CC BY
11НА УЧНЫЕ СТА ТЬИ
Гидрометеорология и экология № 1 2011
УДК 551.32
ИЗМЕНЕНИЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ И КАТАЛОГ ЛЕДНИКОВ ХРЕБТА САУР (САУЫР) ПО СОСТОЯНИЮ НА 2005 ГОД ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
Канд. геогр. наук А.Л. Кокарев Канд. геогр. наук И.Н. Шестерова
Составлен Каталог оледенения хребта Сауыр (Саур) по состоянию на 2005 год с использованием космических снимков и геоинформационных систем. Проведено сравнение параметров оледенения с предыдущими исследованиями, оценены темпы изменения.
Картографической основой геоинформационной системы (ГИС) состояния ледников хребта Сауыр (Саур) на 2005 год служат космические снимки Landsat 7 ETM+ (дата съемки 21.08.2005 г.) и топографические карты М 1:100000 издания 1983 г. Использование этих материалов позволило наиболее полно отразить пространственную информацию о ледниковых комплексах исследуемой территории и подготовить основу для хранения, анализа и оперативного использования пространственных данных. Использование космической информации позволило выделить ледники, моренные комплексы, озера и другие объекты гляциологического мониторинга на момент съемки. К сожалению, снимок Landsat 7 ETM+ не самого хорошего разрешения (размер pixel - 30 м), что несколько затрудняло обработку снимка и его дешифрирование, которые произведены по известным методикам [7] с применением программ ENVI 4.6.1, ERDAS Imagine 8.6 и MapInfo 7.8. Авторы постарались свести неизбежную ошибку к минимуму, в частности, с использованием панхроматического канала (что увеличивает наземное разрешение или размер pixel до 15 м), выбором мультиспектральных изображений (каналы 3-2-1, 4-2-1, 5-3-1), максимально удовлетворяющих задачам проекта и выполнением различных видов коррекции.
В ходе работ были выполнены следующие задачи обработки ДДЗ:
1. Выбор мультиспектральных изображений максимально удовлетворяющих задачам проекта связанных с оценкой изменений;
2. Импорт изображений в формат программ обработки данных ДЗ (ERDAS Imagine 8.6, ENVI 4.6.1);
3. Выполнение различных видов коррекции (атмосферной, яркостной и т.д.);
4. Географическая коррекция снимков (привязка мультиспектрального
101
изображения в систему координат WGS84);
5. Коррекция снимка с имеющимися топографическими картами и материалами аэрофотосъемки, трансформированными в ГИС;
6. Оцифровка гляциологической информации (MapInfo 7.8);
7. Создание цифровой модели рельефа (ЦМР);
8. Экспорт полученных карт в ГИС.
Геоинформационная система определяется как комплекс программных и технических средств, включающий аппаратные средства и программное обеспечение, предназначенное для ввода, хранения и обработки картографической информации с целью анализа и тематического моделирования [3, 5]. Основу ядра составляют база геоданных (векторные слои, тематические карты, космические снимки, ЦМР) и база данных (данные исследований, аналитические данные по исследованиям). При этом поддерживается связь между графическими объектами карты и записями в базах данных.
Анализ является инструментальной частью комплекса ГИС. Оно состоит из программных модулей реализующих различные аспекты поведения системы и работы ГИС. Основу ядра составляет программный комплекс MapInfo 7.8. ГИС включает 6 основных слоев, составляющих топографическую основу проекта: границы; рельеф (создание ЦМР); гидрография; оледенение по годам исследования; морены по годам исследования; моренные и прилед-никовые озера и более 10 вспомогательных слоев по исследуемой территории (рис. 1).
Рис. 1. Пример работы программы Мар1п/о 7.8. в режиме просмотра (участка оледенения хр. Сауыр).
102
Для качественной идентификации некоторых гляциологических объектов (в частности, морен) возникла необходимость в создании цифровой модели рельефа (ЦМР). Она была создана с применением данных спутникового зондирования поверхности Земли (по радарным данным SRTM) с трансформацией в WGS84 [4, 5, 6]. В результате были построены изолинии через 100 м, и появилась возможность качественной визуализации космических изображений с помощью инструментариев объема.
