Пульсирующие ледники

gordon0030@yandex.ru

Архив выпусков | Участники

↓№ 307↑

16.10.2003 Хронометраж

44:44

Стенограмма эфира

Пульсирующий ледник... Стометровая масса льда и воды, ползущая со скоростью 100–200–300 метров в сутки... Почему пульсации на одном и том же леднике повторяются примерно через равные промежутки времени? О механизмах ледниковых пульсаций и прогнозировании поведения пульсирующих ледников — гляциологи Владимир Котляков и Лев Десинов.

Обзор темы

Классическая схема пульсирующего ледника. Для эволюции пульсирующих ледников характерно чередование длительных, сравнительно спокойных периодов (стадия восстановления) и кратковременных периодов активизации, когда в концевой части языка резко увеличивается скорость движения льда, одновременно падая в верховьях, и ледниковый язык с большой скоростью продвигается вниз по долине (стадия подвижки, или сёрдж — от английского surge). Затем он замирает, начинает интенсивно таять и разрушаться (эту часть ледника называют зоной деградации). А в верховьях, откуда в результате подвижки лед был вынесен, начинается восполнение дефицита за счет прихода льда из фирновой области, а также лавин, обвалов снега со склонов и атмосферных осадков. Поверхность ледника повышается, увеличивается скорость движения льда (зона активизации). Граница между двумя зонами (фронт активизации) перемещается вниз, и постепенно весь ледник становится активным и приближается к критическому состоянию, когда произойдет очередная его подвижка. Это состояние определяется многими параметрами: критической массой льда, которая должна накопиться в зоне активизации, положением фронта активизации, характером распределения и абсолютными значениями скорости движения льда и др. Зная параметры критического состояния ледника, можно прогнозировать его очередную подвижку по скорости накопления критической массы и продвижению фронта активизации.

Таким этот процесс представляется в чистом виде, однако, свои коррективы вносят климатические изменения, влияющие на скорость накопления льда и его расхода за счет таяния, и таким образом ускоряющие или замедляющие «созревание» ледника для быстрой подвижки. Кроме того, существует еще ряд факторов, влияющих на скорость активизации — лавинная активность, изменение гидрографической сети и др. Все это должно учитываться при прогнозе, но не может быть достаточно адекватно описано математически. Вот почему на современном этапе развития гляциологии достаточно точный прогноз возможен только на основе наблюдений за поведением пульсирующего ледника в стадии его восстановления, и в первую очередь за кинематикой и структурой его поверхности.

Глубокой осенью 1969 г. в городе Орджоникидзе (ныне Владикавказ) появились два туриста, только что спустившиеся с гор. Они рассказали, как, поднимаясь вверх по долине р. Геналдон, заночевали в палатке у крутого горного отрога, за которым скрывался гребень высокого хребта. Среди ночи их разбудил грохот, доносившийся из-за отрога, а с рассветом они увидели ледяную громаду, медленно выползавшую в долину из-за горного склона. Гул и грохот исходили от этого покореженного потока, громадные глыбы льда валились в речное русло, вода в реке стала мутной и несла с собой куски льда.

Вспомнили ужасную Геналдонскую катастрофу, случившуюся летом 1902 г. Тогда по той же долине на 11 км пронесся высоченный вал из воды и льда, погубивший несколько десятков человек и стада овец. В наиболее узких местах долины тот поток достигал 100-метровой высоты. Вспомнились также рассказы стариков о подобном событии, случившемся в долине Геналдона в 1835 г.

Впечатляющим было и еще одно наблюдение: все аулы в этой долине находятся высоко на горных склонах, хотя мало там удобной земли, да и от реки далеко. Значит, такие разрушительные ледниковые события случались здесь и раньше, с незапамятных времен.

Осенью и зимой 1969/70 г. небольшой ледник Колка длиной немногим больше 3 км вдруг стал быстро продвигаться вперед. С сентября по январь ледниковый язык удлинился более чем на 4 км, а его конец занял положение на 785 м ниже прежнего. Скорость продвижения ледникового фронта, несмотря на очень пологую долину, временами достигала многих десятков метров в сутки, а толщина наступающего языка составляла 130 м. Ледник создал реальную угрозу паводков и ледовых выбросов. Это была быстрая подвижка ледника. Изучение такого явления в те годы еще только начиналось.

В нашей стране такие ледники получили название пульсирующих, в английской литературе — паводковых. Пульсирующие ледники — это особый класс ледников, отличающихся внезапными продвижениями своих концов, вне видимой связи с изменениями климата. Часто подвижки льда не выходят за пределы нижнего конца ледника — тогда говорят о внутренних подвижках. Такие периодически происходящие пульсации возникают из-за не стационарности динамических связей в леднике. Они представляют собой релаксационные колебания, причиной которых служат изменения силы трения о дно и дробление льда. Сейчас известны сотни пульсирующих ледников во многих ледниковых районах. Больше всего их на Аляске, в Исландии и на Шпицбергене, в горах Центральной Азии, на Памире.

