Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Колебания и эволюция ледникового стока в бассейне реки Нарын

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Колебания и эволюция ледникового стока в бассейне реки Нарын"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

На правах рукописи УДК 651.324.86

РАЦЕК Ирина Владимировна

Колебания и эволюция ледникового стока в бассейне реки Нарын

,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 АН СССР

Научные руководители—доктор географических наук М. Б. Дюргв!

доктор географических наук В. Г. Кокова;

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

А. Н. Крег кандидат Физико-иатеиатичесм наук

^ Е. Л. Музы;

Ведущая организация: лаборатория гляциологии

Института геологии и геофизики АН УзСС!

Защита состоится . /V « и/о/ся,_199! г< в

ч

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института г< графии АН СССР

Автореферат разослан . /3 * ^¿¿/Л-_1991 г.

Ученый секретарь совета, кандидат географических наук Г. М Николае

ОТЗИАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Состояние вопроса и актуальность темы. Деградация Аральского моря, связанная с хозяйственной деятельностью, совпала с периодом сокращения объема ледников в истоках рек Сыр-Дарья и Аму-Дарья. По данным Каталога ледников СССР здесь сосредоточено 11296 кв. км оледенения и ледниковый сток за вегетационный период составляет от 15 до 39 7. от речного по оценкам разных авторов. Часть речного стока воды в Арал фор), ируется за счет безвозвратной убыли массы ледников при деградации оледенения. Количественных оценок этой составляющей стока в бассейне Аральского моря нет. Молег быть по этой причине возникают проекты "спасения" моря за счет активного воздействия на ледники с целью увеличения стока и подъема уровня воды в нем. Однако для этого надо точно знать современное состояние всего оледенения, а не отдельных ледников. Так, для достаточно крупного массива оледенения Акшийрак, площадью около 400 кв. км, из которого берут качало реки Нарьи и Сары-дгаз, известно, что за период с 1943 по 1977 гг. ' оледенение сократилось на 3,6 куб. км по данным повторных стереофототопографических съемок (Кузьмиче-нок,1988). В результате р. Нарын, а значит и Аральское море,получили в сток почти 2,0 куб. км води (остальная часть пошла в Сары-Длиз) за счет-сокращения массы ледников. Можно ли при таком сокращении . воздействовать на них методами искусственного усиления таяния для увеличения стока? Этот вопрос представляет .интерес в целом для районов Средней и Центральной Азии. Для обоснованного ответа на него надо детально рассмотреть совре-мейные изменения и колебания ледникового стока и оценить изменчивость его взслада в общий сток.

' Средняя многолетняя доля ледникового питания в годозом и сезонном стоке рек Средней Азии приводится в работзх В. Л. Щуль-ца, О. П. Щегловой, А. О. Кеммериха, А. С. Щетинникава, Б. А. Камалова, А. К Кренкэ и др. Однако, определение одного лишь параметра стока в настоящее время является явно недостаточным. Для речения различных научных и практических задач необходимы многолетние ряды элементов гидрологического режима ледников.

Имеется ряд методик расчета ледникового стока, предназиа-

ченных для частных речных бассейнов (Голубев,1376, Глазы-рин,1985, Перцигер, 1988). Однако оценка большого числа

параметров ограничивает использование этих методов в крупных речных бассейнах.

Расчет многолетних рядов гидрологического режима гляциаль-ных областей детально разработан В. Г Коноваловым (1979). Метод показывает приемлемость его для современных условий режима в большинстве гляциальных областей Средней Азии. Однако, в связи с неравномерной изученностью ¿того региона, невозможно повсеместное применение ее на этой территории. К тому же, расчет требует значительной входной информации.

Исходя из этого, проблема расчета многолетнего режима ледникового стока для крупных бассейнов рек Средней Азии на основе стандартной гидрометеорологической информации в этих бассейнах, является вполне актуальной и имеющей больше научное и практическое значение.

Цель и задачи исследования. В связи с очевидной необходимостью регулярной оценки годовых и сезонных объемов ледникового питания рек и динамики водных ресурсов оледенения е малоизученных районах Средней Азии, потребовалось решить ряд задач:

1. Описать пространственно-временную изменчивость климатических факторов оледенения (температура и влажность воздуха, интенсивность таяния снега и льда).

2. Разработать достаточно простую и применимую к слабо изученным и бедным информацией районам оледенения методику расчета таяния и ледникового стока.

'3. Восстановить ряд объемов ледникового стока в бассейне р. Нарьш аа период достаточный для достоверных статистических оценок.

4. Исследовать пространственно-временную изменчивость ледникового стока в бассейнах и вклад ледникового стока в общий сток рек за многолетний период.

Методика исследования и исходные материалы. Информационной базой послужили материалы Каталога ледников СССР, многолетние наблюдения на метеорологических станциях, гидрологических постах, крупномасштабные карты, данные экспедиционных исследований на ледниках Средней Азии, а также результаты анализа повторных аэрофотосъемок оледенения массива Акшийрак. В зависимости от конкретных задач использовались методы многофакторного статис-

тлч-^пого ¡етэгзграфш-гсгам, раИонированит,

с1»сс(/>ч }гж'НЛ.! ■■''■/' г! ;га ЭБМ.

