ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ НА ЛЕДНИКЕ ТУЙЫКСУ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №3 2014

УДК 551.5(574)

Л.А. Ерисковская *

ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ НА ЛЕДНИКЕ ТУЙЫКСУ ЗА ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

ТЕМПЕРАТРА ВОЗДУХА, СУММА ОСАДКОВ, ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД, СИНОПТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, КЛИМАТ

Проанализированы суммы осадков и средние месячные температуры воздуха за период 1973... 2013 гг. Подсчитаны доли (в %) твердых, жидких и смешанных осадков при средней многолетней температуре воздуха за теплый (май - сентябрь), летний (июнь - август) период и за каждый месяц с мая по сентябрь. Определено, при какой среднемесячной температуре воздуха выпадают твердые, смешанные, жидкие атмосферные осадки на леднике Туйыксу в летнее время при различных синоптических процессах (по типизации Б.Л. Дзердзеевского) за периоды: 2003... 2012 гг. и 1971... 2012 гг. Рассмотрено изменение элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) за летний сезон.

Введение. В связи с глобальным потеплением климата повышается средняя температура воздуха, что вызывает увеличение абсолютной высоты снеговой линии. Вместе с тем в питании ледников немалую роль играют не только твердые и смешанные, но также жидкие осадки. Это зависит от абсолютной высоты и от подстилающей поверхности, на которую они выпадают. Известно, что с увеличением высоты на 100 м температура воздуха в летнее время в районе ледника Туйыксу (Туюксу) Илей-ского Алатау (Заилийского Алатау) уменьшается на 0,7 °С [1], что позволяет с достаточно высокой точностью определить на каком температурном фоне выпадают летние осадки и при каких условиях происходит переход осадков из одного фазового состояния в другое. Если жидкие осадки в верхних зонах ледников падают на снежную поверхность, то они поглощаются снежной толщей и прогревают ее. В практике исследований наблюдалось, что осадки, выпадавшие из теплой воздушной массы вплоть до водоразделов ледников, полностью смывали снег, отложенный в зим-

* Институт географии, г. Алматы

45

ний сезон, и обнажали фирновые и ледяные поверхности. Граница питания или, иначе говоря, снеговая линия в этих случаях резко уходит вверх или вообще исчезает с обнаженной поверхности ледника. В условиях холодных вторжений влажных циклонических масс идет пополнение области аккумуляции выпадающими осадками в любом фазовом состоянии.

На языках ледников твердые осадки затормаживают таяние льда и снега, так как повышается альбедо. Жидкие осадки в области языков способствуют усилению таяния снега и льда даже в том случае, когда температура дождя лишь незначительно выше 0 °С. Выпадая на ледяную поверхность, они тотчас стекают вниз.

Все эти особенности влияния осадков на режим ледника важно критически оценивать и учитывать при расчетах баланса его массы.

Ниже предпринята попытка показать, в каком фазовом состоянии находятся атмосферные осадки при разных синоптических ситуациях, чтобы получить представление о том, как это может отразиться на балансовом состоянии ледников в годовом периоде и за более длительные отрезки времени, когда четко вырисовывается картина современной эволюции оледенения.

Для рассмотрения этого вопроса взят репрезентативный ледник Туйыксу, расположенный в Илейском Алатау на северном хребте Тянь-Шаня. Его географические координаты: 43,05о с.ш. и 77,08о в.д., максимальная высота 4219 м (пик Погребецкого), средняя высота окружающих хребтов 4200 м. Он относится к ледникам долинного типа, на долю которых приходится подавляющая площадь оледенения Тянь-Шаня. Ледник Туйыксу занимает элитное место, в значительной мере являясь представительным для всей горной страны, и стоит по изученности и продолжительности периода исследований на одном из первых мест в десятке наиболее изученных ледников мира. Здесь с 1972 г. ведутся круглогодичные наблюдения на гляциологическом стационаре Института географии Казахстана, расположенном на высоте 3450 м на морене возле ледника. Обработанные данные по леднику Туйыксу, входящему в систему Мировой службы мониторинга ледников, публикуются в бюллетенях этой службы.