Примеры пульсирующих ледников. На Аляске в горах Святого Ильи, где число ледников превышает 2500, известно 150 пульсирующих ледников. Это, как правило, крупные дендритовые ледники длиной более 10 км. Подвижки захватывают не только главный ствол, но чаще боковые притоки таких ледников. Один из них, ледник Малдроу в Аляскинском хребте, берет начало с горы Мак-Кинли и протягивается на 63 км. Зимой 1955/56 г. после долгих лет спокойствия (предыдущая подвижка произошла в начале века) на одном из притоков зародилась волна активизации, которая скоро достигла главного ствола. Средняя скорость движения волны с июля 1956 по январь 1957 года составляла 150 м/сут, а максимальная скорость ее движения в августе 1956 г. была равна 300 м/сут. При этом скорость движения льда не превышала 90–120 м/сут. За девять месяцев конец ледника продвинулся на 6,6 км, поверхность льда в верхней части понизилась на 20–30 м, а в нижней — возросла до 150 м. На боковых притоках появились ледопады, а главный поток был разбит на множество ледяных глыб.

Многие газеты Соединенных Штатов писали в конце зимы 1937 г. о наступлении ледника Блэк Рэпидс, лежащего в Аляскинском хребте в 210 км к югу от города Фербенкса. С сентября 1936 по февраль 1937 года конец ледника продвинулся на 6,5 км и угрожал перерезать единственное в то время шоссе, связывающее Фербенкс с внешним миром. В течение полугода ледниковый фронт продвигался со скоростью 35, а временами 60 м/сут. От грохота и сотрясений почвы в домике, находившемся в 10 км от ледника, дребезжали стекла.

В 60-х годах XX в., когда климатические условия во всем Северном полушарии были благоприятны для оледенения, на Аляске пульсировало сразу несколько ледников. Среди них был и самый крупный в Северной Америке — ледник Беринга. В 1965–1966 гг. он продвинулся на 13 км, при этом площадь ледника возросла на 52 км². Ледник Уолш длиной около 75 км, «дремавший» с 1918 г., за 1963–1965 гг. наступил на 10 км.

В горах Аляски одновременно пульсирует несколько ледников, но многие из подвижек неизвестны людям. Разрывы, торошения льда, разломы и ледопады — типичный облик поверхности пульсирующего ледника.

Много пульсирующих ледников на Шпицбергене. Начиная с 1870 г., когда за ледниками здесь начались более или менее регулярные наблюдения, отмечено 72 случая резких подвижек у 54 ледников. Конечно, это далеко не полная картина, так как наблюдения на протяжении этого столетия носили случайный характер и имели значительные интервалы. Тем не менее, подвижки зафиксированы во всех ледниковых районах архипелага, а в некоторых случаях они были грандиозны. Суммарный прирост площади только у трех ледников — Негри, Стоне и Бросвель — составил около 2% общей площади оледенения Шпицбергена. При этом переместилась масса льда, примерно равная 170 км² — 4% объема оледенения архипелага. Наступление фронтов этих ледников составили 12, 15 и 20 км.

Недавнюю подвижку шпицбергенского ледника Фритьоф удалось исследовать ученым из Института географии РАН летом 1997 г. Подвижка ледника произошла в 1996–1997 гг., но уже весной 1998 г. в его краевой части были отмечены накопление льда и формирование активного фронта. К июлю 1997 г. фронт ледника наступил но сравнению с 1988 г. на 1,9–2,6 км, а его площадь увеличилась на 4,2–4,5 км². В результате подвижки поверхность нижней части ледника повысилась, а верхней части — понизилась, т. е. произошло перераспределение массы льда. Скорость движения ледника в июле 1997 г. достигала 1,5–3,2 м/сут и наибольшей была в плавучей части. Скорость движения льда увеличивалась с ростом циклонической активности, скорости ветра и подъемом уровня моря.

В Исландии известно более 10 пульсирующих ледников. Не менее 40% площади крупнейшей ледниковой шапки — Ватнайёкюдля — подвержено резким подвижкам, причем зачастую они происходят синхронно у нескольких ледников. Особенно известен своими быстрыми наступлениями с упомянутой шапки выводной ледник Бруарйёкюдль. Его пульсации отмечены в 1625, 1720, 1810, 1890 гг. Последняя подвижка произошла зимой 1963/64 г. 20 августа 1963 г. увеличился сток с ледника, вода в ледниковой речке стала мутно-коричневой. Поверхность льда стала дробиться на столбчатые блоки, напоминающие базальтовые глыбы. В начале октябре шум с ледника был слышен за 50 км, а во второй половине октября ледниковый фронт начал быстрое продвижение вперед. Через месяц фронт продвинулся на 3 км, а к началу января 1964 г. еще на 8 км; в среднем 5 м/ч — такова была стремительность наступления ледника, сопровождавшаяся дроблением все большей массы льда и паводками на ледниковой реке.