Проектирован;;? сасвчпа ГЭС !> в«рхс2ьях р.Нзрып связэ;ю е острой нехваткой гидроэиоггкя в ^.гргкастане. Шскольку усгопцл стоиооорааосанид в ьерховькх бассейна Нарына. слабо поучены, а ледашхтя состазляяаай п сС:;-ем стсг.о реки значительна, особенно в мглозодные голы, >:-мп ь ¡сп-пзе обт^кга ясс^довачка бнли ъиОрани басс»йнн рек Больасго Ма':о?о гс.рнйа.

УЬучнзя невгока ¡£бог;: сосгс;;-/ в следовом:

1. Рпирвш выполнен анализ сромлиматичэскпу: условий су-щэстъзва'Ш оледешш и ¡:асч->т характерце гик распределения оледенения в области ¿-^юровагтя стска р. №рии.

2. описана пространственно-зревшая изменчивость средних месячных величин тешгг-ратуры и ебсолюгисй шгагэюсти воздуха в координатах: высота- над уровнем морл, икроаа , долгота, время для'территории Средней Азии.

3. 'Получено в'.-рагйние, описывающее пространственную изменчивость поля интенсивности таяния снега и льда в пределах Средней Азии.

4. Предложена статпстическая модель гляцпальноп области для расчета гидрологического редка оледенения. составной частью которой является метод расчета температурь; воздуха в любой точке Средней Дат и интенсивности таяпнл снега и льда в пределах этой территирпа.

С. Выполнена реконструкция многолетних рядов оОмков ¡¡арного таяния и ледникового стока рек Малый и Большой Наръш.

б. Определены ординаты нормированных интегральных разностных кривых .л^ годовых объежв ледникового стога в бассейне реки Парки.. Установлена продолжительность маловодной и многогодной фаз в многолетнем режиме ледникового стока.

' 7. Для исследуемой территории впервые выполнена оценка изменения объема оледенения по данным о леднике, ом стоке.

Научное и практическое значение работы состоит в создании методики расчета ледникового стока и применении ее 'к малой...у-ченным бассейнам рек со значительной долей ледникового стока.

Результаты моделирования процесса ледникового стока, полученные для бассейна р. Нарын, представляют собой новые сведения о многолетнем гидрологическом режиме современного горного оледенения в этом бассейне. Эти данные использованы Ташкентским

- 4 - •

гидропрсектным институтом при проектировании и строительстве каскада ГЭС в верховьях р. Нарын.

Независимо от применения методики расчета ледникового стука в целом, самостоятельное прикладное значение имеют содержащиеся в работе; 1) аналитические выражения, описывающие изменчивость температуры и абсолютной влажности воздуха на территории Средней Азии; 2) региональная формула интенсивности та-' яния снега и льда; 3) метод оценки изменения объема оледенения по данным о ледниковом стоке.

Выводы, полученные в работе, преэде всего могут быть использованы для совершенствования методов гидрологических расчетов и прогнозов, уточнения водных ресурсов в малоизученых бассейнах рек Средней Азии при составлении гидрологического обоснования в проектах гидротехнических и водохозяйственных сооружениях, а также в климатологии.

Апробация работы и публикации. Диссертация и ее отдельные разделы доложены и обсуждены на Есесоюэном гляциологическом совещании (школа-семинар,Звенигород,1988),на международном симпозиуме "Взаимодействие оледенения' с океаном и атмосферой"( Ленинград, 1390),а также на научных семинарах отдела гляциологии Института географии АН СССР).

По теме диссертации опубликовано Б научных работ, отражающих ее основное содержание.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из-введения, трех глаь, заключения. Она изложзна на стр, включает рисунков, таблиц и список литературы, содержащий'/^наименований, - .

Автор глубоко благодарен д. г. н. В. Г. Коновалову и д. г. н. М. Б. Даргерову за многочисленные советы, методические указания и помощь при подготовке диссертации. Особую благодарность автор приносит к. г. н. А. С. Щетинникову, к. г. н. С. И. Перцигеру и Л. М. Ка-рандаевой за методическую помощь при проведении расчетов и сотрудникам отдела гляциологии ИГ АН СССР и САНИГМй, принимавшим участие в обсуждении результатов работы.

С О Д Е Р К А II И г: РАБОТЫ

ГЛАВА 1. МЭРТОЛОГСЯ И ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ."ХИЗКСВ

Современное оледенение бассейна

Есего в бассейне Нарнна имеется 1014 ледник об'дей площадью 974, 4 кв. км. Доля суммарно!"! площади малых ледников в бассейнах рек Малый и Больной Кары.ч составляет 40-50%, что значительно нита, чем в бассейнах рек Пскем, Чагкал.Копгадарья, Сурхан-дгпья, т.е. западной периферии гор Средней Азии, где она составляет 80-90%. Это свидетельствует о наличии здесь более развитого оледенения. Площади "среднего" ледника в бассейнах Большого и Малого Иарына отличаются существенно: 1,09 и 0,78 кв. км. В бассейне р. Большой Нарын ледники с площадью более 2 кв км занимают 66% площади его оледенения, р.-Малый Карын - 53%.