Метеорологические исследования. Главным фактором интенсивного таяния ледника, несмотря на увеличение накопленных зимних осадков, является повышение температуры воздуха в теплый период в основном в летние месяцы [4, 6]. За период с 1973...2013 гг. температура

46

воздуха и осадки на леднике Туйыксу возрастали. В начале периода температура составила 4,8 °С, в конце - 5,3 °С, сумма осадков в начале периода была равна 381,3 мм, в конце 408,1 мм. Наибольшее количество осадков было в середине последнего десятилетия 20-века (рис. 1).

Т оС

5,6

5,4

5,2

5,0

4,8

4,6

4,4

4,2

<М >Л 00 ^н

00 оо к о\

W мм 500 400 300 200 100 0

Год

Рис. 1. Изменение скользящих метеозначений по 10-летиям за летний период и их линейные тренды на станции Туйыксу (1973... 2013 гг.).

1 - температура воздуха, 2 - сумма осадков.

По данным натурных наблюдений на гляциологической станции Туйыксу, в середине 90-х годов 20-го века смешанные осадки увеличивались, твердые уменьшались, жидкие незначительно уменьшались. В целом за исследуемый период: смешанные осадки увеличиваются, твердые -уменьшаются, жидкие - возрастают (рис. 2).

W мм 350 300 250 200 150 100 50 0

1

2

3

нсть

............................I_I_I_I_I_I_1—1

о 00

г-о\

СП 00 I

^

г-о\

ю 00 I

гг-о\

о\ 00 I

о 00

о\

<М

о\

I

СП 00 о\

"Л

о\

I

ю 00 о\

00

о\

I

о\ 00 о\

<М

о\ о\

о

I

"Л

о\ о\

го

I

00

о\ о\

о о о о

<М <М

Год

Рис. 2. Изменение скользящих сумм осадков по 10-летиям на станции Туйыксу за летний период (1971... 2013 гг.). 1 - твердые,2 - смешанные, 3 - жидкие осадки и их линейные тренды.

При более детальном рассмотрении (табл. 1) следует, что твердые осадки преобладают в мае и сентябре. В июне твердые (т) и смешанные

47

(с) осадки почти равны, в июле и августе преобладают смешанные осадки. В целом за летний период с июля по август преобладают смешанные осадки, а за теплый период (с мая по сентябрь) - твердые.

Таблица 1

Средние многолетние значения осадков в % по станции Туюксу за период

1971...2013 гг.

Май (T = -0,2 oC) Июнь (T = 3,3 oC) Июль (T = 5,8 oC) Август (T = 5,9 oC) Сентябрь (T = 2,2 oC)

т с ж т с ж т с ж т с ж т с ж

74 23 3 44 47 9 26 55 19 26 52 22 70 24 6

июнь - август (T = 5,0 oC) май - сентябрь (T = 3,4 oC)

т с ж т с ж

32 52 16 48 40 12

Примечание: Т - средняя многолетняя температура воздуха. т - твердые, с - смешанные, ж - жидкие осадки.

Для определения того, сколько воды из смешанных осадков уйдет в сток, а сколько замерзнет на леднике - необходимы дальнейшие специальные гидрологические исследования.

Синоптические процессы. Большое влияние на все метеовеличины оказывают синоптические процессы. Для такого анализа использовалась типизация макроциркуляционных процессов, разработанная Б.Л. Дзердзеевским для Северного полушария [2, 3]. В отдельную группу им выделена меридиональная южная циркуляция (тип 13) -состояние атмосферы с циклонической циркуляцией на полюсе, отсутствием блокирующих процессов на полушарии и тремя-четырьмя одновременными выходами южных циклонов в разных секторах полушария. Именно с этой группой с начала 1980-х годов (максимум приходится на 1989 г.) и в настоящее время связано большинство метеорологических экстремумов, в том числе и в Арктическом бассейне, и в горных районах. Наблюдается рост повторяемости южных циклонов, имеющих малые радиусы действия, большие скорости перемещения и резкие контрасты температур на фронтах, вызывающие увеличение амплитуды колебаний температуры воздуха и атмосферных осадков в разных регионах, в частности, в горных районах в тёплое время года [7].