В истории Эцтальских Альп были известны четыре подвижки ледника Фернагтфернер: в 1599, 1678, 1772 и 1843 гг. Каждый раз ледник продвигался на 2 км, подпруживал реку Рофон, в результате чего возникало ледниково-подпрудное озеро объемом до 10 млн м³, прорыв которого приводил к катастрофическим последствиям. Резкие наступления ледника происходили каждые 70–90 лет. Очередная подвижка должна была случиться в 20-х годах прошлого столетия, но она не произошла (лишь немного увеличились скорости движения льда), очевидно, из-за деградации оледенения, показателем чего стало общее отступание ледников, последовавшее с конца XIX в.

Широко известны пульсации ледников в Каракоруме. Здесь подвижкам подвержены ледники длиной 10–25 км, в питании которых главную роль играют обвалы лавинного снега. Это обычно довольно крутые ледники с языками, заваленными моренным материалом. Крупная подвижка ледников произошла в Каракоруме в 1953 г. В конце марта в верховьях долины, упирающейся в заполненные снегом и льдом цирки южного склона горного массива Харамош (7397 м), вдруг ожили сразу три ледника. 21 марта они начали выносить в долину огромные массы льда и, слившись в единый поток — ледник Кутиях, заполнили льдом долину во всю ее ширину — около 3 км. Этот ледник двигался вниз, ломая деревья и переворачивая огромные глыбы. В отдельные дни он шел со скоростью 5,5 м/ч. За три месяца ледник продвинулся вниз по долине на 12 км и лишь к середине июня успокоился. Затем этот громадный язык начал медленно таять и постепенно отступать к исходным рубежам.

Все больше и больше пульсирующих ледников открывают в горах Средней Азии. В середине 60-х годов крупная гляциологическая станция была построена рядом с ледником Абрамова в Алайском хребте. Прошло всего несколько лет наблюдений, и вот в 1972 г. скорость движения ледника стала нарастать и к концу года была уже на порядок больше обычной. Конец ледника быстро пошел вперед, разрушая водомерные посты и другие сооружения, оказавшиеся на его пути. Некогда ровная поверхность льда вздыбилась глыбами, а на месте тракторной дороги на леднике возник лабиринт трещин и ледопадов. За год конец ледника продвинулся на 420 м.

Есть в Заилийском Алатау сложно-долинный ледник Шокальского, состоящий из трех ветвей. В 1962–1967 гг. произошла подвижка его правой ветви: поверхность льда в ее верхней части понизилась на 10–15 м, а на языке стала на 50 м выше, конец языка удлинился на 150 м. В 1968–1973 гг. активизировалась левая ветвь: ледниковый язык стал толще, скорость движения льда возросла на порядок. Цикл пульсаций каждой из ветвей, как выяснилось, равен 20–24 годам.

Много переполоха наделал в 1974 г. ледник Дидаль на хребте Петра Первого. Небольшой, по памирским масштабам, площадью 1,6 км², длиной 4,8 км ледник начал быстро двигаться в июле, удлинился на 700 м, а 1 августа произошел обвал, когда 600-метровый массив льда был вынесен на 1,5 км. Не прошло и двух недель, как новый, еще более грандиозный ледяной обвал породил водно-ледовый поток, перенесший лед на 3 км. Произошло то же самое, что и на кавказском леднике Колка в 1902 г.

Местные жители рассказали, что похожий обвал ледника Дидаль случился в 1939 г. А еще в 1897 г. в этих местах путешествовал известный русский ботаник В. И. Липский. Поднявшись на один из перевалов, он записал: «Я увидел к западу от пика Каудаль как бы спускающуюся вниз лавину темного цвета... Общее впечатление было такое, как будто тут был ледник с сильно неровной поверхностью». По-видимому, В. И. Липский зафиксировал следы тогдашней подвижки ледника. Таким образом, период пульсаций ледника Дидаль составляет около 40 лет.

На Памире встречаются долины, где большинство ледников оказываются пульсирующими. Такова долина реки Сугран, в которой подвижка главного ледника отмечена в 1981 г., а 20 годами раньше ледник Шини-Бини наступал в 1959–1960 гг.

