2. Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников

Роль горных ледников в питании рек в целом невелика. Как отмечалось выше, в среднем на земном шаре величина ежегодного ледникового питания рек составляет 412 км³, т. е. менее 1 % общего объема речного стока, равного 41,7 тыс. км³ в областях внешнего стока и около 1,0 тыс. км³ в областях внутреннего стока. Из фор­мирующегося ежегодно на территории СНГ речного стока объемом около 4500 км³ на долю ледникового питания приходится лишь не более 25 км³, т. е. менее 0,6 %.

Однако у некоторых крупных рек, стекающих с покрытых лед­никами гор, доля ледникового питания может достигать 10—15 %, а у малых рек в непосредственной близости от ледников — и 40— 60%.

Вклад ледникового стока в суммарный сток реки и регулирую­щее влияние ледников на сток тем больше, чем больше относи­тельная площадь оледенения, равная отношению площади, занятой ледниками, к полной площади бассейна реки для данного замыка­ющего створа (рис. 4.5). Благодаря аккумулированным в толщах ледника большим массам воды ледники оказывают регулирующее влияние на речной сток.

М

Qn, %

Рис. 4.5. Зависимость доли ледни­ковой составляющей годового стока (Q„ %) от относительной плошали оле­денения бассейна (по Г. Н. Голубеву): /—Средняя Азия; 2— Кавказ

ноголетнее регулирование стока ледниками заключается в том, что талая вода ледников компенсирует недостаток воды в реках в засушливые годы. Это объясняется не просто водоотдачей ледни­ков в засушливые годы, когда снеговое и дождевое питание рек сокращается, но и усилением этой водоотдачи в периоды с повы­шенной температурой воздуха. Дело в том, что повышенные годо­вые величины температуры воздуха и пониженные годовые количества осадков, как правило, наблюдают­ся одновременно (связь температу­ры и увлажненности, как показали О. А. Дроздов и А. С. Григорьева,— слабая отрицательная). Кроме того, в холодные и влажные периоды снег на поверхности ледника также сдер­живает процесс таяния.

Сезонное изменение стока рек с ледниковым питанием проявляется в усилении таяния ледников в теп­лый, засушливый период года, когда другие источники питания рек исто­щаются. Кроме того, сам ледник с находящимися в нем полостями, заполненными водой, а также его

Рис. 4.6. Типичные гидрографы ледниковых рек (по Г. Н. Голубеву):

а— гидрограф р. Джанкуат на Кавказе в 1969 г. (1— суммарный сток, 2— сток с ледника); 6— паводок на р. Иныльчек 19 сентября — 3 октября 1964 г., сформировавшийся в результате прорыва надледникового оз. Мерцбахера; в —суточные колебания температуры воздуха (3) и расхода воды в бассейне р. Джанкуат 31 июля —4 августа 1970 г. (4— сток с открытого льда, 5—сток из фирновой области, 6— сток с неледниковой части бассейна)

снежно-фирновая толща, содержащая гравитационную воду, явля­ется причиной сдвига максимального стока по отношению к мак­симальной температуре воздуха. Поэтому на реках с ледниковым питанием максимум стока обычно смещается на вторую половину лета (рис. 4.6, а).

Замедленный сток талой воды внутри ледника объясняется малым коэффициентом фильтрации гравитационной воды внутри снежно­фирновой толщи. Этот коэффициент для типичных горных ледни­ков не превышает 5—6 м/сут.

Чем больше площадь ледника, тем больше запаздывание между максимумом температуры воздуха и следующими за ним максиму­мом таяния и временем поступления талой воды в реку. По Г. Н. Го­лубеву, время добегания (т, сут) талой воды с удаленных частей горного ледника к истоку вытекающей из ледника реки связано с площадью ледника (F, км²) зависимостью

I = 3,81g(jF+ 1). (4.6)

В многолетнем регулировании и особенно сезонном изменении речного стока ледниками заключается большое практическое зна­чение ледников.