При исследовании синоптических процессов использовались данные с сайта http:// www.atmospheric-circulation.ru. На их основе устанавливалась продолжительность выпадения осадков (сутки) при различных

48

типах циркуляции. Наибольшее количество осадков на леднике Туйыксу, как отмечалось в работе [4], выпадало при ЭЦМ 13л в основном в летний период [6]. В случае ЭЦМ 13л полярное вторжение отсутствует, отмечаются обширная депрессия над Арктическим бассейном и циклоническая деятельность на континентах [8]. В 20 в. число суток с ЭЦМ 13л возрасло. Правда, в конце столетия число суток с выпадением осадков при ЭЦМ 13л на леднике Туйыксу стало уменьшаться, но влияние данного типа циркуляции ещё велико.

Как рассматривалось в статье [4], на леднике Туйыксу обильные осадки в основном выпадали при южном меридиональном типе 13л. В середине 20-го века произошло резкое увеличение количества суток с выпадением осадков при ЭЦМ 13л, тогда как количество с ЭЦМ 4 (северные вторжения), более благоприятные для оледенения, уменьшилось [6]. В связи с уменьшением ЭЦМ 13л происходит увеличение других синоптических процессов в основном 12-й тип (рис. 3а, 3б). При ЭЦМ 12бл и 12вл средиземноморские циклоны выходят на Казахстан. Рост суммарной продолжительности ЭЦМ 12-го и чередование их с ЭЦМ 13-го типа создали наилучшие условия для обострения атмосферных фронтов, формирования обильных осадков и резких контрастов температуры воздуха [7].

N ч.с. 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

J_I_I_I_I_I_I_1_1_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_1_1_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

о т 00 о

00 ОО 00 00 о о о

,-н о ся 00 ,-н

00 00 00 00 о

о

Год

Рис.3 а. Изменение скользящих по 10-летиям числа суток с осадками за летний сезон за период 1971...2013 гг. при ЭЦМ 13л на леднике Туйыксу.

49

N 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Год

Рис. 3б. Изменение скользящих по 10-летиям числа суток с осадками при различных ЭЦМ на леднике Туйыксу за летний сезон и их линейные тренды за период 1971... 2012 гг.: 1 - 12а, 2 - 12л, 3 - 9, 4 - 3.

Осадки на станции Туйыксу за летний период с 1971... 2002 гг. выпадали при более низкой температуре [5] - твердые при 2,1 °С, смешанные при 3,9 °С, жидкие при 5,9 °С. За период с 2003.2012 гг. твердые осадки выпадали при 3,6 °С, смешанные - при 4,8 °С, жидкие - при 6,2 °С (табл. 2а). В целом за период наблюдений с 1971.2012 гг твердые - при 2,8 °С, смешанные - при 4,2 °С, жидкие - при 6,1 °С (табл. 2б). Несмотря на глобальное потепление, количество твердых осадков в процентном отношении почти не уменьшилось за последнее десятилетие, по сравнению с периодом 1971.2002 гг.[5] (табл. 1), но выпадали они в основном в ночное, утреннее и вечернее время, когда температура воздуха значительно ниже средней суточной.

Таблица 2а

Метеозначения при различных типах ЭЦМ за летний период (2003.2012 гг.) на леднике Туйыксу

ЭЦМ N Твердые Смешанные Жидкие

W, мм Т, 0С W, мм Т, 0С W, мм Т, 0С

1 3 - - 18,9 5,2 - -

2 14 98 3 30,3 3,9 37,7 5,0

3 32 97,6 12,3 58,3 16,9 40,9 12,0

4 25 43,6 1,2 140,9 5,2 41,0 5,0

6 15 77,3 3,2 5,0 4,3 35,5 5,9

50

ч.с.