Согласно морфологической классификации "Каталога ледников СССР" в бассейне Большой Нарын выделено 13 типов ледников, в бассейне Малый Нарыь-15. Ледники долинного типа являются самыми многочисленными в бассейнах Больного и Малого Нарьша. Го количеству они составляют соответственно 42,IX. и 33,7%, а по площади - 74,8% и' 60,7%. Наибольший вес среди других ледников этого типа в сбоях бассейнах имеют ледники с плоладь;з 0,4 . га. км, они является репрезентативными для всей совокупности ледников.

Основными экспозициями Карынских ледников являются экспозиции северных румбов. Наибольшее число ледников имеет северную экспозицию - 36% (Ейлыиой Нарын) и 437. Палый Нарын). Наибольшая'плошадь оледенения приходится на ледники северо-западной .экспозиции - 29% и северной - 44% соответственно. Высота нижней границы ледников колеблется в пределах - от 3400 до 4540 м в бассейне Большого Нарына и от 3400 до 4320 - ь бассейне реки Малый Нарын. Высота верхней границы изменяется от 3840 - 5420 м в первом бассейне и 3680 4930 м - во втором.

Наиболее высоко ледники расположены в истоках рек Кзраксл, Кзрасай, Дхилусу. Высота фирновой линии колеблется в очень широких пределах - от 3900 до 4450 м в бассейне р. Большой Нарын. Н?нее изменчива она в бассейне р. Малый Нарын (3880 - 4220 м). -Разнообразие орографических и климатических условий и ти-

поб ледштав привело к необходимости разделения бггсзхгя «в «О групп, в каждой из которых имеется от 4 до ледников. п,м районировании, за "однородные" участки мы принимали r,:So отдельные небольшие речные бассейны, либо участки хребтов, ишквде калокенякиуюся оркевтпцвю. Для каждого p£tfc.fc-. вычислены средние взвешенные значения по 10 параметрам, ::арлктер;;зуи;мм "средний ледник" в каадой группе.

К л и м а т и ч е с к и е и о р о г р а ф и ч е с к и е факторы оледенен к я

Верховья р. Нарын состоят из двух бассейнов рек Еолы;:ой и Малый Карьш. Орографически бассейн представлен высокогорными сьготами - дницзми широких, 6-12 км, долин, расположенных на выстах 3,5 - 3,6 км. Они разделяют широтно ориентированные хребты: Терскей Алатау, Учемчек,Дкэтымбель, Джетым-Rypa, Боркол-дой. Их высота составляет 4,3-5,0 км. Субмеридиональний хребет Аквайрчк служит главным барьером на пути воздушных масс западного переноса, а таю© водоразделом рек Нарын и Сары-Дказ. Высота хребта Акшийрак достигает 5125 м, а превышение над поверхностью сьртсв - 1,2 - 1,4 км. Бассейны рек Большого и Малого Нарына ориентированы на запад, навстречу западным и юго-западным воздушным массам. В связи с этим в верхних зонах выпадает довольно много осадков. Их годовое количество на днищах долин составляет 200-400 мм в год и возрастает с высотой нелинейно с увеличивавшимися градиентами, достигая на высоте 3,5 км во внешней части бассейна - 700 мм, а во внутренней - 500 мм. Среднегодовая температура воздуха на высоте 3510 м, на метеостанции Тянь-Шань составляет - -7,9° С, а на метеостанции Р_арын (2040 м), в нижней части бассейна - 2,5ЬС. /шествование устойчивого зимнего Сибирского антициклона приводит к тому, что в зимнее время облачность низкая г больная часть фронтальных осадков выпадает ка небольшой высоте. При весеннем потеплении зимний антициклон разрушается, повышается уровень конденсации, растет с высотой количество осадков. Енутригодозое распределение осадков в бассейне указывает на летний максимум осадков в этом районе. С апреля г.о сентябрь здесь выпадает до 30% от годовой их суммы.

Впервые в работе выполнен совместный анализ ороклиматичес-ких условий существования оледенения в области формирования стока р. Нарын. Черты взаимодействия рельефа и климата состоят в следующем:

1. Большая орелняя абсолютная высота бассейна обусловлена высоко поднятыми поверхностями сыртов Внутреннего Тянь-Шаня и возвышающимися над ними хребтами. В результате созданы условия для выпадения осадков преимущественно в твердом виде в течении теплого периода года и сохранность их при низкой температуре воздуха.

2. Увлажненность территории бассейна уменьшается с запада на восток на уровне средне- и высокогорья. Это фиксируется характеристиками . снеяного покрова, высотой границы питания и верхней границы леса. В гляциальном поясе происходит компенсация потерь увлажнения за счет роста в том же направлении высоты хребтов, высотного градиента осадков и аккумуляции снега, в результате этого возрастает пологательная разность оледенения и размеры ледников.

3. Сочетание в бассейне хребтов широтного простирания и субмеридионального, массива Акшийрак способствует "улавливанию" влажных воздушных масс северных И западных вторжений, что обеспечивает питание ледников преимущественно северных (для бассейна р. Большой Нарын ) и северо-западных (для бассейна р. Малый Нарын) экспозиций, что отчетливо отражено в распределении ледников по экспозициям.'

Взаимодействия климатических условий и орографии привело к существованию в бассейне двух крупных типов оледенения -полудисперсного хребтов и полукомпактного в субмеридиональном . хребте Акшийрак(. по классификации В. Г.. Ходакова).

