ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ФНКЦ РР |
||
Доля горных ледников в площади оледенения Земли составляет не более 3%, но они играют исключительную роль в региональном водном балансе из-за возможных резких колебаний ледникового стока. Ледники горных систем, равно как и вся криосфера в целом, особо чувствительны к изменениям климата, обусловленным естественными причинами и антропогенным воздействием, а их реакция на эти изменения крайне динамична, что иногда ведет к непредсказуемым эффектам из-за недостаточной изученности природно-социальных связей. В предгорьях таких горных систем, как Кавказ, проблема ожидаемых изменений в оледенении встаёт с особой остротой, поскольку от эволюции ледников зависят колебания жидкого стока местных рек: доля ледникового питания в них весьма существенна. Наблюдаемое в последние десятилетия ускорение сокращения оледенения Кавказа до сих пор не даёт ответа , откликом на какие сдвиги (природного или техногенного характера) является такая динамика. Решение этой проблемы необходимо прежде всего для понимания, насколько драматичных изменений в водных ресурсах предстоит ждать в ближайшем и отдалённом будущем, чтобы заранее разработать адекватные адаптационные меры. Для выяснения ожидаемых перемен в режиме и стоке с ледников предусмотрены детальные исследования динамики водно-ледового баланса в прошлом (реконструкции), настоящем (мониторинг) и будущем (прогноз). Проект направлен на решение такой задачи для горной системы Кавказа. Количественно охарактеризовать изменения водно-ледовых ресурсов и дать качественную оценку эволюционным сдвигам можно лишь там, где уже накоплена статистическая база для подобных построений. В этой связи идеальным полигоном для исследований становится репрезентативный ледник Джанкуат, чей уникальный, еще ни разу с 1967/68 г. не прерывавашийся масс-балансовый ряд удерживает 8-е место в мире по своей продолжительности (первое - в России), а сам он возведен Всемирной службой мониторинга ледников при ЮНЕСКО в ранг одного из дюжины реперных ледников планетарного значения. Реализация проекта позволит к концу его срока, в 2024 г., довести длину непрерывной серии значений баланса массы Джанкуата до 57 лет. Проектом предполагается обновлённый анализ господствующих тенденций баланса массы, его компонентов и геометрии ледника, выявляемых по мере ежегодного получения новых данных в итоге полевых исследований. Попутно в рамках проекта планируется исследовать динамику ледника Джанкуат модельными методами. Трансформация контура ледника до конца XXI века будет рассчитана на трехмерной модели неполного 2-го порядка (модель Блаттера-Паттена, Blatter-Pattyn model). Климатические проекции в рамках сценариев RCP2.6 (минимальный) и RCP8.5 (максимальный) будут получены путем регионализации данных регионального моделирования в рамках проекта CORDEX (CMIP5). Достоверность прогностических построений всецело зависит от точности входной информации. получаемой на современном этапе. Из-за этого проектом предполагается создание модели, учитывающей блоки, ранее не фигурирующие в аналогичных алгоритмах. В первую очередь, это учёт эффекта разрастания и утолщения чехла поверхностной морены – процесса, который уже сейчас начинает играть возмущающую роль в состоянии ледника, по своей интенсивности соизмеримую с влиянием климатических изменений. Однако тогда как современные тренды климата в большей степени направлены в сторону, негативно сказывающуюся на бюджете ледника, бронирующее действие моренного чехла вызывает противоположный, компенсационный эффект. Количественно оценить итоговый перевес той или иной тенденции позволит лишь ввод в прогностические модели моренного блока на основе материалов прямого инструментального масс-балансового мониторинга и повторных мореносъёмок. С другой стороны, работами по проекту предстоит решить также нерешённую пока задачу – влияния динамического перераспределения масс льда между северным и южным макросклонами Кавказа в тех местах, где в гребневой части существуют перемётные комплексы. Именно такая ситуация складывается в ледниковой системе Джанкуат – Лекзыр, поскольку лёд здесь дивергентно растекается в обе стороны – как в Россию, так и в Грузию. Хоть этот случай не уникален на Кавказе, учёт такой характерной черты Джанкуата требует ввода соответствующего расчётного блока в модель, чтобы уточнить прогностические оценки, коль скоро данный ледник продолжает играть роль репрезентативного для всего Кавказа, а конечный смысл любых режимных гляциологических наблюдений состоит в обоснованности экстраполяции балансовых данных по одному опорному объекту на всю гляциальную систему.
