Книга: Ледники в горах

Какие бывают ледники

Какие бывают ледники

Еще совсем недавно гляциологи имели лишь самое общее представление об оледенении нашей планеты. На изучение даже таких относительно доступных горно-ледниковых стран, как Альпы, Кавказ и Скандинавия, уходили десятилетия. Сведения о количестве ледников, их размерах, типах оледенения собирались буквально по крохам в результате самоотверженной работы многочисленных экспедиций и отдельных исследователей-энтузиастов. Сейчас в гляциологии успешно разрабатываются новые геофизические и картографические методы исследований. На помощь пришла и космическая техника. В 70-х годах в нашей стране завершилось составление «Каталога ледников СССР». В результате этой работы выяснилось, что ледники занимают площадь 78 240 км², почти 1/300 часть всей территории СССР. Больше всего льда сосредоточено в Арктике, где целые острова и архипелаги заняты ледниковыми щитами, куполами и связанными с ними выводными ледниками. Здесь развиты главным образом формы покровного оледенения. На долю ледников этого типа приходится около 70% от всей площади оледенения нашей страны, и в них заключено около 90% всего ледникового льда. Однако число арктических ледников невелико — всего 2 тыс.

В горных областях значительно больше ледников — около 27 тыс. И хотя горное оледенение заметно уступает покровному и по площади и по объему льда, не следует забывать, что эти ледники расположены вблизи густонаселенных районов и уже сейчас заметно влияют на многие аспекты жизни и деятельности людей.

Чтобы понять закономерности существования и развития ледников, необходимо прежде всего выяснить характер их пространственного распределения. С этой целью разрабатывается гляциологическое районирование, которое может отражать разные подходы. Для районирования оледенения на обширной территории нашей страны в настоящее время привлекается циркуляционно-климатическая схема географа Б. П. Алисова. На ее основе выделены четыре зоны оледенения: арктическая, субарктическая, умеренная и субтропическая. Последнюю некоторые исследователи называют зоной южного горного обрамления СССР и включают в нее ледники Средней Азии и Кавказа.

Весьма интересно, что многим ледникам свойственна тенденция располагаться вблизи арктических или полярных климатологических фронтов. По заключению гляциоклиматолога А. Н. Кренке [1982], эта особенность характерна для ледников Арктики. Арктическая зона оледенения лежит на основном пути циклонов, поступающих из северной части Атлантического океана, в связи с чем ее иногда называют Атлантико-Арктической. Только небольшие каровые ледники и снежники Чукотки и острова Врангеля подпитываются тихоокеанской влагой.

Ледники Кавказа, Гиссаро-Алая и Памира расположены вблизи оси зимнего средиземноморского полярного фронта, а оледенение Тянь-Шаня, Джунгарского Алатау, Саура, Алтая и Саян — вдоль северной ветви фронта, огибающей с севера Центральную Азию и активизирующейся летом. С удалением центров оледенения от климатологических фронтов их размеры уменьшаются. В качестве примера можно привести ледники Кузнецкого Алатау, площадь которых не превышает 5 км². Однако и это миниатюрное оледенение не ускользнуло от внимания исследователей.

При районировании оледенения А. Н. Кренке предлагает рассматривать множество ледников, объединенных общими связями с окружающей средой и внутренними взаимосвязями и свойствами, как ледниковые системы. На этой основе в пределах упомянутых четырех зон было выделено 27 ледниковых систем, или групп. Из них только пять групп, принадлежащих арктической зоне (Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля, острова Ушакова, Де-Лонга), характеризуются покровным типом оледенения, все остальные ледниковые районы нашей страны — горным.

Больше всего горных ледников в Северной Азии (около 23% площади оледенения СССР). Особенно выделяются ледниковые системы Тянь-Шаня и Памира. Так, например, только на Тянь-Шане насчитывается около 7 тыс. ледников. Исключительно мощное оледенение здесь развито в районе пика Победы, где площадь снегов, фирновых полей и вытекающих из них ледников превышает 3 тыс. км². Самый значительный ледник этого района Южный Иныльчек на протяжении 60 км извивается в обрамлении отвесных склонов и неприступных вершин. Мощность этого ледника местами превышает 400 м.

