Динамическое состояние и характеристики режима оледенения

В качестве показателя динамического состояния ледников принят известный параметр AAR, характеризующий [2,4] относительную долю площади аккумуляции Fac в общей площади ледника Fgl, т.е. AAR=Fac/Fgl. Если пространственное распределение AAR симметрично относительно AAR=0,5 считается, что группа Ngl ледников находится в стационарном состоянии. Преобладание значений AAR>0,5 или AAR<0,5 характеризует состояние активности либо деградации оледенения. Целью работы служит анализ многолетнего изменения региональных характеристик оледенения в пяти интервалах AAR: 1) 0 < AAR < = 0,45; 2) 0,45 < AAR < = 0,49; 3) 0,49 < AAR < = 0,51; 4) 0,51 < AAR < = 0,55; 5) 0,55 < AAR < = 0,95. Для каждого из интервалов получены: а) число ледников ngl; их б) абсолютная и в) относительная площади; г) средняя взвешенная высота фирновой границы Zfg; д) средняя летняя температура воздуха Ts на высоте Zfg; е) средняя годовая абляция Ab на высоте Zfg, Ab=f(Ts); ж) абсолютный Vol(Ab) и з) относительный объемы годовой абляции на площади ледников. В качестве объектов исследования выбрано оледенение в крупных речных бассейнах Памира [3,5] с различными вариантами пространственного распределения AAR. Оценки многолетнего изменения характеристик (а-з) за 1954-2000 гг. на примере оледенения в бассейне р. Кызылсу западная (Памир) представлены в таблице 1 ( см. презентацию доклада). Установленное изменение среднего взвешенного значения AAR во времени в интервале 0,49 < AAR <= 0,51 является важной новой характеристикой динамики совокупностей ледников.
В общем виде расчет Vol(Ab) в интервалах AAR равен определенному интегралу произведения двух произвольных положительных функций f(x) и g(x), где f(x) – интенсивность процесса x в пункте g. Пределы интегрирования соответствуют минимальному и максимальному значениям g(x). Для численного нахождения f(x)g(x) используется теорема о среднем значении произведения произвольных функций f(x)g(x) в интегральном исчислении. Согласно этой теореме, в непрерывном распределении f(x) существует точка f(c), которая обеспечивает определение интеграла f(x)g(x). В одномерном случае f(x) символизирует пространственное распределение слоя заданной переменной в виде функции высоты Z, f(c) – значение этой переменной на некоторой высоте Zfg в интервале между минимальной и максимальной высотами Z, а определенный интеграл функции g(x) соответствует площади, на которой вычисляется объем Vol(Ab). Для расчета характеристик режима ледников (а-з) использованы методы из работ [1,2].
В результате анализа характеристик режима ледников (а-з) установлено, что многолетние изменения объема Vol(Ab) в основном обусловлены сокращением площади оледенения и ростом Zfg в интервале 0,45 < AAR < = 0,55.
Расчет AAR в таблице 1 для 1966, 1980 годов выполнен по данным из [3]. В связи с отсутствием аналогичной информации для 2000 года в работе [5], расчет Fac выполнен по формулам: Fac=Fgl-Fab; Fab=(1-(F(Z))Fgl, где F(Z) - интегральная функция распределения площади в зависимости от высоты поверхности ледника. Поскольку значения F(Z) содержатся в [5] с шагом 25 м по высоте это приводит к разнице dz=Z1-Z2, где Z1 - фактическая высота Zfg, Z2 - табличные значения высоты в [5]. В конечном счета разность dz, которая изменяется от 0 до 25 метров отражается на качестве расчета AAR в справочнике [5]. Далее приведены характеристики dz для всех случаев расчета AAR в 2000 году в бассейне р. Кызылсу западная.
Интервалы dz , м N Ns M Ms
-28 < dz < =-23 30 30 6,0 6,0
-23 < dz < =-17 65 95 13,0 19,0
-17 < dz < =-11 51 146 10,2 29,3
-11 < dz < =-6 52 198 10,4 39,7
-6 < dz < =-0 66 264 13,2 52,9
-0 < dz < = 5 54 318 10,8 63,7
5 < dz < =11 40 358 8,0 71,7
11 < dz < =17 61 419 12,2 84,0
17 < dz < =22 54 473 10,8 94,8
22 < dz < =28 26 499 5,2 100
Обозначения. N - число случаев, Ns - нарастающая сумма N, M - относительная доля N в %, Ms - нарастающая сумма M.
Вполне удовлетворительной точность расчета AAR считаем в интервале dz = + - 10 м , в котором оказалось 42,5 % всех случаев.
По данным Всемирной Службы Мониторинга Ледников [6] коэффициент корреляции между AAR и годовым балансом массы ледников составляет от 0,80 до 0,95. Эта зависимость служит методической основой для оценки пространственных изменений годового баланса массы ледников и Vol(Ab) по дистанционным определениям AAR со спутников LANDSAT и TERRA.
В работе впервые обоснована возможность использования параметра AAR в качестве одного из аргументов уравнений для расчетов годового и сезонного стока рек с различной долей снегово-ледникового питания. Весьма существенно, что определение параметра AAR гораздо проще, по сравнению с летним балансом массы Bs, а также что для этого вполне пригодны простые и достаточно точные регулярные измерения Fgl и Fac со спутников LANDSAT, TERRA и других космических платформ. С целью уточнения и проверки предложенного метода можно использовать результаты [7] ежегодного дистанционного зондирование нескольких десятков ледников во Французских Альпах за 1964-2010 гг. и 16-летние определения [8] высоты снеговой границы в двух крупных районах оледенения Гималаев.
Работа выполнена в соответствии с бюджетной тематикой Института географии РАН: ГЗ - "Оледенение и сопутствующие природные процессы при изменениях климата" (2019-2023 гг.)