Большой интерес представляет группа пульсирующих ледников в верховьях р. Сауксай (бассейн р. Муксу), южнее пика Ленина в Заалайском хребте. С 1972 по 1977 год здесь почти одновременно произошли подвижки крупных сложно-долинных ледников Вали, Дзержинского и Малый Саукдара. Их активные стадии не были синхронными; в то время как ледник Вали наступал, ледники Дзержинского и Малый Саукдара уже прошли кульминационную точку и вступили в фазу деградации. Продолжительность активной стадии у них также была неодинакова: у ледника Малый Саукдара около 3,5 лет, у ледника Дзержинского около 4 лет и у ледника Вали около 2 лет. Общий прирост площади у всех трех ледников составил 3,3 км², или 6% первоначальной, а суммарный выброс льда в долину р. Сауксай — 220 млн м³.

Наиболее известным и одним из хорошо изученных пульсирующих ледников стал ледник Медвежий, спускающийся с западного склона самого высокого на Памире хребта Академии Наук. Он расположен по соседству с ледником Федченко и имеет смыкающуюся с ним область питания на высотах 4700–5500 м над ур. моря в нескольких цирках. Образующийся здесь лед имеет только один выход — в долину реки Хирсдары, куда он выливается узким семикилометровым языком, спускающимся до высоты 3000 м. Ледник Медвежий обычно движется со скоростью 200–400 м/год, т. е. проходит не более 1 м/сут.

В апреле 1963 г. скорость ледника внезапно возросла более чем в 100 раз. Теперь лед проходил за сутки до 100 м и быстро продвигался вниз по долине. Чуть больше месяца понадобилось леднику, чтобы удлинить свой язык почти на 2 км. Он перегородил боковую долину реки Абдукагор, здесь образовалось озеро, достигшее глубины 80 м. В середине июня под напором воды ледяная плотина начала разрушаться, а вскоре вода прорвала ледяную перемычку и устремилась вниз по реке Ванч.

Пример прогнозирования поведения ледника. Подвижка ледника Медвежьего стала толчком к изучению в Советском Союзе пульсирующих ледников. Специальная экспедиция, начиная с 1963 г., выезжала на ледник и вела там обстоятельные наблюдения, результаты которых легли в основу прогноза следующей подвижки ледника.

Прогноз базировался на детальных измерениях скорости движения, баланса массы и изменений высоты поверхности в разных частях ледника на протяжении ряда лет. Было выяснено, что подвижка ледника начинается после восстановления его формы, которую он имел до предшествующей подвижки, и достижения фронтом активизации нижней части конца ледника. Благодаря нескольким стереофотограмметрическим съемкам удалось предсказать время и масштаб следующей подвижки, действительно произошедшей летом 1973 г. Это был первый в мире научный прогноз ледникового бедствия. Весной 1973 г. ледник Медвежий снова пошел вперед и примерно через два месяца удлинил свой язык на 1,8 км, перекрыв все остатки подвижки десятилетней давности. Снова была подпружена долина реки Абдукагор, дважды возникало за ледниковым барьером озеро, и дважды оно прорывалось. Несмотря на высокий паводок на реке Ванч, больших разрушений не было — сказалось предупреждение ученых. Исследования пульсирующих ледников в 60-х и 70-х годах, и в особенности работы на леднике Медвежьем, принесли первые научные сведения о строении и природе таких ледников. Выяснилось, что пульсации на одном и том же леднике повторяются через примерно равные промежутки времени, если внешние условия не меняются. На разных же ледниках даже в сходных географических условиях периодичность пульсаций может быть самой различной. Она колеблется от нескольких до 100 лет; например, ледник Медвежий пульсирует каждые 9–17 лет (по косвенным сведениям и сообщениям местных жителей, ледник наступал в 1937, 1951 гг., по данным прямых наблюдений — в 1963, 1972 и 1989 гг.), а ледник Колка — примерно через 65–70 лет (1835. 1902, 1970 гг.).

Время от завершения одной из подвижек пульсирующего ледника до завершения последующей называют периодом пульсации. Он слагается из двух основных стадий: подвижки и восстановления. В стадию подвижки происходит разрядка напряжений, накопившихся на леднике за предшествующую ей стадию восстановления. Ледник растрескивается, скорость движения увеличивается на один-два порядка и более, что приводит к быстрому перемещению масс льда из верховий ледника в его среднюю зону и низовья. При этом поверхность ледника в верховьях пульсирующей части понижается, а в низовьях повышается; конец ледника продвигается вперед. По завершении подвижки наступает стадия восстановления, когда накапливаются массы льда в верховьях пульсирующей части ледника, и постепенно продвигается вниз фронт активизирующейся части.