На фоне внушительного оледенения Памира, Тянь-Шаня и Гиссаро-Алая ледниковые системы таких гор, как Урал, Путорана, Кодар, Саяны и др., выглядят весьма скромно. На Полярном Урале известно только 146 ледников общей площадью 27,8 км². А в горах Путорана на севере Сибири с огромным трудом удалось отыскать всего 17 крохотных ледничков.

Ледники — огромные хранилища пресных вод. Только в ледниках СССР масса льда содержит 7 тыс. км³ пресной воды, что примерно соответствует речному стоку с территории нашей страны за четыре года. Если бы эти ледники растаяли, уровень Мирового океана поднялся бы на 5 см. Если ледники в горах Восточной Якутии пока не имеют хозяйственного применения, то в Средней Азии каждый литр талых ледниковых вод ценится на вес золота. И хотя в среднеазиатских ледниках воды в 1,4 раза больше, чем в Аральском море, уже сейчас приходится думать о рациональном использовании этих водных ресурсов. Сходная ситуация существует и в других районах Внутренней Азии, где крупные очаги оледенения — Тибет, Гималаи, Каракорум — также окружены страдающими от засухи межгорными котловинами и предгорными равнинами. И в других частях света имеются значительные горно-ледниковые районы. В этом отношении особенно выделяются Кордильеры и Анды Америки.

Возникает вопрос: как можно упорядочить все ледниковые образования? Оказывается, каждый ледник можно охарактеризовать по меньшей мере с трех точек зрения: с морфологической, основанной на его внешних особенностях; с динамической, принимающей в расчет активность или массовость ледника; с геофизической, для которой наиболее важны такие характеристики, как температурный режим и другие физические свойства снега и льда.

Морфологические классификации прежде всего учитывают размеры ледниковых тел и их конфигурацию в тесной связи с особенностями рельефа. Длительное время при составлении морфологических классификаций ледников руководствовались лишь общими соображениями. Так, еще О. Соссюр выделял в Альпах ледники двух групп. К первой он относил крупные ледники, заполняющие долины, а ко второй — многочисленные ледниковые образования на склонах гор, редко выступающие в долины. Хотя впоследствии было установлено, что в пределах этих двух групп существуют различные переходные образования, схема О. Соссюра служила основой для морфологических классификаций ледников.

Первые объективные критерии для отнесения ледников к той или иной группе появились только после детального изучения их режима. X. Альман установил, что каждому морфологическому типу ледников соответствует особое распределение их площадей по высотным ступеням. Именно этот принцип использовался при составлении «Каталога ледников СССР», в котором выделено 27 типов глетчеров, объединенных в 9 групп: 1) покровные ледники, 2) сетчатое оледенение, 3) ледники вулканических вершин, 4) дендритовые и сложнодолинные ледники, 5) простые долинные ледники, 6) каровые ледники, 7) ледники склонов, 8) ледники подножий, 9) шельфовые ледники.

Остановимся подробнее на тех типах ледников, которые наиболее часто встречаются в горах. Заметим, что от морфологического типа ледников зависят такие важные гляциологические показатели, как размеры и масса ледников, их сток, степень воздействия на климат и, конечно, на рельеф.

По распространенности, безусловно, ведущее место занимают каровые ледники. Они расположены в цирках, или карах,— кресловидных углублениях на склонах гор, и имеют в плане округлую форму. В большинстве случаев каровые ледники в длину не превышают километра. Их поверхность в продольном профиле сначала круто опускается от задней стенки цирка, затем становится более пологой, а у конца ледника выпуклой. Конец карового ледника может упираться в снежник, который ниже по склону сливается с конечной мореной. В свою очередь эта морена может отчленяться озером от выступа скальных пород — ригеля, круто обрывающегося к днищу долины. Разумеется, подобная последовательность выдерживается не всегда.

В том случае, когда каровые ледники не умещаются в своих нишах и выползают языками в долину, их называют карово-долинными. Напротив, тающие каровые ледники часто превращаются в висячие. Эти ледники занимают лишь часть кара, прислоняясь к его задней стенке и упираясь в его дно.