о т чо С\ (N1 оо ^ч о

оо ос оо оо С\ С\ С\ о о о

г-ч ^ о т ЧО с^ сч ОО г-Ч

оо оо оо оо С\ С\ 0\ о

С\ СТ\ С\ С\ С\ С\ С\ С\ С\ С\ о

(-41

ЭЦМ N Твердые Смешанные Жидкие

мм Т, 0С мм мм

7л 8 19,3 4,4 17,7 3,8 37,1 6,2

8а 10 4,3 2,9 9,1 5,5 18,1 1,6

8б 16 76,0 4,5 39,3 4,4 85,1 5,4

8в 7 10,7 4,6 9,9 0,7 19,3 5,7

8гл 4 9,4 4,2 9,2 2,8 5,9 7,6

8гз 2 6,8 2,2 - - - -

9 89 356,4 3,2 326,9 3,7 115,7 6,6

10 31 34,8 4,0 230,6 4,4 18,9 5,3

12а 70 268,6 4,7 350,6 10,5 112,5 8,9

12г 1 - - 10,0 0,5 - -

12л 50 190,2 2,0 164,3 3,8 69,8 5,8

12з 3 21,0 -0,9 10,5 2,4 - -

13л 107 248,8 2,5 456,4 4,4 170,7 6,2

Е 487 1562,8 58,0 1887,9 82,4 808,2 87,2

Ср. зн. 3,6 4,8 6,2

Примечание: N - количество суток, при которых выпадают осадки, W -сумма осадков, Т - средняя суточная температура воздуха, Е - сумма величин по столбцам.

Таблица 2б

Метеозначения при различных типах ЭЦМ за летний период (1971...2012 гг.) на леднике Туюксу

ЭЦМ N Твердые Смешанные Жидкие

мм ^ Т мм мм

1 6 0,2 5,9 20,2 5,2 - -

2 174 415,1 2,6 606,6 4,1 236,5 5,8

3 84 291,7 6,6 183,5 11,1 170,0 9,0

4 204 560,0 2,2 684,3 4,6 180,4 5,8

5 14 58,0 3,8 15,9 5,9 11,7 8,3

6 73 265,3 2,7 256,2 3,6 119,6 5,7

7л 62 234,7 3,3 293,2 3,4 89,3 5,6

8а 56 225,9 2,2 166,4 5,0 35,1 3,8

8б 47 119,8 3,2 201,0 4,2 172,5 6,0

8в 36 71,6 4,2 165,4 2,4 98,4 5,7

8гл 36 87,0 2,4 82,7 3,3 27,4 6,4

8гз 2 6,8 2,2 - - - -

9 227 736,3 2,8 879,6 4,0 286,3 6,4

10 140 307,5 3,1 768,5 4,1 88,8 5,4

11 17 36,9 -0,1 53,0 3,2 24,1 6,0

12а 123 398,3 4,1 489,3 7,3 172,1 8,2

12г 2 0,7 2,2 10,0 0,5 - -

51

ЭЦМ N Твердые Смешанные Жидкие

W, мм T, oC W, мм T, oC W, мм T, oC

12л 128 392,2 2,2 549,8 3,8 163,4 6,1

12з 7 96,1 -1,8 24,8 1,6 0,2 3,5

13з 1 - - 2,0 3,8 - -

13л 746 1643,8 2,4 3107,4 4,0 779,7 6,2

2185,0 5947,9 56,2 8559,8 85,1 2655,5 103,9

Ср.зн 2,8 4,2 6,1

Примечание: См. табл. 2а.

Как сказано выше, несмотря на увеличение северных вторжений, на леднике Туюксу за летний период (1973...2013 гг.) сумма осадков увеличилась, но незначительно (рис. 1). Средняя месячная температура воздуха возрастала, так как сказывалось еще влияние ЭЦМ 13л, который начал уменьшаться [4] (рис. 3а), но количество суток с выпадением осадков еще достаточно велико при данном типе циркуляции. Стали возрастать другие типы циркуляции, в основном 12-й (табл. 3б).

