Глава 4 гидрология ледников

Скопления природного снега и льда на Земле весьма разнообразныСогласно Атласу снежно-ледовых ресур­сов мира (1997), формы природного снега и льда под­разделяются на:

атмосферные (снег, иней, град, гололед); наземные:

многолетние (ледники, многолетие налет и снежники); сезонные (снежный покров, обычные наледи); плавучие:

многолетние (паковые льды, айсберги); сезонные (морские льды, озерные и речные льды); подземные (многолетние подземные льды).

Среди перечисленных видов скопления снега и льда главное место занимают многолетние наземные льды — ледники. Ледник — это масса фирна и льда, образовавшаяся путем длительного накопления и преобразования твердых атмос­ферных осадков и обладающая собственным движением. Множество ледников, объединенных общими связями с окружающей средой и внутренними взаимосвязями и свой­ствами, образуют оледенение, или ледниковую систему. Ледники Земли играют важную роль в природных про­цессах. Являясь аккумулятором больших объемов вод, лед­ники участвуют в круговороте воды в природе и оказыва­ют существенное влияние на многие процессы на зем­ном шаре (тепловой баланс планеты, температуру и со­леность вод океана, сток горных рек и т. д.).

1. Происхождение ледников и их распространение на земном шаре

В холодный период года на обширных территориях суши идет накопление твердых атмосферных осадков — снега. В теплый период года на большей части территории снег растаивает. В каждый момент

¹ При описании природных объектов и процессов, а также методов исследова­ний, связанных со снегом и льдом, обычно применяют следующую терминологию. Снежным и ледяным называют объекты, состоящие из снега и льда (например, снеж­ный покров, снежный занос; ледяной покров, ледяной затор, ледяные иглы). Для характеристики понятий, имеющих отношение к снегу и льду, используют термины снеговой и ледовый (например, снеговой баланс, снеговая линия; ледовые ресурсы, ледовая переправа, ледовая разведка, ледовые явления).

времени можно найти границу между поверхностью, покрытой снегом, и поверхностью, где снега нет. Эта граница называется сезонной снеговой линией. Естественно, что в течение года эта линия смещается в пространстве: в холодный период года на равнинах в сторону низких широт, а в горах — вниз по склонам, в теплый период года на равнинах — в сторону высоких широт, а в горах — вверх по склонам, причем в Северном и Южном полушариях — асинхронно.

Среднее положение снеговой линии называется климатической снеговой линией. Выше ее в среднем за год снега может накапли­ваться больше, чем растаять или испариться, ниже весь выпавший за зиму снег летом должен полностью растаять. Выше климатиче­ской снеговой линии наблюдается положительный снеговой баланс, ниже — отрицательный снеговой баланс, на самой линии — нулевой снеговой баланс.

Часть тропосферы, расположенную выше климатической снего­вой линии, в пределах которой снеговой баланс положительный и происходит накопление твердых атмосферных осадков, называют хионосферой.

Высотное положение климатической снеговой линии определя­ется климатическими условиями. Наинизшее положение она зани­мает в полярных районах, опускаясь в Антарктике до уровня моря, наивысшее — в субтропиках (до 6500 м), где наиболее высока тем­пература воздуха и отмечаются недостаток атмосферных осадков и повышенная сухость воздуха. В Южном полушарии, где климат более морской и выпадает больше осадков, климатическая снеговая линия расположена ниже, чем в Северном полушарии (рис. 4.1).

Если в том или ином районе земная поверхность имеет высоты, превышающие высоту климатической снеговой линии, то именно здесь накопление снега приводит к его преобразованию в фирн

Рис. 4.1. Положение климатической снеговой линии (1) на разных широтах вдоль южноамериканских Анд и североамериканских Кордильер (по В. М. Кот­лякову), рельеф земной поверхности (2) и области современною оледенения (3)

и лед и возникает ледник (см. рис. 4.1). Так, выше климатической снеговой линии оказывается вся Антарктида, вершины Анд и Кор­дильер, некоторые горы Аляски, здесь и располагаются ледники. Они также находятся выше климатической снеговой линии, распо­ложенной на Земле Франца-Иосифа на высотах около 100 м, на Шпицбергене около 400—500 м, в Альпах 2500—3000 м, на Кавказе 2700—3800 м, на Памире 4500—5500 м, на Гималаях 4900—6000 м и т. д. На наветренных и потому более влажных и снежных склонах снеговая линия лежит ниже, чем на склонах подветренных.

Таким образом, главная причина существования оледенения — климатическая. Основным условием существования ледников слу­жит положительный снеговой баланс, т. е. преобладание накопле­ния снега над его расходованием, чему способствует большое ко­личество твердых атмосферных осадков и длительный период отри­цательных температур воздуха.

Наиболее благоприятен для образования ледников морской климат с большим количеством осадков и прохладным летом. Су­хой континентальный климат с жарким летом менее благоприятен для образования ледников.