В стадию подвижки пульсирующая часть ледника или весь ледник, если пульсация захватывает его целиком, делится на две зоны: оттока и выноса. В стадию восстановления ледник также делится на две части — зону активизации и зону деградации, в которых происходят противоположные изменения. В то время как в зоне активизации идет накопление льда и увеличивается скорость движения, в зоне деградации, лишенной подтока льда из области питания, лед стаивает и разрушается. Обе эти зоны разделяет фронт активизации, постепенно продвигающийся вниз по леднику. По месту положения на леднике и скорости его перемещения можно приближенно прогнозировать время начала очередной подвижки ледника.

Остается открытым вопрос, где граница между «нормальными» и пульсирующими ледниками и не может ли обычный ледник при определенных условиях превратиться в пульсирующий. Во всяком случае, далеко не всегда активизация достигает конца ледника и приводит к его продвижению. Но она воздействует на структуру и режим всего ледника: ускоряется движение льда, образуются трещины, которые заполняются моренным материалом, остаются свежие моренные отложения.

Общей причиной ледниковых подвижек служит накопление льда в условиях, когда расход его затруднен узостью долины, моренным покровом, взаимным подпруживанием основного ствола и боковых притоков и т. п. Такое накопление создает условия неустойчивости, вызывающие сток льда: большие сколы, разогрев льда с выделением воды в процессе внутреннего таяния, появление водной и водно-глинистой смазки на ложе и сколах. Однако прямые наблюдения за изменением механизма движения в момент начала подвижки пока единичны, и причины ледниковых пульсаций до конца еще не выяснены.

В начале века причиной резких подвижек ледников считали землетрясения. Такая гипотеза возникла после серии подземных толчков на Аляске в сентябре 1899 г., приведших к массовому сходу лавин в областях питания ледников. Казалось, что землетрясение вызвало ряд продвижений ледников, но ледниковые подвижки были известны на Аляске и до 1899 г. Случай проверить эту гипотезу представился в 1964 г. 27 марта на Аляске произошло землетрясение силой 8,4–8,6 баллов с эпицентром в ледниковой зоне. На языки и в области питания многих ледников сошли огромные снежные лавины, на некоторых ледниках лавинные отложения толщиной 1–3 м покрыли до половины всей их площади. Языки ледников оказались разбиты трещинами, глыбы льда на ледопадах сдвинулись и заняли другое положение, от плавучих языков ледников в некоторых местах откололись айсберги. Но уже через несколько недель режим аляскинских ледников пришел в норму, ни одного продвижения конца ледника в результате этого землетрясения не отмечено.

В чем же причина ледниковых подвижек и каков их механизм? Ясно, что ускорение движения ледника связано с переходом через какое-то критическое состояние, время от времени возникающее в леднике. В настоящее время существует ряд гипотез, пытающихся объяснить механизм пульсаций ледников.

Резкое увеличение скорости движения ледника происходит либо за счет увеличения движущих сил, либо, более вероятно, за счет ослабления сил трения как внутри ледника, так и на его ложе. Оба эти процесса связаны между собой. Скорость течения льда резко возрастает после преодоления некоторой предельной нагрузки, возникающей, в частности, в результате повышенного накопления массы в области питания в течение ряда лет. Замечено, что величина накопления снега между подвижками приблизительно одинаковая, а в результате большего накопления ледник при подвижке продвигается дальше. Подвижки ледников происходят, обычно, в результате отложения за спокойный период слоя снега в 25–50 м, это дает превышение критической мощности ледника и вызывает быстрое скольжение его по слою водной смазки. Дело в том, что чем толще становится ледник, тем труднее потоку холода, идущему сверху, достигнуть нижней границы льда, в то время как поток тепла из недр Земли остается неизменным. Затем в результате подвижки толщина ледника уменьшается, и на дне его вновь возникает отрицательная температура, что приводит к замедлению движения.

Одним из факторов увеличения скольжения ледника по ложу служит образование пленки жидкой воды. Наибольшее сопротивление движению льда оказывают мелкие — порядка нескольких сантиметров — препятствия на дне, и, соответственно, характер движения меняется, когда на ложе появляется водная пленка, равная по толщине размерам этих препятствий.

Ускорение движения льда может объясняться появлением пустот между льдом и ложем, заполняемых водой, которая находится там под большим давлением. Лед передвигается над выступами и неровностями ложа благодаря таянию и повторному замерзанию талой воды, пластическим деформациям и образованию над выступами ложа пустот в теле ледника.