Заключение. Для оледенения Заилийского Алатау и соседних хребтов увеличение северных вторжений с понижением температуры воздуха в летний период является благоприятным, так как уменьшается таяние снега и льда. Это влияет на изменение фазового состава осадков, увеличивается количество твердых, уменьшается испарение. Твердые осадки преобладают в мае и сентябре, в летний период - смешанные. За последнее десятилетие осадки стали выпадать при более высокой температуре воздуха. Количество суток с выпадением осадков при ЭЦМ 13л уменьшается, и стали возрастать другие типы циркуляции, в основном 12-й. При ЭЦМ 12бл и 12вл средиземноморские циклоны выходят на Казахстан. Рост суммарной продолжительности ЭЦМ 12-го и чередование с ЭЦМ 13-го типа создали наилучшие условия для обострения атмосферных фронтов, формирования обильных осадков и резких контрастов температуры воздуха.

Несмотря на процесс глобального потепления, горные ледники, играющие важную роль в водном балансе аридных территорий, не будут катастрофически разрушаться.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вилесов Е.Н., Уваров В.Н. Эволюция современного оледенения Заилийского Алатау в 20 веке - Алматы: Казахский университет, 2001.252 с.

52

2. Дзердзеевский Б.Л. Проблемы колебаний общей циркуляции атмосферы и климата. // Воейков и современные проблемы климатологии. -Л.: 1956. - С. 109-122.

3. Дзердзеевский Б.Л. Общая циркуляция атмосферы и климат. - М.: Гидрометеоиздат, 1975. - 285 с.

4. Ерисковская Л.А. Метеорологическая обусловленность колебания границы питания на леднике Туюксу //Гидрометеорология и экология. -2005. - № 2. - С. 79-88.

5. Ерисковская Л.А. Фазовый состав атмосферных осадков на леднике Туйыксу // Гидрометеорология и экология. - 2006. - № 4. - С. 108-117.

6. Ерисковская Л.А. Метеорологическая характеристика режима ледника Туюксу // МГИ. - 2009. - Вып. 107. - С. 130-136.

7. Кононова Н.К. Исследование многолетних колебаний циркуляции атмосферы Северного полушария и их применение в гляциологии // МГИ. - 2003. - Вып. 95. - С. 45-65.

8. Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому /Отв. ред. А.Б. Шмакин; Ин-т географии РАН - М.: 2009. - 372 с.

Поступила 18.02.2014

Л.А. Ерисковская

СОЦГЫ ЖЫЛДАРДАГЫ Т¥ЙЬЩСУ М¥ЗДЫГЫНА ТYСКЕН АТМОСФЕРАЛЬЩ ЖАУЫН-ШАШЫНДАРДЫЦ ФАЗАЛЫЦ Ц¥РАМЫНЫЦ ЭЗГЕРУ1

1973... 2013 жж квпжылдардагы кезецтде орташа айлыц ауа температурасы мен жауын-шашын жиынтыгыныгыц взгергсгне талдау жасалды. Жылы кезецдег1 (мамыр-цыркуйек) орташа квпжылдъщ ауа температурасы кез1нде цатцыл, суыц, аралас жауын-шашындардыц (%-дагы улеа есептелтд1, жаз кезтдег1 (маусыт-тамыгв), эр айдагы мамырдан цыркуйек аралагындагы,ал мундай орташа айлыц ауа температурасында эртурл1 синоптикалыц процесс кез1нде жазгы уацытта Туйыцсу муздыгына цатцыгл, аралас, суйыц атмосфералыц жауын-шашындар тусед1 2003... 2012, 1971... 2012 жж кезецдердег1(БМДзердзеевскийдщ типизациялауы бойынша).Жазгы маус^гмдагы уацтыглы КЦМ (царапатм циркуляциялыц механизмдер) взгер1стер1 царастырыштн.

53