Особенности расп р'е деления оледенения в бассейне

Попытаемся вьш'вить связь оледенены в бассейне р. Нарын с рельефом и климатом. Аналогичная работа была сделана наш на . примере северного склона Киргизского хребта.

• Эа характеристику меры оледенения принята интенсивность оледенения - , где Р - площадь ледников на участке основ-

ного и бокового хребтов, длиной I (Глазырин, Огудин.1979). Другая мера оледенения - число ледников N. приходящееся на единицу длины хребта. Связь между И и Н/Ь служит характеристикой оледенения района и показывает, что с увеличением количества ледников возрастает интенсивность оледенения до величины N/1-1? =2,0. Затем И/1 начинает убывать при росте Я. И при И—1,0, преобладает процесс слияния ледников до образования

крупного полукомпактного ледяного покрова в массиве Акшйрак, где оледенение приобрело черты сплошного покрытия.

В качестве показателей 'условий оледенения привлекались также высота самых низких малых ледников (Глазырин,1977)."приведенная фирновая линия"(Северский, 1978), положительная разность оледенения (Калесник.1934), ооредненные показатели ориентации ледников (Щетинников,1976). Последний показатель мы применили только для ледников плошддью свыше 1 кв. км, предполагая, что чем крупнее ледник, тем меньше он подвержен локальным неоднородностям климата и рельефа,тем лучше отражает' фоновые климатические условия и тем с большей вероятностью он будет иметь экспозицию макросклона хребта. Анализ изменения характеристик оледенения выявил их положительный тренд вдоль хребтов, окаймляющих бассейн с севера и не выявил монотонных изменений вдоль хребтов, расположенных на юге бассейна. Основные закономерности распределения современнного оледенения бассейна верховьев р.Нарын связаны с общей для всего Тянь-Шаня закономерностью - повышением территории гор к востоку. Наибольшее количество годовых осадков, преобладающая доля летних в годовой сумме, наибольшие высотные градиенты осадков приходятся на'районы наиболее компактного оледенения в верховьях реки Нарын.

В связи с тем, что гидрометеорологические станции расположены в основном по выходе реки на предгорную равнину, изучение •стокообразования на горной территории верховьев бассейна связано со значительными трудностями. Основные сведения о режиме жидкого стока в верховьях бассейна приводятся по трем^ гидрологическим постам: Большой Нарын-устье, Малый Нарын-устье, На-рын-г. Нарын.

Река Нарын у гидропоста "Нарын" относится к рекам леднико-во-снегового питания по классификации В. Л. Щульца.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЛЕДНИКОВОГО СТОКА

Попытка количественного описания полей ряда основных метеорологических элементов и разработка методики суммарного таяния льда предпринятая в настоящей главе, была сделана нами под. руководством В. Г. Коновалова.

Исследование пространствен повременной изменчивости основных факторов таяния лед-

ников бассейна р. Нарын привели к следующем результатам:

- связи температуры'воздуха с высотой получены по данным • ■11 метеостанций Внутреннего Тянь-Шаня, расположенных в разных

формах мезорельефа. Они оказались линейными с коэффициентами корреляции от 0,71 до 0,99 для различных месяцев года;

- анализ годового хода температурного градиента показал его различия для долин, горных склонов и замкнутых котловин, сыртов. Получены аналитические выражения годового хода температурного градиента для этих форм мезорельефа. В среднем по бассейну температурный градиент изменяется от 3,6 в январе до 7,3 в июле, при среднегодовом значении 5,5° С /км;

- распределение осадков по высоте в различные месяцы описывается разными кривыми: для зимних месяцев (13Z годовой суммы осадков) получена одна линейная зависимость, характеризующаяся слабым высотным градиентом; начиная с апреля высотный градиент возрастает до 3 мм/100 м на высотах выше 3,0 км, а в июне-июле - до 8 мм/100 м на тех же высотах. '

Выполнен многофакторный корреляционный анализ связей между средними месячными расходами воды на гидростворах " Нарын", "йзкирим","приток в Токтогульское водохранилище" с суммами осадков и средними температурами воздуха за периоды разной продолжительности по данным высокогорных метеостанций 1янь-Шань, Акшийрак, Каракольская, Нарын. Установлено, что наиболее высокий сводный коэффициент корреляции для летних расходов воды по гидропосту "Нарын" обеспечивается вкладом осадков за зимне-весенний период на метеостанции Нарын (692) и средней температу-.рой июля-сентября на метеостанции Тянь-Шань (31%) за период с 1939 по 1986 гг. '

;. Установлено, что при увеличении площади водосборного бассейна от ' створа "Нарын" до створа "приток в Токтогульское водохранилище" и соответствующем уменьшении доли оледенения возрастает вклад суммы осадков зимне-ве энного периода (октябрь-апрель, октябрь-мал, в изменчивость общего стока за период с 1939-1986 гг.