The share of mountain glaciers in the glaciated area of the Earth is no more than 3%, but they play an exceptional role in the regional water balance due to possible sharp fluctuations in glacial runoff. The Earth’s cryosphere, and alpine glaciers in particular, respond dynamically being exclusively sensitive to climate change, caused not only by natural reasons, but by recently progressing anthropogenic impact as well, that results sometimes in unpredictable effects due to complexity and insufficient studies of relationships between nature and society. A problem of anticipated changes in glaciated areas is more than acute in the foothills of such mountain systems as the Caucasus, since glacier evolution predetermines liquid run-off fluctuations of the local rivers: the share of glacier-derived discharge is considerable there. The acceleration of the reduction of glaciation in the Caucasus observed in recent decades still does not give an answer – with which shifts (of natural or technogenic origin) such dynamics deals. The solution to this problem is necessary, first of all, to understand how dramatic changes in water resources are to be expected in the near and distant future, in order to develop adequate adaptation measures in advance. For revealing present trends in glacier regime and liquid run-off in the Caucasus, the project is aimed at detailed investigations of the dynamics of water and ice balance in the past (reconstruction), present (monitoring) and future (forecast). The project is aimed at solving such a problem for the Caucasus mountain system. Quantitative estimates of these trends and justified application of mathematic methods for simulating glacier state are possible only for those glaciological objects which possess statistically reliable database. In this regard, the representative Djankuat Glacier becomes an ideal testing ground for research, whose unique mass-balance series, which has never been interrupted since 1967/68, holds the 8th place in the world in terms of its duration (the first in Russia). It is erected by the World Glacier Monitoring Service, UNESCO, to the rank of one of a dozen reference glaciers of planetary importance. The implementation of the project will allow by the end of its term, in 2024, to bring the length of the continuous series of Djankuat mass balance values up to 57 years. The project envisions an updated analysis of the prevailing trends in mass balance, its components, and glacier geometry as new data are collected annually from field studies. At the same time, within the framework of the project, study of Djankuat Glacier dynamics is planned using model methods. The transformation of the glacier contour by the end of the XXIst century will be calculated on a three-dimensional model of an incomplete 2nd order (Blatter-Pattyn model). Climate projections within the RCP2.6 (minimum) and RCP8.5 (maximum) scenarios will be obtained by regionalizing regional modeling data within the CORDEX project (CMIP5). The reliability of predictive constructions depends entirely on the accuracy of the input information, obtained at the present stage. Hence, the project is supposed to create a model with some peculiar blocks that have not previously appeared in similar algorithms. First of all, this refers to taking into account the effect of the growth and thickening of the superficial moraine - a process that is already beginning to play a disturbing role in the state of the glacier, in its intensity commensurate with the influence of climatic changes. However, while current climate trends mainly affect the budget of the glacier negatively, the armoring effect of the debris cover causes the opposite, compensatory effect. A quantitative estimate of the final preponderance of a particular trend will be possible only by introducing a debris block into the forecast models based on the materials of direct instrumental mass-balance monitoring as well as on repeated debris thickness surveys. On the other hand, the work on the project will also have to solve an unresolved problem – to evaluate the influence of the dynamic redistribution of ice masses between the northern and southern macro-slopes of the Caucasus where its crestal part is represented by twinned glaciers. Such is the situation in the Djankuat - Lexyr glacial system. Ice here divergently spreads in both directions - both to Russia and to Georgia. Although this case is not unique in the Caucasus, this is a peculiar feature of the Djankuat Glacier. It requires the input of an appropriate calculation block into the model in order to refine predictive estimates, as long as this glacier continues playing the role of representative for the entire Caucasus, whereas the ultimate sense of any regime glaciological observations consists in the validity of extrapolating balance data, derived for a single reference object, for the entire glacial system.