Яркое проявление горного оледенения — долинные ледники, в ряде районов называемые альпийскими. В Альпах таких ледников насчитывается несколько тысяч, но большинство из них короткие: длина не превышает 2 км и лишь у немногих 5—7 км. Самый большой — Алечский ледник протягивается на 16 км при средней ширине 1,8 км. Конец его спускается ниже снеговой линии на 1400 м. Крупные долинные ледники распространены на Памире, Гималаях, в Аидах, на Аляске. В виде гигантских ледяных рек они нередко петляют среди горных хребтов и массивов. При слиянии двух или более долинных ледников образуются сложнодолинные ледники. На их поверхности в зонах слияния притоков появляются полосы обломочного материала — срединные морены, которые отчетливо прослеживаются до конца ледникового языка. По количеству морен легко подсчитать, сколько притоков впадает в основную ледяную струю. Обычно в подобных случаях сливающиеся ледники имеют одинаковые размеры, а их соединение происходит под некоторым острым углом.

Сложнодолинные ледники придают необычайную живописность горным ландшафтам. Неизгладимое впечатление на путешественников производит ледник Безенги, крупнейший из ледников Кавказа. Он начинается от вечных снегов у подножия Главного хребта и течет в глубоком ущелье, окруженном горными вершинами, четыре из них поднимаются выше Казбека. Английский альпинист А. Гроув, исходивший в конце прошлого века вдоль и поперек всю Швейцарию, признал, что в Альпах ему не приходилось видеть ничего, что могло бы сравниться по красоте и величию с Безенгийским ледником.

Наряду со сложнодолинными ледниками в крупных районах современного горного оледенения особо выделяются дендритовые ледники. В плане такой ледник напоминает ветвящийся ствол дерева. Классические примеры можно встретить в ущельях Каракорума (ледники Хиспар, Бальторо), долинах Гималаев (ледники Канченджунги), на Памире и Тянь-Шане. Самый большой дендритовый ледник СССР — ледник Федченко на Памире — достигает в длину 70 км.

Рис. 1. Крупный предгорный ледник Маласпина

1 — скалы; 2 — чистый лед; 3 — лед, забронированный мореной; 4 — прибрежная равнина; 5 — море

Выходя на предгорные равнины, долинные ледники иногда растекаются, образуя гигантские шлейфы. Крупнейшие ледники этого типа — Маласпина и Беринга на Аляске (рис. 1). Маласпина расходится широким конусом па прибрежных равнинах Тихого океана. Мощность льда там составляет 600 м, и его основание уходит на 250 м ниже уровня моря. Скейдараурйёкудль в Исландии достигает в ширину 8 км в горах и 25 км после выхода на равнину. В обоих случаях речь идет о ледниках особого типа, называемого предгорным.

Если в настоящее время предгорные ледники немногочисленны, то в эпохи древних оледенений они отличались большим разнообразием и встречались у подножий многих горных стран мира. Например, в результате морфологической реконструкции оледенения Альп в вюрмскую эпоху (20—15 тыс. лет назад) выяснилось, что тогда преобладали предгорные ледники различных типов. Они выходили далеко за пределы гор на окружающие равнины в верхних частях бассейнов Дуная, Роны и По.

Многочисленные крупные предгорные ледники в вюрме существовали и на западе Северной Америки, где занимали значительную часть Большого Бассейна, между береговыми хребтами (Сьерра-Невада, Каскадные горы) и Скалистыми горами. Предгорные ледники, спускавшиеся с восточных склонов Скалистых гор, на отдельных участках смыкались с Лаврентийским ледниковым щитом, создавая препятствия на пути миграции первобытных людей в глубь Американского материка. По-видимому, палеоиндейцы, преодолевавшие эти ледяные перемычки, были первыми альпинистами в истории человечества.

Особый тип оледенения — ледники вулканических конусов. Незабываемо впечатление от искрящихся на фоне голубого неба фирновых шапок, покрывающих вулканические сопки Камчатки. Есть такие ледники и на Кавказе, на потухших вулканах Эльбрус и Арагац. С вершин вулканических массивов по крутым и узким ущельям (барранкосам) сползают многочисленные ледниковые языки. Такое оледенение в плане имеет форму звезды. Иногда лед заполняет только впадину вулкана и не выползает из кратера на склоны. Такие ледники называют кальдерными.

Другой тип — ледники плоских вершин. Они характерны для гор, где распространены поверхности выравнивания, нередко поднятые на большую высоту. Ледники этого типа напоминают тонкие пластины или лепешки льда, наложенные на ровные плато, как тесто на противень. Особенно много таких ледников на Тянь-Шане в хребтах Терскей-Ала-Тоо и Борколдой.