Способ восстановления многолетних рядов максимальной высоты снеговой линии на ледниках (Коновалов,1975) основан на гипотезе о наличии связи меггду максимальной высотой снеговой линии и балансом массы ледников, а также на знании соотношений тщу индексами элементов приходной и расходной частей уравнения вод-

ного баланса в гляциальной области (Коновалов, 1984). Индекс баланса для бассейна р. Нарын включает два аргумента, первый из которых образует индекс аккумуляции (период суммирования осадков - октябрь-май на метеостанции Нарын), а второй - индекс таяния (пер.иод осреднения температуры воздуха июль-сентябрь на метеостанции Тянь-Шань). Ежегодные максимальные высоты снеговой линии были вычислены для 40 районов бассейна за период 19391986 год. Методика расчета многолетних рядов Итах обеспечивает ' вполне приемлемое качество результатов. На это указывает сравнение средних значений йлах и фирновой линии, приведенных в Каталоге ледников СССР (г = 0,98).

Метод численной оценки полей метеорологических элементов в горах Средней Азии

В математических и физико-статистических моделях процессов аккумуляции и абляции для совокупностей ледников широко используется пространственная экстраполяция средних многолетних значений или временных рядов следующих элементов: осадки,температура, влажность воздуха и другие. Об. общем решении этой проблемы путем построения множества локальных зависимостей было сказано выше. Однако это достаточно неэффективный способ в условиях недостатка информации в высокогорных областях.

Усовершенствование методики расчета таяния на ледниках.

В работе на примере горной территории Средней Азии предпринята попытка аналитического описания пространственной экстраполяции параметров л и £ эмпирической формулы, вида:

М = А. Т + Р (1)

интенсивности таяния М снега и льда в координатах: высота над уровнем моря (г), широта (¡/> ), долгота- (Л ), Т - температура воздуха.

Анализу подвергались 14 локальных эмпирических формул расчета средней интенсивности таяния на ледниках, расположенных в различных частях Средней Азии. В результате установлено, что пространственная вариация параметра р (среднее значение р * 0,25 т 2,16, среднеквадратическое отклонение 6 =0,55) в несколько раз превышает изменчивость 'оС( Я 0,26 т 0,75, ¿> =

-0,14). Учитывая, что л изменяется незначительно, мы мо-мзм с достаточной для практических целей точностью положить d, (z, У, a,t) = X = const. В итоге, для расчета коэффициента р формулы интенсивности таяния снега и льда в пределах Средней Азии было получено выражение:

J3 = 0,261 Z - 0,33 У + 0,09 Л + 6,72 (2)

где Z - высота в км, у и А - соответственно шрота и долгота пункта в целых и десятых долях градуса. С учетом (2) окончательная формула для пространственной экстраполяции средней интенсивности таяния в условиях Средней Азии представляется в следующем виде:

MCZ, f, А)= 0,57 T(Z, У , А) +0,261 Z -0,33У +0,09 А +6,72 (3)

Анализ вкладов Z,i?,'A в описание пространственной вариации параметра fy показал,, что наиболее значимым аргументом является шрота. Ее вклад в сводный коэффициент .корреляции уравнения (2) равен 61%, далее идут вклады высоты - 33% и долготы - 6%. Независимая проверка формулы (2) проведена по материалам ледника Сарытор, где по эмпирической оценке jt оказался равным 1,21. , а по результатам расчета 0,97. Считаем этот результат вполне удовлетворительным.

Экстраполяция .метеорологических элементов. В рамках общего подхода к многомерному аналитическому описанию изменчивости-ряда ' метеорологических элементов (Денисов, 1972, Еэнцис, 1982,. Геткер,1975, Коновалов,1986) рассмотрена также задача пространственно-временной экстраполяции температуры и абсолютной влажности воздуха в тех же координатах. Для этого были использованы материалы наблюдений IBS метеостанций и 13 пунктов, расположенных на ледниках Средней Азии.

В основе предлагаемого метода лежат предположения о возможности представления поля норм метеозлементов в виде зависимости от высоты местности и географических координат, а также гипотеза об устойчивости от года к году относительных коэффициентов разложения этой зависимости в ряд Тейлора. Поле средних месячных температур аппроксимируется формулой, в которой аргументами служат высота, широта и долгота местности:

т(г,у , л) = а,г + агг + а, + в3у + л , (4)

где А, ,А2,А5,В},С4- абсолютные параметры, имеющие внутригодо-вой. ход.

Для расчета климатической нормы средней месячной температуры в пределах Средней Азии как в гляциальных областях, так и для внеледниковых зон водосборов можно пользоваться формулой (4). Значения абсолютных параметров для каждого месяца приводятся в таблицах. Корреляционные отношения связей измеренных и рассчитанных средних месячных температур очень высокие: от 0,86 - в январе, до 0,99 - в летние месяцы.

Анализ вкладов трех переменных в формулу (4) показал, что наиболее значимой в течении всего года является высота. Особенно сильно ее влияние летом (90%), в зимние же месяцы возрастает . роль широты и долготы - их общее влияние составляет около 40%.

Предложенное выражение для внутригодового хода абсолютных .параметров А,, А2,А3,В,,^позволяет определять тот или иной параметр в любую декаду года и далее использовать полученные результаты для определения декадного поля температур.

Неудобством формулы (4)•является неявная связь ее параметров с климатическими колебаниями поля ТС2, 5Р, А) и невозможность использования для оценки предполагаемого в будущем распределения Т(X, </ , Л )■ Этс. недостаток можно устранить, если ввести температуру воздуха в число аргументов для расчетов Т(г, у, А) • По аналогии с хорошо известным одномерным выражением

. т(г) - Ч20)'-У(2 - 20) , (5)

где % - вертикальный градиент Т.

