Искусственное ледообразование в горах

Касымов Шакиржан

Климатолог Мария Шахгеданова, профессор из университета Рединга (9), много лет изучает ледники Заилийского Алатау. По данным института географии Республики Казахстан, за последние 60 лет ледники Казахстана потеряли примерно 45% своей площади в результате изменения климата. В этом интервью мы поговорили с Марией Шахгедановой о том, что происходит с нашими ледниками, как адаптировать под эти изменения сельское хозяйство и что можно сделать для того, чтобы сохранить ледники:…в этом плане я хотела бы выделить горную обсерваторию Туюксу в Заилийском Алатау, работа на которой никогда не прекращалась. Можно сказать, что в принципе у нас есть неплохое представление о водных ресурсах на этой территории…. Как ни странно, при наиболее интенсивном потеплении уменьшение стока будет меньшим, потому что ледники будут таять более интенсивно, но это будет зависеть от площади сохранившихся ледников. Если площадь льда, на которой формируется сток, уменьшится ниже критического значения, то и сток уменьшится. Просто не хватит льда для того, чтобы генерировать сток… Но, когда мы говорим об этих прогнозах, очень важно понимать, что их неопределенность довольно высока…. водные ресурсы складываются из нескольких компонентов, то есть, у вас есть

осадки, жидкие осадки, которые дают сток сразу —дождь, твердые осадки, накапливающиеся в качестве сезонного снежного покрова. И вот он очень быстро реагирует на изменение климата, практически мгновенно, то есть, это система быстрого реагирования. Есть ледники, реагирующие с некоторой задержкой, то есть время реакции ледника на изменение климата зависит от размера ледника, и это может быть от нескольких лет до десятка. Это система среднего реагирования. Но и кроме того, есть подземный лед, это может быть погребенный лед ледников, лед, содержащийся в каменных глетчерах, это вечная мерзлота в горах Тянь-Шаня. И этот компонент дает медленное реагирование на изменение климата. Ну и кроме того, есть подземная вода. И эти три компонента: снег, лед и лед под землей растягивают, несколько сглаживают эффект влияния климата на водные ресурсы. Конечно, остается вопрос: каков вклад каждой из этих систем? Основной — снег, во вторую очередь — лед, потом все подземные льды, которые могут поддержать сток в конце лета-начале осени….. Ледник горной долины, с языком, который открыт солнцу, будет таять быстрее, чем, допустим, каровый ледник, находящийся словно в чаше и со всех сторон прикрытый…. посмотрите на опыт западных стран, то там существуют хорошо разработанные системы по замене ледников небольшими водохранилищами. То есть, вы приходите на любую гидроэлектростанцию в Швейцарии и там вывешен плакат, который показывает, что сейчас мы забираем воду из вот этих ледников, мы спрогнозировали, что они растают, вот здесь и здесь вместо ледников будут построены водохранилища, здесь будет собираться снежный сток и потом будет уже перераспределяться в течение лета. Это система адаптации по стоку как таковому, но ведь есть и другие….

Хребет Заилийский Алатау (10) является одной из крайних северных дуг горной системы Тянь-Шаня. Он расположен на 43° с. ш., в пределах 75-78° в. д., частично в Казахстане, Кыргызстане, Китае. Хребет начинается на западе в пределах р. Чу и простирается на 280 км на восток до р. Чилик. К северу от осевого гребня хребта склоны полого спускаются к впадине реки Или и равнинам Казахстана, на юге хребет отделён от Кунгей Алатау продольными межгорными долинами двух рек — Чилик и Чонкемин. В области их истоков хребты соединяются через Чилико-Кеминский горный узел. Преобладающие высоты — 4000—4600 м, высшая точка — пик Талгар (4973—4979 м). На северном склоне расположен Ледник Городецкого. Наиболее высокая часть Заилийского Алатау в окрестности пика Талгар между истоками реки Талгар, верховьем реки Чилик и Чилико-Кеминским горным узлом называется Талгарским массивом. Хребет …Сложен главным образом гранитами, конгломератами, известняками и сланцами. …Самыми крупными и известными озёрами в Заилийском Алатау являются Большое Алматинское озеро и озеро Иссык… Климат резко континентальный. В предгорьях осадков немного, до высоты 2500 м их количество растет до 1200 мм/год, далее, к гляциально-нивальной зоне осадки стабилизируются на уровне 900—1000 мм. Осадки выпадают летом, зимой всего 30-35 %. На высотах свыше 2500 м летом могут выпадать твёрдые осадки, выше 3900 м круглогодично отрицательные температуры… Всего на 2008 год насчитывается 441 ледник общей площадью 171 км? и объёмом в 6,9 км?… Ледники достаточно сильно заморенены…. В Заилийском Алатау расположен один из опорных ледников Всемирной службы мониторинга ледников — Центральный Туюксуйский (Туюксу). На леднике Туюксу (3,3 км?)…. за последние 60 лет оледенение сократилось на 41 %....

