Леонид Серебрянный - Ледники в горах

• Название: Ледники в горах
• Автор: Леонид Серебрянный
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

Горные ледники — неотъемлемый элемент природы пашей планеты. Несмотря на то что площадь, занимаемая ими, относительно невелика, они имеют большое значение как естественные регуляторы речного стока, хранители запасов пресной воды и источники энергоснабжения. Кроме того, с ледниками связан целый ряд стихийных бедствий: обвалы, бурные паводки, сели и т. д. Обо всем этом и рассказывает книга. Читатель также познакомится с историей изучения горных ледников, условиями их возникновения и закономерностями эволюции, особенностями их строения и движения.

---

По материалам лихенометрической съемки Центральнокавказского высокогорья была выполнена реконструкция площадей и объемов ледников за малый ледниковый период. На его раннем этапе, в конце XIII—начале XIV в., ледники на Центральном Кавказе занимали площадь 219 км2 (в настоящее время 122 км2). При этом на северном макросклоне за истекшие 700 лет они сократились на 44%, а на южном — на 35%. Особенно активна деградация оледенения протекала в конце XIX—первой половине XX в., в последние десятилетия темпы этого процесса замедлились и некоторые ледники все чаще стали наступать.

Рис. 14. Результаты лихенометрической съемки приледникового участка Безенгийской долины

1 — дистальные края морен; 2 — районы проведения лихенометрической съемки; 3 — наиболее типичные участки моренных гряд, четко выраженных в рельефе; 4 — направление стока вод из плотинного озера. Диаметры лишайников даны в миллиметрах: черные кружки — максимальные значения; кружки с черными точками — средние максимальные

Гляциологические обстановки Центрального Кавказа, восстановленные для малого ледникового периода по лихенометрическим данным, оказались довольно сходными с данными по другим горно-ледниковым странам. Это сходство особенно проявляется в величине депрессии границы питания ледников — порядка 150 м за весь малый ледниковый период.

На Тянь-Шане за этот же отрезок времени оледенение претерпело три этапа активизации: в конце XVIII и XIX вв., в конце XV в. и в XI в. или несколько раньше. Эта последовательность ледниковых подвижек находит отражение в колебаниях уровня озера Иссык-Куль: наступаниям ледников отвечали регрессии озера, и наоборот.

Климатическая обусловленность событий ледниковой истории гор может быть раскрыта и с помощью другого биоиндикационного метода, основанного на систематическом обследовании и подсчете годичных колец деревьев. Возможность использования данных по приросту деревьев в качестве показателя изменчивости природных факторов привела к обособлению дендроиндикации как самостоятельного научного направления.

Измерения ширины годичных колец выполняются под микроскопом или бинокулярной лупой, иногда для этих целей используются автоматизированные установки. Особое внимание уделяется подсчету узких колец, а не колец средней ширины, имеющих ограниченное диагностическое значение. В результате статистической обработки массовой информации можно выявить тесные связи между ростом колец и колебаниями температур и осадков.

Дендроиндикационный метод «работает» в пределах последних тысячелетий: в горах Средней Азии туркестанская арча растет до 2000 лет, а некоторые виды сосен в горах Калифорнии — до 4000 лет. Привлечение данных по годичным кольцам ископаемых деревьев позволяет расширить сферу применения дендроиндикации на весь голоцен.

В последние годы выяснилось, что одной из важных дендроиндикационных характеристик является не только ширина колец, но и их оптическая плотность. Сопряженный анализ данных дендроиндикации и лихенометрии открывает большие перспективы для решения проблемы взаимодействия климата и оледенения.

Изучение древних и молодых оледенений имеет не только сугубо научный интерес, поскольку при этом открываются возможности глубже проникнуть в мир современных ледниковых процессов и явлений. Одновременно можно осуществить прогноз поведения ледников, что особенно актуально в связи с долгосрочным планированием хозяйственной деятельности в горах.

Перелистывая страницы сложной ледниковой истории Земли, невольно задаешься вопросом: а что же вызывало оледенения? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Потому и существует множество гипотез, авторы которых главным образом геофизики, физики и астрономы.

Среди геофизических гипотез наиболее известны две. Одна из них тесно связана с возрождением представлений Л. Вегенера о дрейфе материков и становлением тектоники литосферных плит. В ходе своего перемещения некоторые материки занимали полярное положение и становились очагами оледенений. Гипотеза широко привлекалась для объяснения оледенения Гондваны в пермско-каменноугольное время. Однако она не раскрывает причины позднекайнозойского оледенения, когда не происходило резких изменений в положении материков. Более того, многократность оледенений в плейстоцене подтверждается и тектоникой литосферных плит. Следует, между прочим, заметить, что полярное положение вовсе не обеспечивает оптимальных условий для развития оледенения: в этом отношении лучшие возможности имеются в горах умеренного пояса, где выпадает много снега, а летом довольно прохладно.