Переходным типом от горных ледников к материковым являются ледники норвежского типа, или ледниковые шапки. Расположенные в субполярных странах с океаническим климатом, они получают обильное снеговое питание и по размерам значительно превосходят ледники плоских вершин континентальной Азии. Лед в ледниковых шапках медленно растекается в стороны от центра и, достигнув края, спускается короткими языками вниз — с выровненной поверхности плато в долины. Например, от крупнейшей ледниковой шапки Норвегии — Юстедальсбреен — отходит более 100 языков льда. Такие ледники очень характерны и для Исландии, самый крупный — Ватнайёкудль — имеет площадь 8500 км².

Нередко от ледяной шапки ответвляются крупные долинные ледники, именуемые выводными. Они широко распространены на Шпицбергене, в Исландии и Норвегии. Выводные ледники могут достигать крупных размеров и отличаться более высокими скоростями движения льда по сравнению с питающими их ледяными шапками. Когда языки этих ледников оканчиваются в море, они оказываются на плаву, в таких условиях происходит образование айсбергов.

В 1980 г. мы наблюдали, как рождаются плавучие ледяные горы у конца ледника Норденшельда, спускающегося в бухту Адольф на Шпицбергене. Здесь от крутого, рассеченного многочисленными трещинами ледяного обрыва в разгар северного лета часто отрываются громадные глыбы льда. С оглушающим шумом они обрушиваются в воду, вызывая сильное волнение. Мало знакомые с этими явлениями природы, мы расположились недалеко от берега залива, и в один из наиболее мощных набегов волн нам пришлось срочно перенести лагерь, чтобы не оказаться в ледяной воде.

Конечно, в одних и тех же горах встречаются разные типы ледников. Например, хорошо известно, что ледники Скандинавии существенно отличаются от долинных ледников Альп, Кавказа и других гор по целому ряду морфологических признаков. Так, для них характерны большие размеры областей питания и короткие языки. Поверхность фирновых полей почти горизонтальная, ровная или слегка волнистая. Трещины здесь явление редкое. У альпийских ледников поверхность областей питания вогнутая (мульдообразная) и имеет уклон к месту выхода льда в долину. Сами ледники испещрены глубокими трещинами.

Таким образом, можно проанализировать пространственное распределение оледенения в разных горных районах. В последние годы даже разработана классификация ледниковых систем по преобладающим типам ледников. На основе этой классификации можно выделить тип оледенения для отдельных участков ледниковых систем в горах СССР.

Например, карово-висячий тип системы характерен для Полярного Урала, Восточного Алтая, гор Путорана, Чукотки, Кузнецкого Алатау. Для Западного Тянь-Шаня, Корякского нагорья, Орулгана, Кодара, Восточного Саяна характерно карово-долинное оледенение. А для Большого Кавказа, Джунгарского Алатау, Южного и Центрального Алтая, Срединного хребта, Сунтар-Хаяты, Саура, Северного Тянь-Шаня, Гиссаро-Алая, хребта Черского типично долинно-каровое оледенение. Дендритово-долинный тип оледенения проявляется в горах Памира и Внутреннего Тянь-Шаня. И, наконец, к вулканически-долинным типам систем относится Юго-Восточная Камчатка.

Другая попытка подойти к анализу морфологических типов оледенения связана с созданием схемы территориального распределения ледников, включающего четыре группы районов:

дисперсного оледенения, где ледники и снежники не составляют единого массива, а образуют лишь полосы или очаги сосредоточения, их площадь мала как относительно, так и абсолютно;

среднего полудисперсного горного оледенения, где ледники связаны в цепочки или гроздья, отходящие от компактных массивов, площадь их велика;

крупного полукомпактного горного оледенения, отличающегося от предыдущего типа полным отсутствием узких ледово-фирновых перешейков, мелких пятен и общей массивностью контуров оледенения;

компактного, или покровного, оледенения.

Сейчас перед гляциологией стоит задача перейти от качественных моделей к количественным, что поможет создать объективную и полную морфологическую классификацию и даже выявить связь между оледенением, климатом и рельефом.

Не менее интересны классификации ледников по условиям массообмена. Первая геофизическая классификация ледников принадлежит X. Альману. Он попытался связать тип режима ледников с их географическим положением и подчеркнул роль широтного фактора в формировании этих типов, выделив ледники высоких полярных широт, субполярные и стран умеренного климата. В классификации учитывается прежде всего температура ледников, от которой зависят многие важные свойства льда.