Подвижки кажутся возможными даже у ледников, у которых в стадии покоя нет проскальзывания льда по ложу, и отсутствует водная смазка на дне. В этом случае подвижки вызываются спецификой механических свойств льда в стадии прогрессивной ползучести, чему способствуют три условия: крутой участок на леднике, где создаются условия для перехода льда в стадию прогрессивной ползучести; относительно пологий участок ложа вблизи конца ледника, препятствующий стеканию льда ниже по склону; достаточно интенсивное поступление льда из области питания на пологий участок в конце ледника, что приводит к увеличению толщины ледника до некоторой критической величины, при которой возникают напряжения сдвига, способные вызвать прогрессивную ползучесть и нарушить однородность льда.

Резким подвижкам могут быть подвержены и холодные ледники. Стационарное состояние внутри них существует лишь при определенных условиях, отражающих механические и теплофизические свойства льда и геометрию ложа. В иных условиях происходит резкий нестационарный разогрев льда. Температура на ложе достигает точки плавления и из-за скачкообразного уменьшения трения начинается подвижка холодного ледника.

Подвижки пульсирующих ледников могут объясняться характером процессов на ледниковом ложе. Если обычные колебания ледников вызываются изменениями температурного режима, подледного таяния и стока, то к ледниковым подвижкам приводит резкое уменьшение сил сухого трения, когда их величину превышает напряжение сдвига благодаря поднятию моренного материала со дна по плоскостям надвигов.

Приведенные гипотезы по-разному объясняют механизм пульсаций ледников. Не исключено, что в различных условиях могут действовать разные из названных здесь механизмов, как по отдельности, так и в сочетании друг с другом. Для их доказательств нужны конкретные наблюдения на пульсирующих ледниках во время подвижек, которых все еще очень мало. Пока комплекс таких работ был выполнен на леднике Варигейтид на Аляске.

Подвижки ледника Варигейтид зафиксированы в 1906, 1926, 1947, 1964 и в 1982–1983 гг. с частотой около 20 лет. Детальные наблюдения начаты в 1973 г. Они показали постепенное увеличение сначала летней, а потом и зимней скоростей движения ледника. В 1978–1981 гг. каждое лето наблюдалось по 4–5 микроподвижек, при которых скорость движения в верхней части ледника за 1–2 часа увеличивалась с 0,4 до 3 м/сут, и этот пик скоростей смещался вниз по леднику на 400 м за час. Он сопровождался резким повышением уровня воды в скважинах. Подвижка ледника началась в январе 1982 г. и сопровождалась ростом льдотрясений. В июне 1982 г. скорость движения возросла до 10 см/сут, затем она упала вдвое, а в октябре 1982 г. снова увеличилась.

Эта центральная фаза подвижки длилась до середины июля 1983 г. В верхней части ледника скорость движения возросла до 15 м/сут, а в нижней — до 50 м/сут. В результате перемещения льда поверхность ледника в области питания понизилась на 50 м, а на языке возросла на 100 м. Давление воды в скважинах во время подвижки было близко к давлению льда и нередко превосходило его. Расход воды из-под ледника заметно увеличивался при падении скорости ледника. Очевидно, в развитии подвижки существенную роль играла перестройка системы подледного стока.

О мониторинге пульсирующих ледников. Резкие подвижки горных ледников привлекают к себе все более пристальное внимание. Увеличение скорости движения льда в стадию подвижки деформирует тело ледника и существенно меняет его морфологический облик. На этом основано дешифрирование фотоснимков, сделанных с воздуха или из космоса.

К числу общих признаков активизации ледников и их подвижек относятся: изменения их очертаний, каплевидная форма языка, называемая иногда «лапой», краевые разломы и зоны дробления льда у склона долины, появление на ледниковой поверхности большого количества трещин, надвигание языков ледников на другие ледники и склоны, образование ледниково-подпрудных озер. В кульминационную фазу подвижки конечная часть ледникового языка представляет собой хаотическое нагромождение ледяных блоков. Характерно также изменение рисунка поверхностных морен — их смещение, изгибы, образование характерных петель.

Все эти черты хорошо видны на снимках. Особую ценность для выявления пульсирующих ледников и изучения их режима приобретают повторные космические фотоснимки в сочетании с аэро- и наземными наблюдениями. Первый опыт таких работ был выполнен, в качестве полигона взяты бассейны рек Муксу и Обихингоу на Памире, где многие ледники наступали в 1972–1977 гг. Использовались космические снимки, полученные во время полетов пилотируемых кораблей и орбитальных станций в 1973–1978 гг.

В 1977–1980 гг. визуальные наблюдения за пульсирующими ледниками были включены в программу работ орбитальной станции «Салют-6». В период полета космонавты наблюдали на Памире деградирующий язык ледника Медвежьего после его подвижки в 1973 г. Они отметили расчленение нижней, продвинувшейся части ледника, перегородившего реку Абдукагор, путь движения воды из подпруженного ледниковым языком озера и полное исчезновение озера к лету 1978 г.

