляции и сток.

Со слабыми снегопадами связаны 2/3 случаев выпадения осадков . летом на ледника, но их вклад в осадконакопление не превышает 25 %. Они влияют на изменение альбедо поверхности в большей степени, чем на величину летней аккумуляции. Доля средних снегопадов составляет около 30 % общего их числа, но роль в осадконакоплении

Таблица I

Составляющие баланса кассы ледника Сары-Тор (г/см2) и метеорологические характеристики по м/с "Тянь-шань", 3614 м над ур. моря.

Годы Зимний баланс Летний баланс Годовая аккуму- Годовая абляция Баланс массы Высота границы Количество осадков.мм Средняя летняя

■¿V и ляция а О-Ь питания £1А, * июнь-август июль темпеоат.

1965 47,3 62,8 85,9 102,4 -15,5 42Б0 174 60 + 3,6

1966 49 Д 63,4 65,6 99,9 -14,3 4265 181 41 + 3,4

1987 62,5 40,5 127,0 105,0 +22,0 4150 .195 84 + 3,2

1968 46,6 91,9 66,0 111,3 -45,3 4340 120 31 + 4,1

1969 40,0 53,7 48.7 65,4 -16,7 4258 80 31 + 3,0

Среднее 49,1 63,1 82,8 95,8 -14,0 4259 150 49 + 3,5

Отклонение от средн. 13,4 26,8 44,2 31,4 36,0 109 70 35 0,6

Си. % 15 25 32 17 29

Таблица 2

Соотношение суш осадков на метеопосту "Лагерь" и количества снега, шпадавдего в основных морфологических зонах ледника Сары-Тор.

Высотный интервал, м Уравнение регрессии Коэф.корреляции

ЗЬоО - 3900 У = - 1,40 * 1,42 X 0,97

зэсо - 4150 я = 0,17 + 1,59 * 0,90

4150 - 4300 У = 1,95 + 2,24 Л 0,65

43С0 - 4600 У = 1,73 + 3,05 А 0,87

повышается до 40 %. Мощные снегопады представляют собой результат сложения нескольких средних, они довольно редки (4-5 случаев за лето), однако их вклад в летнюю аккумуляцию достигает 35 %.

Установлены соотношения между суммами осадков, регистрируемых вблизи ледника, и количеством снега, выпадающего в его характерных морфологических зонах. Полученные зависимости мохут быть использованы для достаточно точного расчета аккумулированных осадков за снегопад, пентаду, абляционный период для всех высотных зон ледника (табл. 2).

Летние снегопады сопровождаются снижением температуры воздуха на метеостанции "Тянь-Шань" на 2 - 2,5°С, увеличением альбедо поверхности ледника до 70-80 %. Это приводит к уменьшению таяния, задержке стока и,следовательно, способствует стабильности ледников.

На леднике Сары-Тор в области питания распространены две зоны льдообразования: ледяного питания (инфильтрационно-конжеляцион-ная) и фпрново-ледяная, которую в отдельные периоды сменяет холодная фирновая зона выше 4,6 - 4,7 км. Соотношение площадей этих

зон может изменяться в соответствии с метеорологическими условиями конкретного балансового года.

В внеоко расположенных частях зоны ледяного питания слои наложенного льда, мощность которых достигает 80-100 см, имеют сравнительно устойчивый характер, сохраняются на протяжения несколь- . ких лет, тогда как в верхней чахзти области абляции, где граница питания проходит ежегодно, горизонт наложенного льда образуется и стаивает в течение одного абляционного сезона.

Представляется целесообразным для ледников внутриконтиненталь-нше районов разделять инфяльграционно-конжеляциошгое льдообразование, которое охватывает значительные площади, и собственно внутреннее питание, происходящее путем повторного замерзания талой воды ниже слоя текущего года лишь в области аккумуляции при наличии фирновых толщ.

Бал измерен л проанализирован вклад несгаявшего остатка снега, наложенного льда и внутреннего питания в чистую аккумуляцию в зависимости от показателей баланса массы за отдельные годы. Нестаяваий остаток снега в среднем обеспечивает 2/3 чистой аккумуляции, а суммарная доля наложенного льда и внутреннего питания составляет одну треть, в том числе вклад внутреннего литания -свыие 20 %. Б годы, наиболее благоприятные для существования ледника, характеризующиеся положительным балансом (1987 г.), роль наложенного льда повышается. И, напротив, в года с отрицательным балансом наложенный лед почти повсеместно тает. За счет активного прогрева происходит более глубокое просачивание талой воды, которая замерзает преимущественно в фирновой толще. Соответственно вклад внутреннего питания в чистую аккумуляцию заметно увеличивается (до 34 % в 1988 г.), а наложенного льда снижается до минимального уровня (8 %).