Общий план работ, ожидаемые результаты: 2022-2024 (программа ежегодного 4-5-месячного мониторинга) - полевые режимные наблюдения для расчета аккумуляции, абляции и баланса массы репрезентативного ледника Джанкуат; сопутствующие метеорологические наблюдения на леднике и в приледниковом поясе; гидрологические работы на замыкающем створе бассейна для расчета объема стока; наблюдения за физико-химическими характеристиками ледникового стока (температура, минерализация, ионный состав, изотопный состав, мутность и т.п.) при помощи современных автоматизированных методов; геодезические измерения колебания конца ледника; геоморфологические и гидрологические обследования смежных нестабильных участков в верховьях долины Адыл-су (в первую очередь, прорывоопасных прогляциальных Башкаринских озёр); маршрутные обследования ледников в других долинах Центрального Кавказа для оценки репрезентативности Джанкуата; насыщение базы данных локальной геоинформационной системы. 2022 – расчет баланса массы ледника Джанкуат за предыдущие сезоны; эксперимент по применению беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для построения цифровой модели рельефа, периодического картографирования внутрисезонной динамики снеговой линии и дистанционного снятия отсчётов с абляционных реек, выставленных в труднодоступных и опасных местах; вычерчивание обновлённой топооосновы ледника в масштабе 1:10000; вычисление вклада лавин в аккумуляцию ледника Джанкуат за 2021/22 и за все предшествующие годы, обеспеченные требуемой информацией (по фондовым материалам), верификация гипотезы об обратной зависимости фоновой снежности зимы и доли лавинной подпитки горного ледника; обновление базы данных по метеостанциям с длинными рядами наблюдений (в том числе на южном макросклоне Кавказа); проведение сплошной мореносъёмки ледника Джанкуат; построение новой карты толщины моренного покрова на леднике; экспериментальный анализ многолетней базы данных «Джанкуат» при помощи искусственного интеллекта; подготовка НО-модели: а) калибровка модельных параметров в динамическом блоке; б) разработка алгоритма для описания эволюции моренного чехла; в) модификация масс-балансовой модели и ее калибровка на данных наблюдений; г) валидация модели на исторических данных. 2023 - картографирование степени влияния моренного чехла на подморенное таяние по всей площади ледника; модификация расчётной абляционной схемы с учётом новой карты влияния морены; проведение численных экспериментов по воспроизведению современной динамики системы переметных ледников Джанкуат-Лекзыр; обновление карты скоростей движения льда на леднике Джанкуат; анализ изменений в геометрии ледника за предшествующие 55 лет; поиск скрытых эволюционных закономерностей с помощью программы машинного обучения; проведение радиолокационной съёмки на ранее не охваченных участках ледника (в первую очередь, в джанкуатском секторе пригребневого Джантуганского фирнового плато); определение полного объёма ледника Джанкуат, включая ледосбор на грузинской стороне хребта; построение карты подледного рельефа по итогам наложения поля мощности ледника на топооснову; запуск эксперимента по оценке вклада катабатических и феновых эффектов в таяние снега и льда в период абляции. 2024 - проведение численных экспериментов для расчета проекций системы переметного ледникового комплекса Джанкуат-Лекзыр в разных климатических условиях до конца XXI в.; составление альтернативных реконструкций и прогнозов с помощью традиционной, но обновлённой коррелятивной расчётной схемы по длинным рядам метеостанций; выявление новейших трендов в масс-балансовых и геометрических показателях ледника Джанкуат; завершение экспериментальной программы измерения базовых характеристик горно-долинной циркуляции с расчётом турбулентного теплоообмена во время фёнов и катабатических ветров. Намечено докладывать результаты работ по проекту на конференциях и симпозиумах в разных городах России и за рубежом.
Коллектив работает в сфере режимной гляциологии 48 лет. В активе - маршрутные обследования ледников разных горных систем Земли для выявления изменений. Сохранён начатый с 1967/68 г. непрерывный комплексный мониторинг на опорном леднике Кавказа – Джанкуате (программы МГД, МГП и пр.). Достигнуто: * описание механизма формирования стока с ледника и горно-ледникового бассейна путём совместного изучения балансов массы, тепла и воды; * методика фотогеодезического определения баланса массы и его компонентов; * анализ закономерностей изменения объекта за период прямых наблюдений по 7 разновременным картам; * количественная оценка устойчивости и трансформации во времени полей бюджетных показателей ледника (аккумуляции, абляции, баланса массы) и его динамических характеристик (составляющие вектора скорости); * роль моренного чехла в теплофизике ледника; * эффект разрастания поверхностной морены на изменения гипсометрии языка и на объём ледникового стока, соизмеримый по значимости для эволюции ледника с его реакцией на климатический сигнал; * опыт составления гляциологических реконструкций; * концепция взаимосвязи морфометрии и скорости движения ледника с мощностью льда, косвенный расчет на этой основе ледовых ресурсов Джанкуата; * определение периода полного обращения массы ледника и датирования моренных комплексов изотопными методами; * схема дегляциации в бассейне Джанкуат после малой ледниковой эпохи; * опыты по прогнозированию эволюции ледника (вероятностно-статистическим и детерминированным путями, физическим моделированием); * авторские математические модели таяния в горно-ледниковом бассейне; * радиолокационные съёмки горного ледника для картографирования его мощности и сезонной аккумуляции снега. Всемирная служба мониторинга ледников (ЮНЕСКО) возвела Джанкуат в число 10-12 опорных ледников Земли.