В конце 1977 г. с борта станции «Салют-6» были выполнены уникальные наблюдения за динамикой ледников в крупнейшем массиве внеполярного оледенения — на Южном Патагонском ледниковом плато. Интересные результаты принесли наблюдения за ледником О’Хиггинс, стекающим с этого плато на восток к озеру Сан-Мартин. С 1935 по 1963 год ледник отступил на 8 км. 22 декабря 1977 г. экипаж станции обратил внимание на то, что нижняя часть ледникового языка, спускающегося в озеро, отделена от основного ствола узкой полосой воды. Через несколько дней в ослабленном месте откололось обширное ледниковое поле площадью более 12 км². 30 декабря этот айсберг был отнесен ветром и резко деформирован, а 1 января 1978 г. разрушился на сотни обломков. 10 марта на поверхности озера сохранялось лишь несколько небольших айсбергов. Таким образом, космонавтам удалось зафиксировать рождение грандиозного айсберга после подвижки крупного горного ледника и оценить быстроту его распада.

Широкое использование аэрокосмических материалов гляциологами США и России уже дало возможность составить схемы пульсирующих ледников в горах Запада США, на Аляске, в Центральном Каракоруме и на Памире. А недавно вышел в свет первый каталог пульсирующих ледников Памира — явных в последнее время и с признаками подвижек в прошлом. Каталогизация всего крупного региона стала возможной лишь благодаря отечественным космическим съемкам 1972–1991 гг. на Памире.

В результате скрупулезного анализа обнаружено 612 нестабильных ледников — дендритовых и сложных долинных без деления их на потоки, а также простых ледников, в том числе 51 ледник с зафиксированными крупными подвижками, 215 ледников, имеющих комплекс признаков, свидетельствующих об их пульсационном режиме в настоящее время или в недавнем прошлом, и 346 ледников, имеющих признаки давних подвижек или отдельные признаки современной нестабильности.

После завершения ледниковой подвижки большие массы льда оказываются на низких уровнях долины, где они перестают двигаться и превращаются в мертвые льды. Толщина таких льдов может достигать нескольких десятков метров. Сверху их нередко прикрывает мощный моренный чехол, затрудняющий таяние льда. Поэтому мертвые льды многие годы лежат в долине, постепенно разрушаясь и стаивая. Чаще всего омертвевшая часть ледника отделяется от активного льда, рассекается водными потоками на отдельные массивы, которые постепенно исчезают под действием жаркого солнца и водных потоков.

В других случаях мертвые льды перекрываются моренными отложениями и в погребенном состоянии могут существовать десятилетия и столетия. Количество моренного материала в ледниковой долине зависит от активности ледника. Чем быстрее движется лед, тем больше он выносит каменных обломков к концу ледника, которые затем размываются текущими водами.

Обилие обломочного материала у конца ледника зависит и от размеров ежегодного стока талых вод. Если от концов относительно маловодных ледников река уносит до трети ежегодно накапливающихся обломков, то от многоводных — до 90%. Это ведет к тому, что у ледников с малым стоком почти всегда — и в периоды их наступления и отступания — мы находим обширные поля моренных отложений, служащих потенциальными источниками схода селей. Конечно, возникновение селей связано не только с ледниками, но самые разрушительные случаются в результате ледниковых подвижек.

Сели — это быстро движущиеся потоки, в которых, помимо воды, участвует и твердая фракция — камни, мелкозем, лед, Они часто образуются после дождей и особенно ливней, но наиболее мощные и опасные своим происхождением обязаны снегу и льду. Гляциальные сели могут возникать от прорыва ледниково-подпрудных и моренных озер, либо от сброса воды, накопленной внутри ледника. Они также формируются, когда сползают и обрушиваются накопления морен или срываются фирново-ледяные массы.

Для защиты от селей Алма-Аты, где постоянно существует селевая опасность, в 1960-х годах в урочище Медео была построена плотина высотой около 100 м. Не прошло и нескольких лет, как новые грозные события доказали своевременность ее постройки. Жаркий июнь 1973 г. привел к быстрому таянию снега в горах, переполнились приледниковые озера, перемычка одного из них не выдержала, и вниз по Малой Алматинке понесся бурный селевой поток, по пути все больше набирая силу. За два часа, в течение которых сель пронесся по всей долине, он углубил ее на 15–20 м. Четыре миллиона кубометров воды и камней принес сель к плотине, и вся эта масса осела в резервуаре перед ней. Город был предохранен от стихии.