Ps

% л

Ps

fr

/925"

u

Ï919

150

11 1

2 3

i

Рис. I. Схема колебаний границы питания EL А в зависимости от изменения средней летней температуры воздуха tg ,°С (I) и количества осадков за летние месяцы Рц , мм (2) относительно среднего за 5 лет климатического состояния (3).

198? год - EL А понижается, положителен; 1988 год - ELA повышается, резко отрицателен;

1985, 1985, 1989 гг. - ELPt близка к среднему уровню, ê* слабо отрицателен.

Доля повторно-замерзших вод по отношению к общему количеству талой воды меняется в течение периода таяния от 63 % в начала лета до 38 % в середине сезона и 16$ в конце балансового года. Как и летние снегопады, наложенный лед выполняет своего рода защитные функции в отношении ледника, что связано в частности с повышенной по сравнению с глетчерным льдом отражательной способностью (соответственно 54-и 14 %).

Короткопериодические наблюдения (раз в 5-10 дней) включали слежение за высотными положениями границы питания. Анализ динамики границы питания (более 40 реализаций за 4 года) показал, что и в условиях континентального климата ее текущие значения на протяжен™ периода абляции Е1.Аг и максимально высокие положения к концу летних периодов ЕЬАт отражают совместное воздействие основных процессов массообмена, протекающих на леднике - летней аккумуляции (преаде всего через количество выпадающих осадков), абляции и связанного с ней инфильтрадаонно-конжеляционного льдообразования (через температуру воздуха). Чем выше средняя летняя температура воздуха и меньше количество осадков, выпадающих за летние месяцы, тем больше скорость подъема границы питания и тем более высокого уровня она достигает. При однонаправленном отклонении температуры и осадков от средних - одновременном их возрастании или снижении - скорость движения и результирующая высота границы питания близки к средним величинам (рис. I).

Глава 3. Расчет и мониторинг баланса массы и стока по данным о высоте границы питания.

Данные массовых короткопериодических измерений параметров массообмена, высоты границы питания, метеорологически характеристик позволили создать основу для расчета и реконструкции бала-

ланса массы и стока.

Несмотря на связь динамики ЕЬАг 0 Двумя метеорологическими показателями - летней температурой воздуха и осадками, для расчета и мониторинга ¿¿Аж, а затем %п и удобнее ограничиться использованием температуры воздуха. Выбор ее в качестве предиктора изменений высоты границы питания продиктован следующими соображениями.

Температурный фактор как постоянно действующий может быть учтен на протяжении всего периода абляции. Осадки, несмотря на их частое выпадение, все же нерегулярны и в летний период отмечается достаточное число дней без осадков. Их измерение имеет большие и неучитываемые ошибки, а вопрос о пространственной экстраполяции осадков пока не решен. Как показано в работе (Кренке, Шантыкова, 1976), индексы абляции - температура воздуха, солнечная радиация - образуют более плавные поля, чем факторы аккумуляции снега - осадки, ветер. Наши собственные расчеты свидетельствуют о том, что коэффициент корреляции высоты границы питания и балансовых показателей с осадками вдвое ниже, чем с температурой воздуха.

С учетом фактически выявленных зависимостей динамики границы питания от соотношения средней летней температуры воздуха и ко- ' личества осадков за летние месяцы были проанализированы данные м/с "Тянь-Шань" за 1930-1989 гг. Установлено, что в 80 % случаев допустимо рассматривать подъем границы питания пропорционально средаей летней температуре воздуха. Начальное положение Е1А в конкретном балансовом году определяется величиной зимней аккумуляции. Уравнение связи текущей высоты а соответствующих метеорологических характеристик имеет вид:

£1Аг = 3830 - 0,22 + 7,54^5 .при Г = 0,92 (I);

где Р/Х.и - сумма осадков за холодный период года (сентябрь-май),

- нараотаицая сумма оредних пеитадных температур воздуха за летние месяцы, iia основе синхрошцгс црямых наблвдений за текущими реализациями выооты границы питания, баланса массы и стока о бассейна ледника Сары-Тор были выявлены корреляционные зависимости изменения и #g ло мере подъема EL А в течение периода абляции: irr = 388 - Q,ZL£Uf , при г =0,94 (2);

Rg = -3612 + 0,95 EL Ar, при г =0,77 (3). Определен диапазон изменчивости баланса массы и стока для всей области колебаний границы питания. Баланс массы изменяется от 60 г/см2 при наиболее низком положении EL А (около 3900 м) до -40 г/см2 при подъеме граница питания на уровень 4350 м, тогда как объемы стока соответственно возрастают от нуля до 600700* I04 м3 (рис. 2).