Помимо климатических условий образованию ледников способ­ствуют и условия орографические и геоморфологические: большие высоты, экспозиция склонов (северная в Северном полушарии и юж­ная в Южном), благоприятная ориентация горных хребтов по отно­шению к направлению переноса влажных воздушных масс, плоские или вогнутые формы рельефа. На северных склонах Джунгарского Алатау климатическая снеговая линия расположена, например, на высотах около 3000 м, на южных склонах — на высотах около 3500 м. В центральных частях гор Средней Азии эта линия лежит на вы­сотах 5000—5500 м, в периферийных — на высотах 3000—3600 м.

Накопление снега выше климатической снеговой линии не может продолжаться бесконечно, и он должен каким-то образом «разгру­жаться». Это в горных ледниках происходит благодаря перемеще­нию накапливающихся масс снега и льда ниже снеговой линии (в виде языка ледника) и последующему их таянию и испарению в более теплых условиях, частичному таянию и испарению льда выше снеговой линии, сходу лавин и переноса снега метелями, а на покровных ледниках также и в результате откалывания мас­сивов льда и образования айсбергов.

Линия с нулевым снеговым балансом на теле самого ледника проходит немного ниже, чем климатическая снеговая линия в дан­ном районе Земли. Это может быть объяснено как дополнительным поступлением снега на поверхность ледника путем метелевого и ла­винного переноса, так и охлаждающим влиянием самого ледника.

С многолетним положением снеговой линии на поверхности ледника приблизительно совпадает так называемая фирновая линия, отделяющая поверхность фирна от поверхности льда.

Согласно Атласу снежно-ледовых ресурсов мира (1997) площадь современного оледенения на планете (площадь, занятая многолет­ним льдом и снегом) составляет 16,25 млн км ², или 10,9 % поверх­ности суши (см. табл. 3.1). На долю льдов Антарктиды и Гренлан­дии приходится соответственно 13,94 и 1,80 млн км ², или 9,4 и 1,2 % площади поверхности суши.

Запасы воды во всех ледниках мира составляют 25,78 млн км ³ (это —70,2% объема всех пресных вод на планете) (см. табл. 3.1). На долю льдов Антарктиды и Гренландии приходится 23,29 и 2,36 млн км³ запасов воды, что составляет 90,3 и 9,2% суммар­ных запасов воды в ледниках мира.

Как следует из приведенных цифр, в ледниках Антарктиды и Гренландии вместе содержится 25,66 млн км ³ воды (99,5 % запасов воды во всех ледниках мира, или 69,8 % запасов всех пресных вод).

Сведения о наиболее крупных современных скоплениях много­летнего льда и снега на планете приведены в табл. 4.1. Как следует

Таблица 4.1. Основные области современного оледенения земного шара*

Район	Площадь льда, тыс. км2	Запасы воды в льде, тыс. км3	Средняя толщина льда, м
Гренландия	1803	2365	1460
Исландия	11,75	3,62	340
Шпицберген	34,89	6,79	216
Земля Франца-Иосифа	13,75	2,10	180
Новая Земля	23,64	8,10	380
Северная Земля	18,32	4,70	290
Побережье Аляски	63,31	11,40	200
Запад Канады	27,36	5,21	211
О-ва Восточной Канады	147,0	50,1	370
Скандинавия	2,78	0,27	108
Альпы	2,83	0,12	48
Большой Кавказ в пределах СНГ	1,42	0,07	58
Алтай в пределах России	0,91	0,04	48
Тянь-Шань в пределах СНГ	8,31	0,50	66
Памиро-Алай в пределах СНГ	9,82	0,62	68
Гиндукуш	5,91	0,58	99
Куньлунь	11,64	1,57	150
Каракорум	15,41	2,86	206
Гималаи	26,52	3,70	155
Тибет	8,64	0,79	100
Камчатка	0,87	0,04	48
Южные Анды и Патагония	26,87	12,59	545
Антарктида (материковая часть)	13 943	23 291	—
в том числе сектора: атлантический	4158	6023	1500
индоокеанский	4846	9407	1940
тихоокеанский	4939	7861	1595

* По Атласу снежно-ледовых ресурсов мира (1997).

из этой таблицы, помимо Антарктиды и Гренландии, важными районами современного оледенения являются арктические острова. На долю горных ледников приходится запасов воды значительно меньше (наиболее крупные горные ледники расположены на Аляске, Памире, в Андах). Средняя толщина льда наибольшая в покровных ледниках (ледники Антарктиды, Гренландии, арктических остро­вов). Максимальная толщина льда была измерена в индоокеанском секторе Антарктиды — 4776 м. Толщина льда в горных ледниках значительно меньше.

Общие запасы воды в ледниках России составляют около 15,1 тыс. км³. Самые крупные ледники в нашей стране находятся на островах Новая Земля и Северная Земля. Запасы воды в горных ледниках России невелики.