Так, ледники Средней Азии дают повышенный сток рекам в конце июля — начале августа, когда питание рек талыми водами сезонных снегов уже окончилось, а дождевые осадки невелики. Именно в июле — августе на равнинных участках рек Средней Азии осуществляется основной забор воды на орошение. Поэтому сезон­ное изменение стока ледниками благоприятно сказывается на сель­ском хозяйстве.

Практическое значение ледников, однако, не исчерпывается использованием ледниковых вод для орошения. Эти воды идут также на водоснабжение расположенных в горах и предгорьях городов и населенных пунктов. Использует сток ледниковых рек также гид­роэнергетика.

Весьма своеобразны суточные колебания стока ледниковых рек (рис. 4.6, в). Максимальная температура воздуха в горах обычно отмечается в 13—15 ч, минимальная — в 4—5 ч. Экстремальные значения талого стока со среднегорных долинных ледников не­сколько сдвинуты во времени: максимум наблюдается в 14—17 ч, минимум —в 6—9 ч, на высокогорных ледниках эти сроки насту­пают еще позже; так, с ледника Федченко максимальный сток отмечается в 20—24 ч, минимальный — в 9—12 ч. Сдвиг между изменением в течение суток температуры воздуха и расходом талых вод увеличивается также с увеличением размера ледника.

Температура талой воды вблизи ледников около 0°С, днем в летнее время она обычно не выше 0,4 °С. Талую воду ледников отличает малая минерализация (обычно не более 30—100 мг/л). В воде преобладают ионы НСО^ и Са²⁺, типичные для атмосфер­ных осадков.

Нередко помимо благоприятного влияния на сток (сезонное и многолетнее регулирование) ледники оказывают и неблагоприят­ное воздействие, вызывая редкие, но иногда катастрофические паводки и сели (см. гл. 6). Паводки и сели ледникового происхож­дения возникают вследствие следующих причин: прорыва прилед- никовых озер; прорыва надледниковых озер; прорыва внутриледни- ковых полостей; катастрофического таяния, вызванного извержени­ем вулкана. Наиболее изучены паводки, образующиеся в результате первых двух причин.

Приледниковые озера часто образуются среди гряд конечных морен или в результате подпруживания ледником горной реки (см. гл. 7). Переполнение таких озер водой в период активного

таяния ледника может привести к их прорыву и возникновению паводка и селя. Именно такое явление произошло в бассейне р. Ма­лая Алматинка летом 1976 г., когда прорвалось моренное озеро и в долине реки сформировался катастрофический сель, задержан­ный противоселевой плотиной в урочище Медео. Другим примером может служить р. Абдукагор, периодически подпруживаемая ледни­ком Медвежий на Памире. Прорывы образующегося озера создают мощные паводки на р. Ванч (в 1963, 1973 гг.).

Надледниковые озера расположены непосредственно на ледни­ках. Они обычно образуются в результате подпруживания основ­ным ледником талых вод ледника — притока. К такому типу озер относится оз. Мерцбахера в месте «впадения» ледника Северный Иныльчек в ледник Южный Иныльчек на Тянь-Шане. В озере, достигающем длины 4 и ширины 1 км, может аккумулироваться до 200 млн м³ воды. Ледяной барьер, подпруживающий озеро, может всплыть и вызвать катастрофический паводок в долине р. Иныль­чек, как бывает почти ежегодно (рис. 4.6, б).

Пассивное использование ледовых ресурсов для обеспечения хозяйства водой потребует разработки долгосрочных климатических прогнозов. Активное же регулирование снежно-ледовых ресурсов — задача более сложная, и человечество пока не располагает для этого техническими и энергетическими возможностями. Однако в перс­пективе возможна разработка приемов регулирования таяния гор­ных ледников, методов транспортировки айсбергов как источников пресной воды для засушливых регионов планеты и других проек­тов, связанных с использованием льда.