Шлучим общее выражение для расчета поля температуры воздуха:

т(г, 9, к) - Кг^&.А) + са4(22 - г\) + дг(г - г0) + + В,(у-у0) +'с..ДА-А0)] (6)

Расчет по предложенной методике временных реализаций поля

температур (6) зависит от репрезентативности исходного пункта измерений Т(20, , Л^) - Пункт, обеспечивающей оптимальные параметры распределения отклонений рассчитанных значений температуры воздуха от фактических мы выбирали из всех метеостанций, расположенных в диапазоне высот 2,0 - 2,5 км. Оказалось, что наилучшим образом реальную картину распределения поля температур в летние месяцы для всей Средней Азии дает метеостанция Дараут-Курган, расположенная в широкой Алайской долине.

Расчет по формуле (6) временных реализаций поля температур за теплый период года на метеостанции Тянь-Шань по известному многолетнему распределению температуры на репрезентативной метеостанции Дараут-Курган, показал вполне удовлетворительные результаты. Отклонение от истинной температуры в различные по водности годы для июня - августа не превышало 1,2°С..

Отметим, что данная методика приемлема для систем регионального уровня.

Методика исследования и описания полей абсолютной влажности на территории Средней Азии аналогична описанной выше.

.Методика расчета суммарного таяния в гляциальной зоне

Цель методики расчета ледникового стока состоит в том, чтобы на основе стандартных наблюдений, проводимых на обычных метеорологических станциях, прлучить достаточно надежные значения ледникового стока, прежде всего для бассейна р. Наркн. Так как задачей автора являлось определение метеорологических факторов оледенения там, где непосредственные наблюдения но- проводятся, в качестве исходной информации используются лишь данные, которые могут быть надежно экстраполированы в пространстве, это прежде всего относится к температуре воздуха.

Все расчеты опираются только на срэднедекадную температуру воздуха и декадные суммы осадков.

Определение суммарного таяния с ледников включает его расчет с основных типов тактах поверхностей, занимающих соответствующее площади Блм - лед под мореной , открытый лед - Бл, фирн - Зф, снег - Зс:

Уш( и = М ГШ) (2лм, V) Злм + М (2л, Ь) Эл+ М (й&.ОЭф +

где М - интенсивность таяния- , П Пс) -функция ослабления таяния льда под мореной, толщиной Ьс, Ь - время, в декадах.

' Модель включает разбиение множества ледников на ряд однородных групп и расчет средних и средних взвешенных характеристик оледенения для камдой из выделенных групп. . Методика и результаты описаны в 1 главе диссертации.

Для расчета движения снеговой линии в бассейне в течение абляционного периода использовался метод Ю. М. Денисова (1368). Данные о динамике снеговой линии в гляциальной области в течение периода таяния льда и морфомегрические параметры "средних ледников" позволили определять по гипсографическим кривым площади тающих поверхностей в формуле (7) в любую декаду. За дату начала таяния льда принималась дата начала движения снеговой линии по поверхности ледника, а концом - последняя декада, после которой снеговая линия не поднимается выше его конца.

Результаты расчета многолетних рядов суммарных объемов таяния в гляциальных районах бассейна р. Нарын и выводы, полученные другими исследователями на ледниках этого района (Михаленко,19В0) позволили ввести коэффициент ледникового стока равный 0,9. Он учитывает затраты воды на льдообразование в толще фирна и на поверхности льда ниже высоты снеговой линии. При помощи этого коэффициента суммарное таяние трансформируется в ледниковый сток. Из-за скудности информации, мы вынуждены принять единый коэффициент стока для всей рассматриваемой территории и за весь период таяния; В дальнейшем для анализа стока используются только годовые величины.

ГЛАВА 3. МНОГОЛЕТНИЙ'РЕЖИМ ЛЕДНИКОВОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ

Пространственно-временная изменчивость ледникового стока

Рассчитанная средняя величина ледникового стока по бассейну Малый Нарын составила 253 млн. куб. м/год, а слой стока - 0,72 м/год'при 'коэффициенте вариации 0,36. Для бассейна р. Большой Нарын величины соответственно равны 357 млн. куб. м/год; 0,5В м/год; 0,32. Эти величины достаточно близки к средним многолетним значениям ледникового стока (0,66 м/год), полученным для бассейна реки Нарын другими методами (Кренке,1982, Камалов,

1.07-1;.

' Pa" i ср.д.'ax годовых c;nei; ;,":ска no \:.;ло\:7 1:.^л.,:;ому Нарину cG'!..:r. а?ааа ("o./:i.v урлали'наоаг!:;;; от or о глссайна, что находит j-\v ;:o,vaap.\Eaa:■ a:aa Я .1. 'aaia :i !.i. 1!. Pevaapa.