Малая Алматинка (каз. Кіші Алматы) (11) — река в городе Алма-Ата, правый приток реки Каскелен. Берёт начало из Туюксуских ледников хребта Заилийский Алатау. Длина 125 км, площадь водосбора 710 км?. Основные притоки — Сарысай (Желтый Лог), Куйгенсай (Горельник], Кимасар (Комиссаровка), Жарбулак (Казачка), Батарейка (Бедельбай), Бутаковка, Карасу-Турксиб, Есентай, Карасу, Теренкара….Малая Алматинка расположена в трёх различных ландшафтных зонах: горной, предгорной и равнинной. Русло реки в горной зоне умеренно извилистое, сложено валунно-галечниковыми отложениями, ширина 3-13 м; глубина реки от 0,15 до 0,5 м; средний многолетний годовой расход реки 0,32 м?/с, у метеорологической станции Мынжилки, 2,3 м?/с (у города Алматы)….При выходе из Малоалматинского ущелья река разделяется на 3 рукава: Есентай (Весновку), Жарбулак (Казачку) и собственно Малую Алматинку. В черте города Алматы Малая Алматинка протекает по восточной части города, берега её забетонированы. В бассейне реки имеется 46 озёр, прудов и водохранилищ общей площадью зеркала 2,5 км?.

Туюксу (каз. Т?йы?су — непроточная вода, стоячая вода) (12)— центральный, долинный ледник в Казахстане, находится на северном склоне хребта Заилийского Алатау, в верховьях реки Малая Алматинка, расположен с юга на север у подножия одноимённого перевала, в центре группы ледников (Киши-Алматы), состоящей из 10 глетчеров, которые образуют подковообразный цирк….Длина открытой части равна 3,5 км, ширина в районе цирка 1,5 км, в нижней части (язык ледника) 0,3-0,4 км, площадь открытого льда 3,1 км?. Средняя высота снеговой линии в период 1973—1983 годов была равна 3040 м. Открытый конец ледника спускается до 3400 м. Толщина льда Туюксу в среднем равна 50 м, с максимумом до 100 м. Объём льда по состоянию на 1983 год около 150 млн м?. Боковые морены, соединяясь с конечной мореной, создали гигантский вал высотой около 300 м, который перегородил долину реки Малая Алматинка и затруднил доступ к леднику. Значительная часть ледника 1, 4 км находится под этой мореной. В среднем на 10 м в год ледник сокращается (отступает), в результате между конечной мореной и языком ледника летом из талых вод образуется значительное озеро….С 1958 года по сегодняшний день Туюксу потерял около 57 млн кубометров льда. Если раньше он достигал в длину четырёх километров, то теперь составляет всего два км. Ледник стремительно тает, так как температура воздуха в горах ежегодно повышается в среднем на 2 градуса. Учёные полагают, что ледник Туюксу, имеющий

огромное значение для всей Центральной Азии, прекратит своё существование к 2050 году…

Талгар (каз. Тал?ар) (13) — река в Талгарском районе Алматинской области. Длина реки — 117 км (вместе с крупнейшим из притоков), площадь водосборного бассейна — 444 км?. Высота истока — 1201,7 м над уровнем моря. Высота устья — 475,6 м над уровнем моря…. Река берёт начало с Талгарского ледника, образуется слиянием рек Левый Талгар и Правый Талгар. Впадает в Капчагайское водохранилище. Долина в верхнем течении с высокими отвесными склонами, в нижнем проходит по слабо пересечённой равнине…Питание реки Талгар ледниково-снеговое и грунтовое. Среднегодовой расход воды у города Талгар 10,6 м?/с. В 1921, 1947 и 1949 годах наблюдались селевые паводки….

Ледник Шокальского (14)— долинный ледник в Казахстане, находится в бассейне реки Средний Талгар. Общая длина ледника составляет 4,7 км, площадь — 16,8 км?. Объём льда равен 0,96 км?. Фирновая линия проходит на высоте 3900 м…. Ледник Шокальского — основной район оледенения хребта Заилийского Алатау…

В верховьях Среднего Талгара с его притоками (15) учтено 19 ледников общей площадью в 38 км². Ледник Шокальского… находится в голове Среднего Талгара, где занимает довольно широкую и разветвленную котловину. По типу его можно считать полукотловинным. Длина всего ледника приблизительно равна 5-6 км. Площадь - 16-18 км^2. Положительная разность оледенения - 540 м, отрицательная - 588 м.

Еще раз заострим внимание читателя на ключевых моментах приведенной выше информации:

Как видно со слов Снежиной О.(1) - пик половодья на горных реках в Алматы может сместиться с июля-августа на апрель-май, и город станет испытывать острый дефицит воды. … если зимой снега выпало много, то поверх ледника образуется снежный покров. В теплое время снег начинает таять, и талая вода пополняет горные реки. Остатки снега уходят в запас, многолетний лед остается нетронутым, а толщина ледника увеличивается. Если снега было мало, то в теплый период, помимо снежного покрова, в расход "идут" запасы льда, и ресурсы ледника уменьшаются.

