Леонид Серебрянный - Ледники в горах

Аккумуляция и абляция значительно изменяются во времени и пространстве, и разница в ходе данных процессов выражает удельный баланс массы ледника в точке измерений. Для перехода к чистому удельному балансу массы эту величину выражают кумулятивно. В качестве примера сошлемся на детальные наблюдения за балансом, проведенные на леднике Марух В. М. Меншутиным (рис. 2). Анализ результатов измерений величины баланса массы позволяет судить о динамическом состоянии ледников и о гляциоклиматических условиях их существования.

Следует подчеркнуть, что измерения баланса массы ледников, проведенные во многих районах северного полушария, привели к выводу о последовательном сокращении размеров оледенения в нынешнем столетии и особенно за последние десятилетия. Это заключение хорошо согласуется с тенденциями современных изменений климата.

Рис. 2. Режим ледника Марух (Большой Кавказ) в 1967 г.

а — динамика снеговой линии; б — аккумуляция снега; в — абляция; г — удельный баланс массы

На изменение баланса массы в первую очередь влияют два климатических показателя: осадки и температура. Прохладное лето, к примеру, может привести к положительному балансу за счет уменьшения абляции. К аналогичному эффекту приводит увеличение количества твердых осадков в гляциально-нивальной зоне. Естественно, что наиболее благоприятные климатические условия для существования ледников соответствуют периодам с обильными снегопадами и прохладным сезоном абляции. Действительно, длительные наблюдения за балансом массы ледников в разных горных районах подтвердили, что при устойчивом положительном значении данного параметра пополняются запасы льда. При этом увеличивается скорость его движения и разрастаются ледники.

Рост размеров ледников продолжается до тех пор, пока вновь не установится равновесие между абляцией и аккумуляцией. В горных районах этому способствует расширение области абляции при продвижении концов ледников вниз по долинам. Показательны ледники Центрального Тянь-Шаня, активно наступавшие в 20-х годах нынешнего столетия, когда во всей Средней Азии были зарегистрированы рост увлажненности и понижение летних температур. Некоторые ледники тогда продвинулись вперед на целый километр, а впоследствии снова сильно отступили. Следы значительных климатических колебаний сохранились в виде огромных каменных куч, нагроможденных наступавшими ледниками.

При отрицательном балансе массы ледники утоньшаются и отступают. Само выражение «ледник отступает» может ввести в заблуждение: ни ледник, ни тем более ледниковый покров не могут двигаться вспять. Просто в этих условиях приток льда из области питания не в состоянии восполнить его потерю на языках. Поэтому ледники постоянно сокращаются и в конечном итоге могут даже совсем исчезнуть.

Процессы наступания—отступания ледников четко отражаются на их морфологии и, в частности, на форме концов ледниковых языков. Наступающие ледники с положительным балансом массы имеют крутой, иногда даже почти отвесный фронтальный обрыв. Для отступающих ледников с отрицательным балансом наиболее типичен пологий конец, обычно сильно замусоренный камнями,

И хотя влияние климата на баланс массы и поведение ледников бесспорно, конкретные механизмы реакции ледников на климатические изменения до сих пор слабо выяснены. В том случае, если ледник стационарен, теоретически суммарные величины чистой аккумуляции и абляции должны быть равны. Но в природе эти условия соблюдаются довольно редко. Одна из главных причин такой нестационарности большинства ледников наряду с некорректно проведенными наблюдениями заключается в запаздывании их реакции на климатические изменения. Время запаздывания зависит от размеров ледников. Иными словами, на поведение крупных ледников будут влиять только существенные гляциоклиматические изменения. Более полную информацию об этих изменениях могут предоставить мелкие ледниковые тела. Поэтому теперь гляциологов уже не смущает тот факт, что ледники одного и того же горного массива нередко обнаруживают разные тенденции.

От режима ледников зависит и их геологическая деятельность. Чем больше величина баланса, тем выше темпы аккумуляции и абляции и тем быстрее происходит оборот льда в ледниковой системе.

Поскольку толщина годовых слоев льда связана с интенсивностью осадков, стратификация ледяных кернов приобретает важное значение для реконструкции климатических условий прошлого. Каков же максимальный возраст льда в горных ледниках? Ответ на этот вопрос может дать соотношение ежегодного накопления и таяния с толщиной ледников. Согласно расчетам даже в самых крупных горных ледниках сейчас тает лед, образовавшийся не более тысячи лет назад.

