Файл: Давыдов Л.К. Общая гидрология учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 185

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Образование ледников связано с климатом и особенностями рельефа. Накоплению снега способствуют полые и слабовыпуклые формы рельефа, горизонтальные площади. Крутые вершины с от­ весными склонами, на которых снег не может держаться, напротив, не способствуют возникновению ледников. Для формирования лед­ ников наиболее благоприятен морской климат с большим количе­ ством осадков при достаточно длительном 'периоде с отрицатель­ ными температурами. Сухой континентальный климат с малым количеством осадков и с жарким летом, наоборот, не благоприятен для процессов оледенения.

Л е д н и к о м , по С. В. Калеснику, называется естественная масса фирна и льда, обладающая постоянным собственным движе­ нием, расположенная главным образом на суше и образованная путем накопления и преобразования твердых атмосферных осадков. Ледники существуют длительное время, имеют определенную форму и значительные размеры. Зарождение ледников происходит в области положительного снежного баланса. Образовавшийся глетчерный лед, придя в движение, достигает снеговой границы и, перейдя через нее, попадает в область отрицательного баланса, где происходит таяние льда. Таким образом, в каждом леднике

существуют две характерные области: о б л а с т ь

п и т а н и я л е д ­

н и к а , или ф и р н о в а я

о б л а с т ь , и о б л а с т ь

с т о к а ,

или

я з ы к л е д н и к а .

Граница между

областями

питания

и

стока

называется

ф и р н о в о й

л и н и е й .

Указанные

области

наиболее

отчетливо

выражены

у

горных ледников. Ледник

при движении

производит обработку склонов долины и дна своего ложа. Обломки горных пород, попадая на поверхность ледника, движутся вместе с ним. Часть этого материала сохраняется на поверхности и обра­ зует п о в е р х н о с т н ы е мо р е н ы, располагающиеся в виде про­ дольных валов на поверхности ледника. Часть материала проникает внутрь и образует в н у т р е н н ю ю и н и ж н ю ю м о р е н ы .

Наиболее благоприятны условия накопления твердого матери­ ала по краям глетчера. Здесь с окружающих утесов скатываются камни или сползают шлейфы осыпей. Материал этот, попав на лед­ ник, тянется по обоим краям ледника в виде гряд б о к о в ы х м о ­ р е н (рис. 152).

Обломки горных пород на поверхности ледника разрушаются в результате морозного выветривания и под действием ветра; про­ никнув в толщу льда, обломки стираются и некоторые из них об­ разуют ледниковую «муку» — тонкие илистые частицы, характерные для взвешенных наносов потоков, вытекающих из ледников.

Весь моренный материал ледник выносит к своему концу и здесь в результате таяния льда нагромождает в виде вала — к о н е ч н о й

м о р е н ы .

Главный источник питания ледника — т в е р д ы е

а т м о с ф е р ­

н ы е о с а д к и , непосредственно отлагающиеся в

области пита­

ния. При некоторых условиях возможно участие в питании ледника


конденсации водяного пара. Дополнительными источниками пи­ тания являются: н а р а с т а ю щ и е о с а д к и (иней, твердый налет,

изморозь), м е т е л е в ы й

п е р е н о с снега и с н е ж н ы е

л а ­

вины.

 

 

В период наблюдений

Международного геофизического

года

(1957—1959 гг.) обнаружено, что изморозь имеет некоторое зна­ чение в питании ледникового покрова центральных районов Антарк­ тиды, ледникового щита северного острова Новой Земли. Скопле­ ния ее наблюдаются в Альпах, в прибрежных горных цепях Аляски, в Гималаях и т. д.

Рис.

152. Ледник

Федченко.

 

Н а задн ем п лан е — ф и рн овая область, на

переднем — сред н яя часть

язы к а л едн и ка. Видны

трещ ины и поверхностны е

морены

(черны е

полосы ), боковы е

и срединны е.

На явления метелевого переноса снега и снежные лавины как дополнительные источники питания ледников при определенных со­ четаниях местных условий обращают внимание гляциологи Г. К- Тушинский и В. М. Котляков. Метелевый перенос и лавины приводят к концентрации снега в вогнутых формах рельефа: ни­ шах, карах, долинах, где как раз существует большинство горных ледников. Концентрация метелевого снега в средних по размерам долинных ледниках составляет около 15% общей аккумуляции твердых осадков на них, а вклад «лавинного» питания в общую аккумуляцию обычно не превышает 10% (В. М. Котляков, 1968 г.). Метелевый перенос на полярных ледниковых покровах (Антарк­ тиды и др). приводит к перераспределению снега на их


поверхности, отчасти способствует сносу снега в океан, и не влияет на аккумуляцию его на ледниковом щите.