Другая геофизическая гипотеза отдает предпочтение миграции полюсов, т. е., по существу, сходна с предыдущей. По мнению американских ученых М. Юинга и У. Донна, полюсы заняли нынешнее положение в начале плейстоцена, что стимулировало развитие оледенений в северном полушарии. Установить же причины многократности последующих оледенений с позиций данной гипотезы нельзя, поскольку в плейстоцене положение полюсов мало менялось.

Далее выделяется ряд гипотез, которые исходят из изменений в положении суши и моря, а соответственно и системы морских течений. Последние играют ведущую роль в переносе тепла из экваториальных широт в полярные, и, естественно, сдвиги в системе морских течений могут привести к похолоданию в высоких широтах. В частности, предполагаемое поднятие Фарерско-Исландского порога способно преградить путь теплым атлантическим водам к северу. Такой эффект, видимо, мог сказаться на гляциоэвстатическом понижении уровня моря в связи с развитием оледенений, но вряд ли был первопричиной оледенений.

Поднятие гор, вероятно, тоже могло стимулировать разрастание ледников, и, как отмечалось выше, связь оледенений с эпохами горообразования в общем не вызывает сомнений. Во всяком случае, временная сопряженность альпийского орогенеза и позднекайнозойского ледникового периода несомненна. Вместе с тем пока еще нет фактов, доказывающих, что неоднократность и последовательность плейстоценовых оледенений определялась чередованием поднятий и опусканий.

Немалые осложнения вызывает учет гляциоизостатических движений. Гляциоизостазия — реакция земной коры на таяние масс льда. Следующее в этой связи поднятие может достигать четверти и даже трети мощности ледникового тела. Подобным эффектом данного процесса должно быть похолодание в наиболее поднятых частях гор, где ледники способны не только сохраняться, но даже разрастаться.

Еще одна группа гипотез сопряжена с изменениями в атмосфере. Здесь особенно известна концепция колебаний в содержании углекислоты. При уменьшении доли газа в атмосфере сокращается поглощение длинноволновой радиации и происходит похолодание. Автором этой концепции был американский ученый Т. Чемберлен, разработавший ее основные принципы в конце XIX в.

Шведский ученый С. Аррениус связывал уменьшение содержания углекислоты в воздухе с ослаблением вулканической деятельности, и наоборот. В наши дни советский климатолог член-корреспондент АН СССР М. И. Будыко считает, что под влиянием растущего потребления минерального топлива атмосфера пополняется продуктами его сжигания, в том числе углекислотой, что оказывает глобальный отепляющий эффект. Тем не менее совершенно ясно, что колебаниями в содержании атмосферной углекислоты невозможно объяснить неоднократность оледенений в плейстоцене.

Вулканический пепел, попадая в атмосферу, тоже может сковывать поступление солнечной радиации, однако, несомненно, этот экран имеет скорее региональное, чем глобальное значение и вряд ли сохраняется надолго. Кроме того, наши знания об этапах вулканической деятельности в плейстоцене крайне фрагментарны.

Группа климатических гипотез исходит из того, что совсем небольшие изменения системы атмосферной циркуляции или морских течений могут иметь далеко идущие последствия, стимулируя или, наоборот, тормозя развитие оледенений. Например, известный английский палеоклиматолог Ч. Брукс утверждал, что незначительное охлаждение поверхностных вод океанов может привести к формированию ледникового покрова, соответственно возросшее альбедо поверхности льда определяет общее понижение температур. Далее происходит цепная реакция: площадь ледниковых тел расширяется, усиливается похолодание и масштабы оледенения возрастают. В этой концепции, пожалуй, самым уязвимым звеном является то, что она не может объяснить обратный процесс — сокращение масштабов оледенений. Не ясна также и первопричина, вызывающая развитие этого процесса.

Существует целый ряд гипотез, опирающихся на учет изменений астрономических показателей — эксцентриситета орбиты Земли, плоскости эклиптики и т. д. Все они так или иначе основываются на распределении солнечной радиации на поверхности Земли. Большой вклад в развитие данного направления внес югославский математик М. Миланкович, обосновавший закономерные колебания в поступлении солнечного тепла на поверхность Земли с учетом широтного положения. Эта идея была поддержана американскими исследователями Ч. Эмилиани и Дж. Гейссом, которые наряду с астрономическими факторами учитывали климат. Основная сложность состоит в том, что изменения параметров орбиты Земли тоже недостаточны для объяснения повторяемости оледенений.