Для ледника Джанкуат на Кавказе будет получена самая длинная в России серия прямых измерений баланса массы и его компонентов, а также охарактеризованы следствия происходящих климатических перемен в гляциальном поясе: сокращения площади оледенения. отступания концов ледников, подъёма границы питания, изменения объёма жидкого ледникового стока. Выявленные долгосрочные тенденции важны для рационального планирования хозяйства и природопользования. В прогностическом ключе будет количественно охарактеризована эволюция репрезентативного для Кавказа ледника Джанкуат в конце XXI в.: изменение массы ледника и ледникового стока, сокращения площади, изменение геометрии ледника. Также будет количественно определена роль эволюционирующего моренного чехла в замедлении деградации ледника и оценен эффект миграции ледораздела на пригребневом Джантуганском плато в динамике и бюджетном состоянии Джанкуата.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 18 мая 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Дальнейшая эскалация сокращения водно-ледовых ресурсов Кавказа: реальность или миф? |
Результаты этапа: 1. 2021/22 балансовый год – 55-ый по счёту с начала непрерывного мониторинга - оказался неблагоприятным для оледенения Кавказа. Количественно просчитать точную величину изменения массы опорного ледника Джанкуат невозможно до весны 2023 г., поскольку в соответствии с принятой методической схемой окончательное определение осеннего льдообразования 2021/22 г. параметризуется только в начале следующего сезона абляции. Тем не менее предварительные масс-балансовые значения вычислены. Аккумуляция снега оценивается в 2870 мм вод.экв., что почти на 400 мм превышает среднее многолетнее значение (положительная аномалия 15%). Во многом аномалия была создана вследствие крайне высоких значений плотности сезонного снега, превышавшего на момент максимума снегозапаса в средних и верхних поясах ледника 0,60 г/см3. На отдельных участках фирнового бассейна аккумуляция снега превысила 7000 мм, создав там локальные экстремумы в многолетнем масштабе. Отчасти в этом сказалась снеголавинная деятельность: в 2021/22 г. доля лавинного питания в целом по леднику ориентировочно оценивается в 6%. Абляция Джанкуата предварительно рассчитана равной 3830 мм, что выводит этот год на 3-ью позицию по убыли вещества за все 55 лет инструментальных наблюдений (аномалия 38%). В итоге даже многоснежность сезона не уберегла ледник от существенно отрицательного значения баланса массы в -960 мм вод.экв., и по этому показателю год однозначно входит в десятку самых неблагоприятных в бюджетном отношении за истекшие полстолетия. 2. Экспериментальное применение георадара «Зонд 12-е» для определения аккумуляции снега в целом следует признать менее успешным, чем аналогичное тестирование в 2018-2019 гг. георадара «ОКО-2» с антенной частотой 450 МГц. Этот важный методический результат обусловлен двумя причинами: 1) меньшей частотой антенны, использованной в 2022 г.; 2) наличием водной прослойки на контакте снега и фирна, что усложнило процесс распознавания границы. При том, что в среднем диэлектрическая проницаемость снега ε составляет около 2.7, влажная снежная толща во время проведения работ в середине июня заставила скорректировать её до ε=2,9÷3 посредством дифрагированных волн и опираясь на данные ручных снегомерных работ. Тем не менее граница «снег-фирн» всё равно отбивалась гораздо менее чётко, нежели граница «снег-лёд». Однако, опытно-методические работы 2022 г., даже несмотря на эпизодические сложности с дешифрированием радарограмм, позволили существенно облегчить работы на участках повышенного снегонакопления. В итоге дешифрирование радиолокационных профилей позволило определить границу «снег-фирн» в большинстве случаев: диапазон выявленных толщин снежного покрова составил от 4,5 м в профиле от опорного шурфа в зоне аккумуляции до 12-14 м на лавинных конусах у подножья г.Джантуган. 3. После ввода поправок за обновлённую топооснову и за модифицированную расчётную схему за счёт оптимизации построения полей аккумуляции и абляции вследствие уточнения влияния моренного чехла, лавинного питания и пр. были вычислены окончательные значения масс-балансовых показателей за предшествующие 4 года, информация по которым фигурировала в базе данных Всемирной службы мониторинга ледников только в предварительном ключе. По 2017/18, 2018/19, 2019/20 и 2020/21 балансовым годам были получены следующие значения: аккумуляция – 3760, 2520, 2990, 3290 мм; абляция – 3800, 3150, 4360, 3460 мм; баланс массы - -40, -630, -1370, -170 мм вод.экв.; доля области питания AAR – 59,1%, 42,8%, 17,8%, 63,1%; высота границы питания ELA – 3200, 3300, 3470, 3180 м, соответственно. Приведённые окончательные величины были направлены в ВСМЛ для замены ими предварительных значений в глобальной базе данных. 