Расположе.ле точек связи баланса массы ледника Сарц-Тор с высотой границы питания обнаруживает высокую сходимость о его гипсографической кривой, что подтверждает ранее высказанную гипотезу (Дюргеров, 1986). Благодаря этому рамки анализа связи %t-'i(ELkt) могут быть расширены. При допущении хорошей сходимости во всем высотном диапазона ледника по гипсографической щж-вой можно оценить значения баланса маосы при экстремальных положениях граница питания, не зафиксированных непосредственными наблюдениями. Баланс массы может достигать -60 -90 г/см2 при высотах EL А от 4400 до 4800 м (рис. 3).

Характер распределения точек связи нарастающих объемов стока с горно-ледникового бассейна о высотой границы питания в целом близок с полем точек зависимости баланса массы и границы

£/Дкм

V

10 20 30 40 50 60 70 5'

сн

4,3

4,2

4,1 4,0

3,9

Рис. 2. Связи мевду нарастаодми суммами средних пентадных температур воздуха , высотой границы питания

•£"¿<4 . балансом массы -¿р и объемом стока с горно-лздкикового бассейна Сары-Тор Д& .

, КМ

4,8

4,6

о 1985 а 1986 V1987 п 1988 » 1989

4,4

4,2

4,0

-80 -40

25 ' 50

0

75 100

40

£->л-ка, % г/см2

Рис. 3. Гипсографическая кривая ледника Сары-Тор и точка связи текущих значений баланса массы и внсо-тн границы питания ЕЬАг за 1984/85 - 1988/89 балансовые годы.

питания, однако связь менее тесная, чем ¿г^Мил) .

Это объясняется тем, что сток с бассейна зависит не- только от ледниковой составляющей, но и от стока с неледникового обрамления, соотношение вклада которых в /?з изменяется в зависимости от метеорологических условий конфетных периодов абляции.

Проверка установленных по данным 1985-1988 гг. корреляционных связей (1-3) проведена на независимых результатах массбалан-совых работ 1989 года. Она выявила удовлетворительную сходимость рассчитанных реализаций еысоты границы питания, баланса массы и стока с бассейна ледника Сары-Тор с соответствующими фактическими показателями. Устойчивость во времени полученных соотношений дала возможность получить в итоге двуступенчатую связь для расчета баланса массы ледника и стока с бассейна через высоту границы питания, а последней - через метеорологические данные в виде:

4400 4300

4200 4100

ЕЬА.м

600 500

400 300

ш « 4267 I

' 3 * +.53 I " 1

20 О

- 20 - 40

г/см1

лл/

I

С =-8,1 I 6 =.¿11,1

1960 ^

£> = -<5 = + 5,8

1975

1990

о

ж

\/ I

\

А Г

годы

£= -15,5

6 = ± Ю,5

Рис. 4. Трехлетние сглаженные реконструированные значения высоты границы литания Е1А ,

объемов стока о бассейна , баланса массы ледника Сары-Тор £„ за 1930-1989 гг.

Ш = ИР,*-,) ЧС2{е); 8* = /[е^А), - Не ¡.а) .

На этой основе с использованием наблюде; М м/с "Тянь-Шань" за 1930-1964 гг, проведена реконструкция Е1А , &г> и . Установлены три периода состояния ледника Сары-Тор, отличающиеся друг от друга амплим'удаш колебаний и средними значениями указанных параметров (рис,4). Первый, охватывающий интервал времени с начала инструментальных наблюдений до середины 40-х годов, характеризовался довольно резкими колебаниями границы питания и соответственно сравнительно большими амплитудами изменения как баланса, так и стока. Второй период - с середины сороковых до середины семидесятых годов, наиболее благоприятный для существования ледника, с небольшими изменениями £1А , £п л Я в . Период с 1975 г. до настоящего времени вновь отличается увеличением размаха колебаний рассматриваемых параметров. По данным реконструкции среднее значение высоты границы питания за 19301989 гг. составило 4Й39 м, годовой бадане массы -9,0 г/см^, а

/ о

объем стока с бассейна - около 444-10 м в год.

Сведения о Е1.А на конфетную дату в течение периода абляции, а такжэ на момент ее наивысшего положения - годовой реали- • зации, которые могут быть получены при наличии соответствующей метеоинформации, позволяют достаточно надежно определять величины баланса массы ледника и стока с горно-ледникового бассейна, выполнять их реконструкцию. На этом основала схема совместного гляциоклиматического мониторинга режима ледников в условиях континентального типа питания, принцип построения которой применим не только для массива Акшийрак, но и для других горно-ледниковых районов.