Расход вещества ледника происходит как вследствие механи­ ческих причин (выдувание снега в области питания, обвалы концов языка), так и путем абляции — таяния и испарения льда, по преи­ муществу с его поверхности.

Изменение соотношений между приходной и расходной частями баланса вещества ледников приводит к изменению их размеров. При равенстве прихода и расхода вещества ледник находится в стационарном состоянии, при превышении прихода над расходом ледник увеличивается (наступает), при обратном соотношении убы­ вает (отступает). Многолетние колебания ледников связаны с из­ менениями условий питания, т. е. отражают изменения климата.

Величина абляции выражается обычно в единицах слоя воды, стекающей с ледника и испарившейся с его поверхности. Суммар­ ная величина абляции определяется, как правило, величиной стаивания. Испарение обычно невелико (до 1—2 мм/сут), и не имеет существенного значения в водном балансе ледника.

Однако большие потери тепла на испарение по сравнению с тая­ нием (скрытая теплота испарения 600 кал/г, или 2 5 -ІО5 Дж/кг, плавление льда 80 кал/г, или 335ІО3 Дж/кг) приводят к тому, что суммарная абляция на ледниках заметно уменьшается при возра­ стании относительной доли испарения. Затраты тепла на испарение повышены на ледниках континентальных районов (большая су­ хость воздуха) по сравнению с морскими. В ледниковых районах морского климата, например в районах Субантарктики, на ледни­ ках Баффиновой Земли, где в летний период часто повторяются туманы, наблюдается конденсация и ледники не теряют, а приобре­ тают некоторое количество тепла. Это количество летом становится

существенным

и достигает 7 з

всей суммы

поступающего тепла

(В. М. Котляков).

расходуемого

на таяние, — л у ч и ­

Основной

источник тепла,

с т а я э н е р г и я . Она составляет основную долю приходной части в уравнении теплового баланса поверхности ледника в период тая­ ния. Между величиной таяния и радиационным теплом (коротко­ волновой радиацией) существует тесная зависимость, количест­ венно выраженная уравнением прямой линии. Так, на основании исследований на ледниках Федченко и Зеравшанском О. А. Дроз­ довым предложено следующее уравнение:

г(о=0,82/?к+ 2 8 ,

(172)

где rw — расход тепла на таяние в кал/(см2 - сут); г — скрытая теп­

лота

плавления льда; w -— количество стаявшего льда в сантимет­

рах;

Ru — коротковолновая составляющая радиационного баланса

в кал/ (см2 • сут).

Связь между коротковолновой радиацией и величиной таяния нарушается при низких температурах воздуха, а также при относи­ тельно высокой температуре воздуха в условиях пасмурной погоды.


Последнее характерно для покровных ледников высоких широт, где таяние в основном происходит за счет адвекции тепла.

При загрязнении льда моренными отложениями сначала вели­ чина таяния растет, так как растет доля поглощенной радиации при уменьшении альбедо. Но при сплошном слое морены, покры­ вающей язык ледника, таяние происходит за счет молекулярного теплообмена через слой морены и интенсивность таяния снижается. Так, по наблюдениям на ледниках Федченко и Зеравшанском, су­ точное таяние в открытой зоне ледника в ясную погоду достигает 5—7 см (в слое воды), а на участках, покрытых мореной толщиной

Рис. 153. Ледяной столб, покрытый каменной «шляпой», предохраняющей его от таяния.

Н а задн ем плане — м орена. ( Ф о т о Д . П . С о к о л о в а . )

30—40 см, составляет 25—20% этой величины. Таяние льда прак­ тически прекращается под моренным чехлом толщиной примерно 1 м (рис. 153). Влияние солнечной радиации на процессы таяния уменьшается с высотой. Величина стаявшего слоя зависит от экс­ позиции поверхности ледника, альбедо, закрытости ледника и др. Интенсивность таяния на южных склонах больше, чем на северных, на западных больше, чем на восточных. Таяние под действием сол­ нечной радиации зависит от времени суток, продолжительности освещения и облачности.

Зависимость интенсивности таяния от т е м п е р а т у р ы воздуха менее отчетлива. Температура воздуха имеет значение для таяния только в том случае, если она выше 0°С. Положительная

температура воздуха усиливает результат действия солнечной ра­ диации. Эмпирическим путем установлена величина стаивания снега (льда) на Г положительной температуры. Так, по данным разных исследователей (В. Л. Шульц, H. Н. Пальгов и др.), ве­ личина стаивания снега на горных ледниках на 1° положительной средней суточной температуры воздуха равна 5—6 мм, льда — 7—9 мм (в слое воды).