4. Получили подтверждение выявленные ранее господствующие масс-балансовые тенденции последних лет. Аккумуляция испытывает плавный рост, несколько ускорившийся в последние 5-10 лет. Гораздо более выражена тенденция к увеличению (по модулю) абляции ледника, причём определённое ускорение этого прироста обнаруживается примерно в последние 20 лет. Впрочем, доминирующий тренд баланса массы (слабое замедление темпов продолжающейся потери вещества после 2007 г.) оказывается статистически малозначимым. 5. Фронт ледника продолжает отступать, однако это смещение контуров языка к центру происходит в первую очередь не за счёт линейного отступания его конца, а скорее за счёт латерального смещения боковых границ к середине. Традиционное вычисление отступания фронта Джанкуата осреднением по семейству из 8 параллельных продольных створов, разнесённых приблизительно на 50 м друг от друга, в последние годы выводит один профиль за другим из этого осреднения, поскольку они постепенно прекращают играть роль фронтальных. Конфигурация фронта обостряется, и он плавно стремится к треугольной форме из-за отчленения боковых периферийных участков и переводу их в категорию перекрытых моренным материалом массивов мёртвого льда. Таким образом, линейное отступание фронта ледника Джанкуат за 2022 г. оценено как среднее только из 3 центральных створов: оно составляет 14 м. За последние 11 лет (после 2011 г.) конец ледника отступил на 230 м, что соответствует среднегодовым темпам 21 м/год, так что за отчётный год ледник по длине сократился даже меньше среднего. Впрочем, это не отражает напрямую реакцию ледника на метеорологическую обстановку конкретно 2021/22 г., поскольку величина измеренного отступания включает в себя и проявления внутреннего массообмена с откликом ледника на колебания климата предшествующего периода. Всего же с начала мониторинга в 1968 г. общее отступание составило уже 545 м (средняя скорость 9,9 м/год). 6. Отмечается бóльшая частота аномалий масс-балансовых показателей опорного ледника в последние годы. Так, за минувшие 5 лет регистрировалось и годовое снегонакопление, за весь 55-летний период наблюдений уступающее лишь абсолютному максимуму 1986/87 г., и два из трёх самых больших значений абляции, включая абсолютный экстремум позапрошлого 2020 г. Увеличился и межгодовой разброс значений, указывающий на бóльшую контрастность соседних сезонов. При этом отмечается явный тренд к увеличению такого параметра как обмен ледника (сумма компонентов баланса массы по модулю), что может служить определённым индикатором ослабления свойств континентальности местного климата. 7. Показано, что причиной отрицательных аномалий баланса массы в последние десятилетия может быть статистически значимый отрицательный тренд радиационного баланса, который в свою очередь связан с ростом повторяемости антициклональных циркуляций над Северной Евразией [Бардин и др., 2019]. Эти ярко выраженные изменения синоптических процессов могут быть откликом на так называемую «экспансию тропиков», которая состоит в смещении нисходящей ветви ячейки Хэдли в более северные широты и может быть одним из проявлений современного потепления. Другой причиной может быть уменьшение аэрозольно-оптической толщины атмосферы, приводящей к лучшему пропусканию атмосферой солнечной радиации. Скорее всего, ощутимую роль играют оба эффекта. Зимние сезоны также характеризовались положительной аномалией температуры, хотя и не столь значительной по сравнению с периодами абляции. Особенно выделяются 2018 и 2020 гг., когда сезонная положительная аномалия достигла +2°С. Также можно отметить дефицит осадков, который ярче всего проявился в 2020 и 2021 гг., достигая в среднем -0.5 мм/cут. (или -30% от сезонной суммы). Cудя по всему, причиной этих аномалий стал интенсивный циклогенез в Северной Атлантике и над северными районами Европейской территории России, причем траектории циклонов проходили севернее средних климатических шторм-треков. Южные районы часто оказывались или в зоне действия азорского антициклона, который в эти годы занимал аномально северное положение, или на восточной периферии азиатского антициклона. Причиной таких аномалий циркуляции по всей видимости стала положительная фаза NAO, которая как раз отмечалась в эти годы [https://www.cpc.ncep.noaa.gov…,2022]. 8. Объём талого жидкого стока с ледника Джанкуат в 2022 г. составил 9,6 млн.м3, что на 7,6% превосходит норму ледникового стока за последние 55 лет. Это отражает проявившуюся в последние 20 лет тенденцию к росту объёма талых вод, что является следствием большей значимости увеличения слоя стока, чем уменьшения площади ледника вследствие дегляциации. Такой вывод свидетельствует о явно возросшей роли потепления последних лет в состоянии оледенения, т.