Снеговая линия (3) — уровень земной поверхности, выше которого накопление твёрдых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением.

Для формирования (4) полноценного горного ледника необходимо присутствие на склонах горы широких и глубоких котловин, в которых мог бы накапливаться фирн. И если нынешние климатические условия сохранятся (6), то к концу столетия в Заилииском Алатау останется всего лишь 10-15 процентов площади оледенения…. в среднем ледники Алтая (7) отступают 15-20 м, Жетысуского Алатау — 30-40 м, Заилийского Алатау-до 30 м в год. … ледник Центральный Туюксу в Заилийском Алатау, например, сократился на 500 тысяч м2 льда или на 13% от своей первоначальной площади. В предгорьях (Заилийского Алатау) осадков немного (10), до высоты 2500 м их количество растет до 1200 мм/год, далее, к гляциально-нивальной зоне осадки стабилизируются на уровне 900—1000 мм. Осадки выпадают летом, зимой всего 30-35 %. На леднике Туюксу (3,3 км?)…. за последние 60 лет оледенение сократилось на 41 %.... Туюксу (12)… состоящей из 10 глетчеров, которые образуют подковообразный цирк… Длина открытой части равна 3,5 км, ширина в районе цирка 1,5 км, в нижней части (язык ледника) 0,3-0,4 км, площадь открытого льда 3,1 км?. Средняя высота снеговой линии в период 1973—1983 годов была равна 3040 м. Открытый конец ледника спускается до 3400 м. Толщина льда Туюксу в среднем равна 50 м, с максимумом до 100 м. Объём льда по состоянию на 1983 год около 150 млн м?. Ледник Шокальского (14)— долинный ледник в Казахстане, находится в бассейне реки Средний Талгар. Общая длина ледника составляет 4,7 км, площадь — 16,8 км?. Объём льда равен 0,96 км?. Фирновая линия проходит на высоте 3900 м.

Площадь ледника Туюксу можно теоретически увеличить с 3,1 кв. км до более 10 кв.км, а ледника Шокальского с 16,8 до более 23 кв.км. Для этого можно построить дамбы (17) - (см. приложения –карты 1 и 2) высотой около 3 метров и длиной около 4,5 км и 8 км. Дамба в Туюксу будет проходить по горизонтали в 3700 м, а в районе Шокальского по горизонтали в 3600 м, т.е. выше средней снеговой линии. В образовавшейся искусственной емкости (не менее 6 и 6 км2) будет накапливаться фирн с последующим переходом в лед под воздействием солнечной радиации. Желательно сделать дамбу из бетона марки 300, толщиной 50 см. В начальной стадии большая часть осадков (70%) будет накапливаться в виде снега (900х0,70=630 мм). Примерный объем рабочей массы снега будет 6 000 000 м² х 0,63 м=3,78 млн. м³. С учетом метельности в районе ледников этот объем будет выше (примерно в 1,5 раза, но будем держать его в уме). Так как в летнее время часть этого снега под воздействием солнечной радиации (в пределах 120 ккал\кв. см тепла) (2), будет превращаться в талую воду, сток которой будет идти через специальные отверстия (диаметром 30-40 см) в дамбе на высоте 30-40 см от нижнего уровня дамбы. Для осуществления наблюдения за процессами ледообразования в районе дамбы с ее верхней части (с подходом с обоих сторон) следует сделать точку наблюдения с безопасными бетонными ступенями. Точка наблюдения должна быть выше дамбы на 40 см и перила 20 см. Сколько нужно точек наблюдения (но не менее одной) – решить в рабочем порядке. Точку наблюдения можно использовать и туристам для съемок местного пейзажа. Для высокой устойчивости дамбы ее надо укрепить бетонными ребрами (около 100 пар для дамбы у Туюксу)- (см.рис.1).

Средний многолетний годовой расход реки Малая Алматинка 0,32 м?/с, у метеорологической станции Мынжилки , а у города Алма-Аты 2,3 м?/с (11). Наличие около 100 отверстий (на 4,5 км дамбы) размером 30 на 40 см позволяет обеспечить сток не менее (0,30х0,40=0,012 м2 при минимальной скорости 0,05 м\сек х100=0,6м3 /с. Из 3, 78 млн. куб. м осадков (в виде воды) может растаять и стечь -1,892 млн. куб м., а превратится в фирн и лед около 2 млн. куб. м осадков (т.е. 50% от выпавших за годовой сезон). Рабочий период физического накопления льда дамбой будет около 10-13 лет. В дальнейшем поведение льда в новых образованиях станет классическим, которое описано во многих статьях узких специалистов и натуралистов. Но видимо лед будет образовываться с обоих сторон дамбы, более интенсивно с северной. Как-бы появившийся ледник будет двигаться в сторону материнского. Так ли это будет на самом деле – практика покажет. В целом общее расположение дамб с северной стороны ледников является их исходным плюсом.