ОСНОВНЫЕ выводы

1. В результате экспериментальных наблюдений на ледниках континентального типа автором впервые получены важные-сведения о режиме и сделаны новые количественные оценки процессов массо-обмена этих ледников:

- Летний пик бЬадков в гляциальном поясе определяет соотношение между составляющими баланса массы. Диапазон изменчивости летнего баланса ^ более чем в два раза превосходит диапазон изменчивости зимнего баланса ¿V , вследствие чего,'вклад изменчивости значительно превышает вклад изменчивости в изменчивость годового баланса массы ¿п «

- Летние снегопады приводят к формированию в верхних частях области питания ледников зоны непрерывной аю^луляции, баланс которой на протяжении всего года остается постоянным или возрастает .

- Нестаявший остаток снега в среднем за период измерений обеспечивал 66 %, внутреннее питание-22 % и наложенный лед-12 % чистой аккумуляции, при этом их соотношение изменяется: в годы с положительным балансам повышается вклад нестаявшего остатка снега и наложенного льда, а в годы с отрицательным балансом возрастает роль внутреннего питания.

2. Впервые разработаны разделы методики массбалансовых наблюдений в применении к условиям оледенения континентальных областей:

- Рекомендуется принимать за начало периода абляции дату появления границы питания на языке ледника, поскольку различие м'ежду моментом появления £14 и сроком достижения максимального водозапаса составляет 3-10 дней.

- По частоте повторяемости и влиянию на динамику снеговой

линии, абляцию и сток целесообразно' выделять три типа снегопадов разной интенсивности - слабые, средние и мощные, отличающиеся вертикальным градиентом осадков.

- Предложена схема для определения внутреннего питания и задержки талой воды в слге сезонного снега и фирна выше границы питания.

- Разработана новая методика расчета баланса массы и стока ' с бассейна по данным реконструкции высоты границы питания £1А на основе метеорологической информации.

3. Экспериментальные короткопериодические исследования на ледниках Внутреннего Тянь-Шаня показали возможность'расчета и мониторинга баланса кассы и стока с горно-ледникового бассейна по динамике не только годовых, но и текущих значений границы питания. Тем самым доказана применимость метода усторенного сбора информации для условий оледенения континентальных районов Азии.

Основные положения и выводы диссертация отражены в следующих публикациях автора:

1. Баланс массы ледника Сары-Тор// Матер, гляциол. исслед,. 1988. Вып. 62. С. 199-203 (соавтор М.Б.Дюргеров).

2. Процессы формирования баланса массы ледников в условиях летнего пика атмосферных осадков//И?оги и перспективы физ.-геогр. исследований в Киргизии (тезисы докладов). Фрунзе: Илим, 1988.

С. 6-7 (соавторы: М.Б.Дюргеров, В.Н.Михаленко).

3. Внутригодовая и многолетняя изменчивость высоты границы питания, баланса массы и ледникового стока в условиях оледенения Внутреннего Тянь-Шаня/ Аезисы докл. научн.-практич. конф. "Снеяно-ледовые ресурсы и гидроклимагическай режим вяутриконти-

нентаяышх горных районов". Алма-Ата, 1969. С. 10-11 (соавторы: М.Б.Дюргеров, А.В.Чичагов).

4. Изменчивость баланса массы ледника Сары-Тор в период абляции/Дам se.- С. 12-14 (соавтор М.Г.Кунахович).

5. Роль наложенного льда в питании ледников континентальных районов//Там же.- С. 18-19 (соавтор В.Н.Михаленко).

6. Расчет летних снегопадов на ледниках массива Акшийрал// Там же.- С. 33-24 (соавтор А.У.Сокальская). 1

7. Роль наложенного льда в массообмене ледников континент а-лькых районов//Матер, гляциол. исслед.. 1990. Вып. 70. С. S7-71 (соавтор В.Н.Михаленко).

8. Колебания баланса массы ледника Сары-Тор и его реконструкция за 1930-1969 гг.//Матер, гляциол. исслед.. 1931. Вып.71.

9. Связь высоты границы питания и стока в балансе ледника Сары-Тор, Внутренний Тянь-1йань//Матер. гляциол. исслед.. 1991. Вып. 71 (соавторы: М.Б.Дюргеров, А.В.Чичагов).

10. Masa Balaace of the Sary-Ior glacier // Fluctuations of glaciers -»9B1-1985. V.5. IAHS (ICSI) - Paris, UÜESCO, 19Ö8. P.145, 186 (al. M.g.Dyurgerov).

Подл, в печ. 03.01.91 г. Тираж 120 экз. Заказ № 86 Централизованная типография ГА "Союзстройматериалов"