к. рост объёма ледникового стока противоречит теоретической динамике этого показателя на регрессивной стадии эволюции ледника, когда сокращение действующей площади должно оказывать превалирующий эффект, из-за чего водность ледниковой реки должна уменьшаться. Именно такая тенденция и прослеживалась на Джанкуате примерно до начала XXI в., после чего прогрессирующее потепление летних сезонов изменило вектор изменений объёмов талого ледникового стока. 9. Составлена математическая модель радиационного режима ледника Джанкуат с вводом в расчётную схему тех алгоритмов, которые ранее не включались ни в какие из существующих радиационных моделей. Проверка корректности работы радиационной модели произведена путем сопоставления расчетных величин суммарной радиации и нисходящей длинноволновой (ДВ) радиации с наблюденными на автоматической метеостанции, установленной в верхней части языка Джанкуата. Впервые для ледника Джанкуат вычерчены карты закрытости горизонта (sky view factor) в долях единицы. Выяснено, что моделью ДВ радиация воспроизводится несколько лучше, чем коротковолновая (КВ). Тестовый запуск модели показал, что корректный расчет приходящей КВ радиации критически важен для построения энергобалансовой модели поверхностного баланса массы горных ледников. Доказано, что приходящая КВ радиация является основным источником энергии для поверхностного таяния, превосходящим в частности конвективную составляющую теплового баланса при фёновых эффектах. В существующих моделях часто игнорируются, например, многократное отражение между поверхностью земли или отражение от окружающего рельефа. Пусть в условиях безоблачного или малооблачного неба доминирует прямая радиация, и эти процессы относительно малозначимы; однако, в условиях сплошной облачности прямая радиация существенно ослабляется или отсутствует совсем, и в структуре рассеянной радиации упомянутые источники играют значительную роль. Также представляется значительным упрощением введение фиксированного соотношения между прямой и рассеянной радиацией. В расчётах прозрачности атмосферы параметризационные уравнения часто основываются на устаревших или неполных данных о составе атмосферы. Перечисленные обстоятельства и обусловили необходимость критического пересмотра расчетных алгоритмов и создание представляемой модели. 10. Суммарная площадь, занятая поверхностной мореной в 2022 г., оценена в 0,46 км2, что составляет 20% от общей площади Джанкуата в ортогональной проекции. По сравнению с началом наблюдений на Джанкуате доля забронированной мореной площади увеличилась на порядок: в 1968 г. она составляла 2%, а в 2022 г. – 20%. Впервые с начала картографирования участков ледника, занятых поверхностной мореной, формирование сплошного литогенного чехла зафиксировано в 10 нижних высотно-морфологических зонах из 13, выделяемых на Джанкуате, тогда как 55 лет назад его регистрировали только в нижних четырёх. Сейчас первые вдоль линий тока скопления моренного материала отмечаются на высотах порядка 3410 м над уровнем моря. Такому масштабному разрастанию поверхностной морены способствовало вытаивание на дневную поверхность коллювиальных отложений грандиозного обвала 2003 г. с пика Деберля, которые в первые годы после этого были частично погребены под массой снежно-фирновых слоёв и лишь впоследствии стали опять массово выходить на поверхность. В результате в осевом сегменте ледника грубообломочный материал концентрируется в непрерывных линейно вытянутых вдоль оси ледника валах поверхностной морены, зарождающихся ещё в среднем течении ледника. В самых же нижних поясах моренный чехол образует обширные поля холмисто-западинного рельефа, внутри которых чистый лёд нигде на поверхность не выходит. По итогам мореносъёмки установлено, что мощность моренного покрова достигает своих максимальных значений, которые превышают 200 см, вдоль центральных осей срединных моренных валов и в маргинальных частях языка, где происходит контакт движущейся поверхностной морены с отложенной боковой. Абсолютный же максимум толщины чехла в 2022 г. был обнаружен в орографически левой периферии языка и составил 259 см. Предыдущими мореносъёмками ни в одной промерной точке значений больше 259 см зафиксировано не было. Основным результатом мореносъёмки 2022 г. служит вычерченная карта толщины моренного покрова по всей площади ледника. 