Гляциальные сели неодинаковы по своей природе. Можно выделить три их типа. Первый тип — грязекаменные потоки, образующиеся при размыве молодых моренных отложений с ледяными ядрами внутри. Такие сели — результат сильного таяния ледников и ливней, размывающих ледово-моренные перемычки между отдельными полостями с водой. Вероятность таких селей возрастает по мере отступания ледников, оставляющих после себя значительные массы мертвого льда, прикрытого моренными отложениями. Сели такого генезиса характерны сейчас для многих горно-ледниковых районов, к ним принадлежат и опасные малоалматинские сели, которые теперь останавливает гигантская плотина в урочище Медео.

Второй тип — это водоснежныс потоки, когда с ледниковых языков или горных склонов соскальзывают значительные массы пропитанного водой снега. Для их формирования нужны совсем незначительные уклоны — всего 2–7°. При одновременном, интенсивном таянии больших масс снега или сильном дожде в период снеготаяния в движение приходят обширные снежные массивы. Объем и мощность водоснежного потока вниз по течению быстро нарастают, а путь может достигать десятков километров. Такие сели часто сходят на арктических островах и в субполярных горных районах, и опасны они не меньше, чем грязекаменные потоки.

Но опаснее всего третий тип — водно-ледово-каменные потоки. Они возникают при обвале ледниковых языков во время их подвижек, как это имело место при подвижках кавказского ледника Колка в 1902 г. и памирского ледника Дидаль в 1974 г. К таким же селям могут привести и прорывы ледниково-подпрудных озер, что неоднократно наблюдалось на леднике Медвежьем. Водно-ледово-каменные потоки, сопровождающие ледниковые подвижки, могут достигать колоссальных размеров. Расход небольшой речки внезапно увеличивается до тысяч кубометров в секунду, а в узких местах уровень реки поднимается на десятки метров.

После подвижки ледника Колка в 1969 г. специалисты обратили самое серьезное внимание на возможность возникновения катастрофических селей. На леднике была организована оперативная служба наблюдения за формированием паводка. В результате подвижки внутри раздробленного ледника скапливались большие объемы жидкой воды, грозящие прорывом из-за неустойчивости всей системы (ведь лед легче воды). Рассчитав водный баланс ледника и ледникового бассейна, удалось определить распространение и трансформацию селя для случаев максимального и нормального поступления воды в бассейн ледника. В период наибольшей угрозы селя, с мая по октябрь 1970 г., непрерывно подсчитывали водный баланс в бассейне ледника Колка, чтобы выявить опасное накопление воды. Каждые десять дней выпускали бюллетени о степени угрозы наводнения и селей. К счастью, гидрометеорологические условия в ту пору сложились благоприятно, и катастрофического паводка не произошло.

Оперативная работа в 1970 г. в бассейне ледника Колка была первым в мире успешным опытом текущего прогноза инициальных селей. Теперь постоянная служба наблюдений и предупреждения селей существует в Казахстане, она входит в комплекс мероприятий по предотвращению стихийных бедствий в районе Алма-Аты.

Подвижки пульсирующих ледников представляют собой удивительный феномен природы, это явление, по-видимому, свойственно и крупным ледниковым покровам, а, следовательно, может играть заметную роль в эволюции нашей планеты.

Библиография

Десинов Л. В. Активизация ледников в бассейне реки Обихингоу на Памире // МГИХО. 1977. Вып. 29

Десинов Л. В. Наблюдение за подвижками ледников из космоса // Изв. АН СССР. Серия географ. 1978. № 1

Десинов Л. В., Котляков В. М. и др. Инструкция по составлению «Каталога пульсирующих ледников СССР» // МГИХО. 1982. Вып. 44

Десинов Л. В. Последние подвижки ледников Бырс и Музгазы // МГИХО. 1984. Вып. 47 и 50

Десинов Л. В. Карта и пульсирующие ледники Памира. Карта и пульсирующие ледники Каракорума / Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М., 1997

Десинов Л. В. Катастрофа в Геналдонской долине // Наука в России. 2003. № 4

Котляков В. М., Кренке А. Н. Роль снежного покрова и ледников в глобальных моделях климата // Изв. АН СССР. Сер. географ. 1982. № 1

Котляков В. М. Льды, любовь и гипотезы: Избранные сочинения. Кн. 4. М., 2001

Котляков В. М. В мире льда и снега: Избранные сочинения. Кн. 5. М., 2002

Осипова Г. Б., Цветков Д. Г., Бондарева О. А. и др. Возможности аэротопографического мониторинга пульсирующих ледников (на примере ледника Медвежьего, Западный Памир) // Материалы гляциологических исследований. М., 1990. Вып. 68.

Рототаев К. П., Ходаков В. Г., Кренке А. Н. Исследование пульсирующего ледника Колка. М., 1983

Тема № 307

Эфир 16.10.2003

Хронометраж 44:44

www.ntv.ru

Сайт управляется системой uCoz