Cp'" днг.й ела:* ло;.. га :а:р;:ад ... лет :;а т-.-рапто-

рпн aaeauàaa из:.':ня.атс:1 Е ;:аа ¡а:а: оа 0,5',' „а ■.'., что с?:;;;.'т&аьстьуит о аоатати-ю озд! ко:: Гл-СЕШрсйнасти сто-

;:а а Сааса;'ааа !4:п:;:с;:ги U!pt:oir.r.: (Cv = 0,20 г D,-'.-') харак--са.-'ал .аааа'кдаьЛ сток -гак аае;!,:ч гамапчаььТ; 7, киоголетнем г .■■..■je источник а;.гена::"! гаки. Е; ::!а:а:а:;нь:,': для сааса йна расчет L г .:кзвх и аа.аа'ч есадксь, суки ."cvrrct температур ааадуаа на ааса;-'-: тегс,-0!?!;:!П бассейна показал,что первоисточником достаточно аисоп;а паагичигсага даднкгеисго стока susii-.-ел аарла-цил того ав горяча., сумм ¿имне- зьеен.<аа< осадкой,

Результаты рас юта гсгсылс аалптж ааднакоасго стока лез-воеяст оценить ого «.к- щ в ot:?.îï сток р. Нчрьи, а га;а-а оценить влияние изуев'зи.сс»я леди:!:-:саого сгска на ;:а?.:а:гч;:ааат/j речного аа Еегегацисннао периедп. йтот £;а;:ад игмеи.ютса по море продви-н-ши вниз по течению реки Пары;; хстя остается гадетпкм дал» паи степени оледенения таааао ,>3а ('табл. 1).

Ca стдельнг-а годи ьк.'.зд .ледникового стока з суммарный сильно стличаотоя ст среднего многолетнего, что видно на рис. 1 Даке при небольшой степени оледенения по условному створу р. Нарын "приток в Тсктсгульскзе водохранилище" вклад леднииово-го стока sa отдельные годи достигает 292.

Обращает внимзв'/.г огромная изменчивость доли ледникового стока ;s створе "Hapvu" в раэнш по водности голы Так, в фазу максимального речного стока доля ледниковой составляющей изменяется от 15 до 40 X;

В результате анализа нормированных интегральных разностных кривых, построенных для ледникового стока (№л ) в бассейне р. Нарын, описаны характерные особенности многолетних колебаний Угл, определена продолжительность маловодной и многоводной фаз в гидрологическом реж-ше бассейна.

%

V Ю м

XX-1л

З.С 2.5 2.0 1.5 1.0

г Чу;

60 =0 40 30 20 10

Л

- <

■ -2 ■ -3

Ш—

I-

-•«__г

л_

'*•!__I

~1

I__

3

и-1

«п сг> сг» сг>

а гсоъ<

Рис.1 Многолетняя хжэячибоств стока р.Нарын в створе "Наркн"

и доли ледиг.кового стока р.Нарга б створах "Нарнн"( I ), "Кекиркм" (2) к "приток в Токтогульское водохранилище' (3)

Тг.бчипа 1

Изменение средней многолетней (1039-1980 :л) доли лелпикоЕого стога я обпэм стоке роки 1.'*рын

Название I Площадь !Степень ! .Ледниковое питание,X

створа ! водосбора, I оледенения!-------------------------■

! I ! аа го.и I за вегетационный

! км ! X. ! ! период

р. Б. Нарын- 5710 Устье

р. Нарын- 3370

Устье р. Нарын- 10500

Нарын р. Нарын- 34600

Кекирим р. Нарын- 51000

приток з Токтогульс- ■ кое вдхр.

. Эволюция ледникового стока за период с. 1939 по 1985 гг выявила 3 фазы водности, связанные с изменениями баланса массы: - . 1) 1933 -1955 гг уменьшение стока при балансе маисы выше нормы;

2) 1956-1972гг - сток колеблется около среднего и пика нормы при балансе массы близко!,) к норме (норма, по данным реконструкции В, Н. Михаленко(1990), составляет -250 мм/год);

3) 1973-1985 гг - многоводная при балансе массы ниже нормы.

Можно полагать, что с 1985 г. наступила фаза пониженной

водоотдачи ледников в бассейне р. Нарын, что следует из привлеченной дополнительной информации за последующе гсди.

Оценка деградации оледенения

Расчет ледникового стока позволил решить важную гляциоло-.гическую задачу - оценит;-, величину изменения объема оледенения * большого района, что пека удавалось сделать только картографическим методом. По данным расчета ледникового стока нами под

10,8 26 40

9.2 20 28

9.3 22 23 3,5 12 17 2,7 6 9

руконг-кстаом M. Б. : ■■ ¡.o;.ri vL:aa ^¡аол-чл. опенка -ч объ-

ема леднике?,, -произошел.™;; с i'-o ;:о го;:. 3 ■■ пери-

од ,\./=.-л'ол данные повтор*:; аг;ст^топиграУ1';г:\ч::';;;х съемок (F;зьшчекок, 19S2! олздгл.'ккг : . :ра.;05V2>< ла.паиков,

отиеспотсся к Оассейиу p. Lcr.itxr us-и:« удоиьыкгм sa эти годы на i960 млн. куО. м.

Представим суьасрниГ. ледкккзьый сток за период и лат как алгебраическую сумму двух ссста*7яг^гх: сто;: при условии равенства пул?) Ga.i;a::ca i.hccu ( Vo ) и стока за счет деградации оледенении (д Vj :

v. l'j- = vo + л v .