Фактическое суточное и сезонное стаивание колеблется в за­ висимости от местных орографических условий, местных ветров (горно-долинных, фёнов), типа погоды, частоты выпадения осадков в период абляции и др.Так, наЦейском леднике, по X. Закиеву, ве­ личина суточного стаивания в условиях различной погоды менялась от 36 до 74 мм, на леднике Федченко в августе 1958 и 1959 гг., по данным экспедиции ЛГУ, от 20 до 74 мм, на Зеравшанском лед­ нике в июле 1962 г. от 60 до 80 мм.

Величина годовой абляции составляет в среднем для ледников

Альп около 2—3 м, на Ронском леднике на

высоте 2560 м — по­

рядка

3 м, на высоте 1810 м — около 11 м,

на Земле Королевы

Луизы

(Гренландия) — около 1 м слоя воды

(С. В. Калесник).

Ежегодные колебания концов ледников составляют обычно не­ сколько метров или десятки метров. Но бывают случаи и более значительных колебаний. Так, Большой Тихоокеанский ледник на Аляске за один лишь 1911-12 г. отступил на 2292 м. На Кавказе первая половина XIX столетия была временем последнего макси­ мального развития ледников: снеговая линия тогда лежала на 70—75 м ниже, чем современная (С. В. Калесник), с середины сто­ летия наметилось отступание, прерываемое задержками и сравни­ тельно небольшими наступаниями. Эти наступания (не всюду) от­ мечены в 1877—1887, 1907—1914, 1927—1933 гг. А. В. Шнитников изучил колебания ледников Альп с начала XVII столетия. Главный максимум оледенения был им отмечен в период 1845—1856 гг. По­ следующие наступания были в 1880—-1894 и 1914—1924 гг. С 1928 г. наметилось почти неуклонное отступание ледников.

В Средней Азии ледники наступали с начала XX столетия (1906—1915 гг.). Это наступание отмечается многими исследова­ телями (Р. Д. Забиров и др.) на фоне общего сокращения оледе­ нения. Некоторые ледники, как, например, Зеравшанский, по ис­ следованиям Л. К- Давыдова, находятся в стадии отступания при­ мерно с 1870 г., т. е. в течение последних 100 лет.

§ 222.

Типы и распространение ледников

Различают два

основных типа ледников — м а т е р и к о в ы е и

г о р н ы е . Главную роль в ландшафтной оболочке Земли играют материковые ледники, или ледниковые щиты, примером которых могут служить ледниковые щиты Антарктиды и Гренландии. Ти­ пичные ледниковые щиты отличаются огромными размерами, пло­ ско-выпуклой формой, не зависящей от рельефа местности, погре­ бенной под ледниковым покровом. Накопление снега происходит


на ледниковых щитах в центре, расходование же — на

окраинах.

В соответствии с этим и выпуклой формой щитов лед

движется

от центра к периферии по расходящимся линиям.

 

Абляция происходит лишь в узкой полосе на окраинах ледниковых щитов. Основным источником расходования вещества является обламывание их концов, находящихся на плаву в море. Эти об­ ломки льда и образуют а й с б е р г и (см. § 41).

Горные ледники имеют несоизмеримо меньшие размеры, их форма определяется формой вместилища. Движение обусловлива­ ется в основном уклоном ложа и направлено, в отличие от ледни­ ковых щитов, в одну сторону — от истоков к концам языков. Ско­ рости движения, как правило, большие.

Существует довольно значительное число типов горных ледни­

ков.

К простейшим

из них относятся л е д н и к и г о р н ы х с к л о ­

нов

и в е р ш и н :

кальдерные, расположенные в кратерах потух­

ших

вулканов; звездообразные,

образующие несколько коротких

 

 

 

 

Таблица 30

 

Современное оледенение земного шара (по С. В. Калеснику)

 

Район

Площадь

Район

Площадь

 

ледников, км2

ледников, км2

 

 

 

А р к т и к а

 

Гренландия

1 802 600

Канадский архипелаг

155 000

Шпицберген

58 000

Ян-Майен

117

Исландия

11785

Новая Земля

23 900

Земля Франца-Иосифа

14 360

Северная Земля

16 908

Прочие острова

768

Арктики

 

 

2 083 438

С е в е р н а я А м е р и к а

Аляска

52000

Континентальная Канада

15 000

США и Мексика

661

 

67 661

Южная Америка

25 000

Африка

23

Е в р о п а

 

Пиренеи

30

Альпы

3 600

Скандинавия

5 000

Урал

25

 

8 655

А з и я

 

Кавказ

1 800

Сибирь

477

Коряцкое нагорье

180

Камчатка

866

Алтай и Саяны

914

Иран и Малая Азия

100

Тянь-Шань и Памир

20 375

Гиндукуш, Каракорум

57 285

и Гималаи

32150

Тибетское нагорье

 

114147

О к е а н и я

 

Новая Гвинея

15

Новая Зеландия

1 000

 

1015

А н т а р к т и д а

 

Антарктида

13 200 000

Острова

4 000

 

13 204 000