11. Построена двумерная математическая модель теплового и вещественного баланса на поверхностях чистого и забронированного моренным чехлом глетчерного льда ледника Джанкуат. Её валидация фондовыми материалами прямых измерений 2007 г. демонстрирует эффект усиления таяния льда под несплошным или тонким слоем морены (≤ 7-9 см толщиной), способный увеличить сток из-под морены максимально на 31% по сравнению с таянием чистого льда, и постепенно усиливающийся бронирующий эффект при дальнейшем нарастании мощности морены вплоть до условий полной теплоизоляции льда, погребённого под моренным чехлом толщиной 150-200 см. Построенная карта толщины чехла по результатам мореносъёмки 2022 г. позволяет примерно оценить долю заморененной площади, где наблюдается эффект усиления подморенной абляции. Это происходит на суммарной площади порядка 0,08 км2, что составляет около 1/6 всей заморененной части Джанкуата. На подавляющей площади, занятой моренным чехлом, безусловно господствует экранирующий эффект, существенно ослабляющий или даже полностью парализующий подморенную абляцию. 12. Региональная модель эволюции моренного покрова применена для оценки прогнозируемых изменений в состоянии горного оледенения Кавказа в бассейнах Кубани и Терека. Сравнение этих изменений при явном и неявном учете моренного покрова для 5 сценариев SSP из CMIP6 выявляет значительные различия для обоих регионов. В бассейне Кубани ледники, расположенные в целом на более низких высотах, быстро отступают и теряют лёд на покрытых мореной языках. Напротив, моренный покров ледников бассейна Терека при определенных климатических сценариях может разрастаться и со временем играть все более важную роль в эволюции ледников. Лишь при сценарии потепления SSP5-8.5 убыль массы льда к 2100 г. пересиливает защитный эффект от моренного покрова в обоих бассейнах. Максимальная разница в длине, площади и объеме ледников в зависимости от явного или неявного способа моделирования моренного покрова наблюдается до 2100 г., но к концу столетия эта разница исчезает из-за отступания заморененных частей ледников или из-за эффекта высотной стабилизации ледников. В целом явный учет моренного покрова в прогнозах оказывает лишь незначительное влияние на прогнозируемые региональные потери массы, но улучшает представление процессов на внутриледниковом уровне. 13. Тест по применению модели ARIMA для прогнозирования стока с ледника Джанкуат показал, что модель предсказывает результаты, вполне приближенные к реальным. Использование ее для приближенной оценки стока с ледника Джанкуат в будущем возможно. Применение методов, используемых для анализа больших массивов данных, в областях, связанных с прямыми измерениями и малым объемом выборки, демонстрирует тем не менее неплохие результаты прогнозирования по основным метрикам. Это свидетельствует о возможности и необходимости расширения масштаба применения алгоритмических средств прогнозирования с целью развития представлений об основных принципах и поведении областей знаний. На момент написания данного отчёта за первые 7 месяцев периода работ по проекту результаты исследований 2022 г. ещё не успели выйти в свет из печати. Тем не менее следует сообщить, что они подготовлены для печати в виде следующих работ по теме проекта, содержащих ссылку на проект РНФ 22-17-00133. 1. Ю.В.Машнинова, В.В.Поповнин. Перспективы цифровизации фундаментальных областей знаний на примере моделирования динамики показателя стока ледника Джанкуат (Центральный Кавказ). – Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2. V.Popovnin, A.Gubanov, V.Lisak, P.Toropov. Recent mass balance anomalies on the Djankuat Glacier, Northern Caucasus. – The Atmosphere. 3. V.Popovnin, A.Gubanov. Djankuat (Russia/Caucasus). – Global Glacier Change Bulletin, v.5. WGMS, Zürich, ISC(WDS)/IUGG(IACS)/UNEP/UNESCO/WMO, 2023. 4. T.Postnikova (Dymova), O.Rybak, H.Zekollari, M.Huss, A.Gubanov. Future evolution of glaciers in the Caucasus: focus on debris-cover evolution. – Abst. EGU General Assembly 2023. 5. Y.Verhaegen, O.Rybak, V.V.Popovnin, Ph.Huybrechts. Quantifying supraglacial debris-related melt-altering effects on the Djankuat Glacier, Russian Federation, Part 1: comparison of surface energy and mass fluxes over clean ice and debris-covered terrain. - Journal of Geophysical Research – Earth Processes. 6. В.В.Поповнин, А.С.Губанов, В.А.Лисак, П.А.Торопов. Недавние масс-балансовые аномалии ледника Джанкуат (Центральный Кавказ). – Вестник МГУ, сер. геогр. | ||
2 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Дальнейшая эскалация сокращения водно-ледовых ресурсов Кавказа: реальность или миф? |