Активные ледники движутся быстрее пассивных и интенсивнее воздействуют на рельеф гор. Чтобы составить количественное представление об активности ледников, можно использовать такой показатель, как изменение величин аккумуляции и абляции на единицу подъема у снеговой линии, т. е. вертикальные градиенты аккумуляции и абляции. Сумма значений градиентов, характеризующая увеличение годового прироста вещества в леднике с высотой, называется энергией оледенения.

Активные ледники с большой энергией оледенения отличаются избытком твердых осадков в области питания, значительным перемещением льда между областями питания и абляции и соответственно производят интенсивную геологическую работу. Такие ледники преимущественно расположены в приморских районах и умеренных широтах: на Кавказе, в Альпах, Исландии, Скандинавии и Новой Зеландии. Менее активны ледники арктических архипелагов, где количество осадков мало и летние температуры редко поднимаются выше нуля. Одной из наиболее эффективных составляющих абляции здесь является откол айсбергов.

На первый взгляд трудно себе представить, что ледники могут двигаться. Очевидно, поэтому долгое время не обращали внимания на столь важный процесс. Первые указания на движение ледников появились в хрониках альпийских селений в конце XVI в., а спустя 100 лет об этом написал исландский ученый Т. Вигалин. Однако лишь после путешествия О. Соссюра по Альпам в конце XVIII в. движению ледников стали придавать важное значение.

Как бы в подтверждение правоты заключений О. Соссюра лестница, оставленная им в 1788 г. на леднике Мер-де-Глас у подножия горы Черная Игла, спустя 44 года была найдена в нижней части ледника; за это время она переместилась почти на 4 км. Первые натурные эксперименты по изучению движения ледников провел Г. Хюги, который построил в 1827 г. хижину на Унтераарском леднике и установил, что она постепенно смещается относительно своего первоначального положения вниз по леднику со скоростью 102 м/год. За 14 лет хижина «проехала» вместе с ледником 1428 м. Более детальные наблюдения за процессами движения были позднее проведены на том же леднике Л. Агассисом, на леднике Мер-де-Глас Дж. Форбсом и на леднике Пастерце братьями Шлагинтвейт.

Рис. 3. Схема движения ледника Марух с 1 июня по 20 сентября 1967 г.

С этого, собственно, и началась эпоха точных инструментальных наблюдений за динамикой ледников, которые проведены практически во всех областях горного оледенения. В результате накоплен громадный материал, дающий довольно полное представление о мобильности ледников. Скорость движения льда колеблется от нескольких метров в год у небольших каровых ледничков до 700—1000 м/год у сложнодолинных ледников. Иными словами, скорость движения этих природных потоков льда совсем невелика и ее можно сопоставить с темпами передвижения улитки.

В продольном направлении на поверхности ледников скорость постепенно растет от верховий ледников к месту наибольшей мощности льда в районе фирновой линии, а затем постепенно убывает к концу ледникового языка. Четкое представление о движении поверхностных слоев льда на леднике Марух дает схема О. Н. Виноградова и И. С. Гарелика (рис. 3). Хотя ледники в целом перемещаются медленнее, чем реки, отдельные потоки льда, как и струи воды в реках, способны двигаться с разной скоростью. За счет трения льда о борта и дно трога движение замедляется, и соответственно самая большая скорость движения наблюдается в осевой части ледника.

В вертикальном профиле скорость увеличивается от ложа к поверхности ледников по параболическому закону: интенсивно вблизи ложа и медленно у поверхности.

Относительно недавно выяснилось, что вектор скорости движения ледников только в первом приближении параллелен ложу и поверхности. В области питания вектор скорости отклоняется вниз и соответственно линии тока льда входят внутрь ледника. В области абляции вектор направлен вверх от ложа и линии тока выходят вверх к поверхности ледника, поставляя лед для абляции. Вместе с этим льдом на поверхности ледниковых языков появляются разнообразные предметы, некогда захороненные под снегом в области питания. Тем самым подтверждаются представления горцев, что ледник сам выталкивает из своего чрева все инородные предметы.