Умеренные ледники слагаются кристаллическим льдом, образовавшимся в результате довольно быстрой рекристаллизации снега в условиях большого количества воды. Вся толща умеренных ледников круглый год имеет температуру таяния льда[2], за исключением нескольких верхних метров, в зимнее время охлаждающихся до более низких температур. В этих ледниках талые воды могут свободно циркулировать по всей толще льда, заполнять трещины и крупные внутренние полости. Такие ледники часто встречаются в Южной Скандинавии, Новой Зеландии, Альпах, на Кавказе и Аляске. Наличие свободной воды на ложе заметно облегчает движение умеренных ледников и определяет высокие скорости перемещения базальных слоев льда, что способствует активному разрушению ложа.

Высокоширотные ледники состоят, по крайней мере в своей области питания, из кристаллического фирна, имеющего до значительной глубины отрицательную температуру. Даже летом температуры в области аккумуляции столь низки, что там, как правило, отсутствует таяние с образованием жидкой воды. К данному типу относятся материковые ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды.

В горах подобные условия характерны только для верховий ледников, начинающихся на склонах высоких вершин: Эверест (Джомолунгма), Хан-Тенгри и др. В основании холодных ледников нет пленки воды. Такие ледники, по-видимому, приморожены к ложу, скольжение льда тормозится, а эрозия сокращается.

Геофизические классификации, как и морфологические, можно распространять от отдельных ледников на целые ледниковые системы. При районировании этих систем по условиям массообмена следует учитывать широтное положение района оледенения, источники его питания, степень океаничности или континентальности ледниковых климатов, условия концентрации снега на ледниках.

А. Н. Кренке [1982] подсчитал, что площадь ледниковых систем СССР с морским ледниковым климатом составляет 27 130 км², а с континентальным — 51 360 км². Отсюда следует, что оледенение СССР преимущественно континентальное.

Динамическая система классификации ледников менее разработана. В ее основу положено представление об активности и пассивности ледников, что зависит от скорости их движения, мощности льда и величины вещественного баланса. Различают активные, пассивные и мертвые ледники. Для активных ледников характерно постоянное движение льда из области аккумуляции. Активность может определяться и поступлением лавин в расположенные ниже ледники подножий. К примеру, выводной ледник Морсауриекудль в Исландии питается исключительно за счет лавин с ледяной шапки Ватнайёкудль.

Динамические характеристики ледника не прямо зависят от положительного баланса массы. Некоторые ледники могут сохранять активную динамику и при отрицательном балансе, но такое состояние не может продлиться долго. Бывает, что нижняя часть ледника еще сохраняет активность, а в верхней за счет отрицательного баланса поверхность сильно осела. В общем случае, однако, динамически активный ледник быстро движется независимо от того, наступает или отступает в данный момент его конец. Но, конечно, степень активности возрастает с увеличением мощности льда.

При сокращении питания ледник может стать пассивным, что особенно проявляется на пологих склонах. Между тем утрата динамической активности вовсе не означает, что ледник омертвел. Последнее состояние, по определению X. Альмана, прежде всего связано с прекращением питания в области аккумуляции. В таком случае движение льда определяется, лишь уклоном подстилающей поверхности. Иногда омертвевшая часть ледника отождествляется с его полной статичностью, но это лишь следствие гляциоклиматической ситуации. Отчленившиеся языки мертвого льда способны долго сохраняться в изоляции от основного тела ледника. В настоящее время у конца ледника Маласпина на Аляске находятся значительные массы мертвого льда.

Недостатком динамической классификации является отсутствие массовых точных данных, определяющих динамические особенности ледников, а также объективных критериев, используемых при дифференциации ледников. Чтобы преодолеть указанные затруднения, Р. Финстервальдер предложил относить к числу быстродвижущихся ледников только те, у которых отношение скорости к ширине (или мощности) колеблется от 1/6 до 2/3 (у медленно движущихся это отношение заметно меньше).

С точки зрения рельефообразующей деятельности ледников дальнейшее совершенствование динамической классификации наиболее перспективно, поскольку интенсивность переработки ложа прежде всего зависит от гляциодинамических факторов.