Результаты этапа: Основной фокус работ в рамках исследования текущей эволюции водно-ледовых ресурсов кавказского оледенения в 2023 году заключался в продолжении комплексного прямого мониторинга в репрезентативном горно-ледниковом бассейне Джанкуат в Приэльбрусье. Ежегодная количественная оценка показателя баланса массы bn Джанкуата, его компонентов (аккумуляция bw, абляция bs), показателей (высота границы питания ELA, доля области питания AAR и объём ледникового стока R) и геометрических изменений позволяет оценить господствующие в регионе тенденции. Сопутствующие геофизические и геодезические измерения позволили уточнить и расширить комплекс полевых работ в 2023 году. Непрерывный ряд инструментальных наблюдений за параметрами баланса массы на леднике Джанкуат в 2022/23 балансовом году был дополнен 56-м значением. За время полевых работ (апрель-октябрь) были выполнены комплексные гляциологические и гидрологические работы с привлечением данных дистанционного зондирования. Комплекс работ проводился в строгом соответствии с выработанной многолетней методикой, обеспечивая преемственность результатов. По результатам расчётов, 2022/23 балансовый год продолжил ряд отрицательных значений, не прерываемый с 2004/05 г., но его можно охарактеризовать как, относительно, более благоприятный для оледенения Кавказа. Ориентировочное значение приходной компоненты баланса массы за 2022/23 г. оказалось отличными от многолетней нормы: аккумуляция оценивается в 3080 мм вод. экв. (на 22% и 6% выше нормы за все 56 и за 15 последних лет наблюдений). Отличительная черта прошедшего сезона аккумуляции – значительная доля лавинного питания, которая была оценена в 6%. Лавины, закрывшие значительные части ледника (до половины его площади), существенно поменяли картину поля аккумуляции, особенно на языке, где толщина лавинного снега на двух участках позволила ему перелетовать. Предварительные значения абляции Джанкуата оценены в 3400 мм вод. экв., что существенно ниже значений последних лет. В течение сезона абляции, по мере схода снега, каждые 2 недели картографировалась динамика покрытости ледника, что позволило уточнить расчёты аккумуляции. Предварительное значение баланса массы за 2022/23 г. в -320 мм вод. экв. на фоне общей тенденции за последние годы выглядит не столь отрицательным. В снегомерных работах в 2023 году, в продолжение ежегодных геофизических экспериментов, использовались георадарные установки Зонд-12е и Пикор-2 (впервые). С помощью радара Зонд-12 (с антеннами 300 и 150 МГц), ещё в прошлом году зарекомендовавшего себя как валидный инструмент для определения границ «снег-лед» и «снег-фирн», были пройдены 3 поперечных профиля суммарной длиной около 1.5 км в зоне максимальной аккумуляции, зафиксированной на конусах выноса лавин с г. Джантуган. Однако установка Пикор-2, применяемая параллельно, не смотря на превосходящие Зонд-12 характеристики, за счёт слишком высокой частоты (1600 МГц) оказалась неспособна зондировать снежные толщи более двух метров, присущие Кавказу. Получены окончательные результаты масс-балансовых показателей ледника Джанкуат за предыдущий, 2021/22 г. Полученные значения (bw 2960 мм вод. экв., bs 3550 мм, bn -590 мм, R 8,88 млн. м3, ELA 3360 м абс., AAR 32,6%) позволили откорректировать предварительные суждения: бюджетная ситуация в 2021/22 г. для Кавказа оказалась менее отрицательна, чем предполагалось ранее. Продолжалась работа по замещению предварительных результатов окончательными: были получены окончательные масс-балансовые значения за 2009/10 г., соответствующие дополнения внесены в глобальную базу данных Всемирной службы мониторинга ледников (WGMS). Основные балансовые показатели (bw 2760 мм вод. экв., bs 3930 мм, bn -1170 мм, R 11,10 млн. м3, ELA 3470 м абс., AAR 21,3%) позволяют констатировать, что 2009/2010 балансовый год является одним из самых неблагоприятных для оледенения Кавказа (4-ое место в многолетнем ряду ледника Джанкуат). Продолжается обработка результатов полной мореносъемки ледника Джанкуат, выполненной в 2022 г. Была составлена карта мощности моренного чехла и определены основные морфометрические характеристики. Продолжается тенденция роста моренного покрова на Джанкуате: в настоящий момент около 20% (0,45 км2) поверхности ледника покрыта мореной, а объём материала составил 275,9 тыс. м3. Из общей площади около 20% (0,088 км2) покрова усиливает таяние льда, а 80% - ослабляет вплоть до полного прекращения. Моренный покров стал существенным новшеством в составе гляциологической модели GloGEMflow: включение в расчёты моренной составляющей повлияло на прогноз сокращения оледенения Кавказа. Стремительная деградация фронта ледника в 2023 г. продолжилась. Конфигурация фронтовой линии сильно зависит от степени заморененности: участки открытого льда отступают значительно быстрее, чем закрытые чехлом морены. Это привело к заострению концевого центрального сектора ледника, покрытого гребнем срединной морены. К концу периода абляции отступание фронта составило 12,2 м относительно конца предыдущего балансового года. Значительные изменения наблюдались и в средней части ледника, где впервые проявились новые скальные выступы, разделяющие потоки льда. | ||
3 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Дальнейшая эскалация сокращения водно-ледовых ресурсов Кавказа: реальность или миф? |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".