Понятие aï было введено в работе (&ier,lt!84). Под стоком за счет деградации оледенения понимается масса льда, которая поступает дополнительно в сто;; при отрицательном балансе мазей лэднаков яла кзьказтея из ледпмкоюго стока при полояительдам баланса массь\

1й:юл1.зук оаксаннуы ранее методику ледникового стока были выполнены два варианта расчета ледникового стока массива Акший-рак еа 34 года: при условии равенства нулю баланса массы ледников и при существующем лоло.чеппи. Установлено, что пьл;г-';гар ледникового стока при балансе маса^; рагдаом кулю равна ь среднем 81 млн. куб и. Еа ахи годы ку.'-уллтиънля величина ледникового стока для 'бассейнов р. Карасай и Кумтор, плосадыо одаденоииа 210 кв. км , составила 4471 млн. куй. м, а кумулятивна;; величина ледникового стока.при нулеьом балансе массы составила 27'àG млн. куб. м. Тогда сток за счет деградации оледенения составил 1710 млн. куб. м, что на 13% отличается от оценок изменения объема ледников по геодезическим измерениям В. А. Кузьмиченка. Результат следует признать вполне удовлетворительным, учитывая погрешности расчета,всех величин, входящих в модель, а такме тот факт, что она не учитывает механическую абляцию, особенно заметную для случаев ледниковых"серддай, отмеченных за рассматриваемый период на крупнейшем леднике Карасай.

Таким образом за 34 года Большой Нарын получил 1,71 куб. км дополнительно воды за счет сокращения оледенения. Годовой баланс массы ледников массива Акшийрак при этом был равен -240 мм/год.

Если эти оценки распространить на Еесь период расчета,

равный 48 годам и на вес площадь оледенения верховьев р. Кар;:н, то"оти величины таковы: Наркч получил дополнительно 10,7 куб. км воды, а годотой баланс .массы составил -400 мм/гол б слое воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Споци.'ию рассматриваемой проблемы состоит в том, что сведения о рею»» элементов водного баланса в глящ'.альньк областях мо:е-п> получить только путем расчетов. Зто предъявляет высокие требования к обоснованности количественного списания процесса формирования стока на ледниках.

Изложенные- в диссертации результаты разработки методики расчета стока в гляциальных областях позголили решить научно-прикладную задачу определения многолетнего гидрологического режима современного оледенения з малоизученных бассейнах рек Средней Азии на основе использования стандартной гидрометеорологической информации и сведений, приведенных в Каталоге ледников СССР.

Один из главнах итогов работы - разработка методики численной 'оценки полей метеорологических элементов на территории Средней Азии и пространственной изменчивости параметров в формуле интенсивности таяния снега и льда для расчета гидрологического режима оледенения. Влияние основных географических факторов - широты, .долготы, абсолютной высоты на территориальное распределение метеорологических, элементов и параметров в формуле интенсивности таяния списано количественно с помощью аналитических выражений и графических решений. Использование этих методов вместе с определениями высоты снеговой линии, на ледниках открывает хорошие возможности для оперативной опенки годового стога и баланса массы областей абляции совокупностей ледников.

Другой основной результат - характеристики ледникового стока в бассейне р,.Нарын, полученные на основе региональной модели, использованы для решения следующих задач:

- определение многолетнего вклада ледникового питания в годовой и сезонный сток бассейна;

- определение коэффициентов вариации ледникового стока.

Зволгция ледникового стока позволила выявить 3 фазы водности, связанные с изменениями баланса массы ледников.

Важным результатом исследования является оценка величины изменения объема оледенения большого района, что пока удавалось сделать только картографическим методом при наличии ряда повторных съемок.

климатические изменения привели к значительной деградации оледенения в истоках рек, питаюшда Арал, большой дополнительный сток в него, связанный с естественными причинами деградации оледенения, никоим образом не повлиял на катастрофический процесс обмеления и распада Аральского моря. Увеличение ледникового сто'гд любым способом приведет не к "спасению" Арала, а к уничтожению современного оледенения - одного из наиболее мощных регуляторов речного стога.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих публикациях автора:

1. Распределение оледенения и стока на северном склоне Киргизского хребга//Труды САНИГШ. 1982. Вып. 98(179). С. 76-78.

2. Изменение ледникового стока рек Средней Азии в связи с возможными изменениями климата// Труды САНИИ. 1986. Вып. 117(198). С. 59-70. (соавторы: Г. Е. Глазырин, А. С. Щетинников).

3. Объективизация картирования высоты фирновой границы на горных ледниках//Матер. гляциол. исслед. 1986. Еып. 56. С. 64-69,.

(соавторы: Г. Е. Глазырин, Е. Л. Глазырина)

4. Вековые изменения годовых сумм осадков в Средней Азия по данным длинноряднцх станций//Труды САНИГШ. 1939. Вып. 134(215). С. 6-13. (соавторы: К М. Першукова,Г. Е. Глазырин) -

5. Метод численной оценки полей-метеорологических элементов в горах для расчетов режима оледенения//Труды САЩГМИ.1991. Вып. 146( 227). (соавторы: Е Г. Коновалов, Л. М. Карандаева) (в. издательстве).

Основной вывод работы:

поскольку

естественные