Оледенение хребта Сауыр (Саур) территориально относится к Каталогу ледников СССР (т. 15 - Алтай и западная Сибирь) [1]. Для топоос-новы ГИС была принята проекция UTM WGS84 (UNIVERSAL TRANSVERSE MERCATOR).
Хребет Сауыр с горной группой Музтау является частью Саур-Тарбагатайского горного поднятия, расположенного между горными системами Алтая и Жетысуского Алатау. Он вытянут в широтном направлении и окаймлен обширными межгорными впадинами - Жайсанской на севере и Алакольской на юго-западе. Главный водораздельный гребень хребта Сауыр имеет высоты от 3400 м на западе до 3800 м на востоке. Хребет Сауыр резко ассиметричен: ширина северного склона 20.. .25 км, а южного - 4.6 км. Поднятие хребта представляет собой асимметричный виргирую-щий к западу и востоку свод, резко приподнятый на юге и слабо наклоненный к северу и северо-западу [1].
Рельеф центральной части хребта Сауыр характеризуется сравнительно слабым расчленением. Лишь местами в центральной водораздельной части рассматриваемого хребта на высотах 3300.3700 м, а также вдоль речных долин и тектонических уступов развиты формы типично горного среднерасчлененного крутосклонного гляциального рельефа. Здесь верховья речных долин с глубиной расчленения от 200 до 500 м представляют циркообразные расширения с ледниками, замыкающиеся стенками цирков и каров, открытых к северо-западу, северу и северо-востоку [1].
Следы оледенения стадии Фернау на хребте Сауыр представлены в виде троговых долин, холмисто-моренных и грядовых образований на днищах трогов, боковых террас, оглаженных скал и заплечиков на склонах трогов, серий каров и цирков. Длина троговых долин на южном склоне хребта не превышает 5.6 км, а на северном склоне она местами достигает 15.18 км [1].
Климат рассматриваемого района континентальный. Количество осадков составляет 500.600 мм в год (200.250 мм в летний период). Основную влагу приносят западные и северо-западные ветры. Зимой на этот
103
район распространяется действие сибирского антициклона, для которого характерна ясная погода с низкими температурами и незначительным количеством осадков. Средняя годовая температура воздуха в гляциальной зоне хребта составляет от -7 до -9 °С, средняя температура теплого периода (май-сентябрь) 6.8 °С, холодного - от -14 до -16 °С. Минимальные температуры в середине зимы достигают -40.-45 °С и ниже. Летом температура воздуха нередко повышается до 20 °С, и таким образом, амплитуда экстремальных температур превышает 60 °С [1].
Все ледники на рассматриваемой территории были разделены на три группы: 1 - ледники основных долин, залегающие между горными хребтами (сложные долинные, котловинные, простые и асимметричные долинные); 2 - ледники, расположенные на склонах хребтов (шлейфовые, карово-долинные, висячие каровые, каровые, карово-висячие, висячие); 3 - ледники на денудационных поверхностях (плоских вершин). Сведения о ледниках различных морфологических типов хребта Сауыр по состоянию на 2005 год приведены в основной таблице каталога, составленной в соответствии с [9].
Морфологический тип и общая экспозиция ледников определялась по предыдущему каталогу [1] и корректировались в случаях изменения площади по топографическим картам и космическим снимкам.
Для каждой, выделенной по бассейнам группы ледников, дается суммарная площадь открытого льда, суммарный объем всех ледников бассейна, суммарная площадь боковых и конечных морен, а также объем погребенных льдов. Расчет объема ледников VI и погребенного льда дт производился по формулам, рекомендованным П.А. Черкасовым для Джун-гарского (Жетысуского) Алатау [11].
1) Для ледников «основных долин»:
У1 = 29,76^/'38 /103 , (1)
дт = 29,76 • ^379 • Кт • ^ 10-3. (2)
2) Для ледников «висячих долин и каров», площадью менее 3 км2:
У1 = 49,37^/'2 /103, (3)
дт = 49,369 • ^202 • Кт • ^ • 10-3. (4)
3) Для ледников «горных склонов»:
У1 = 0,00393^1Д24/106 , (5)
дт = 0,00393 • ^124 • Кт • Ет • 10-6. (6)
4) Для ледников площадью менее 0,1 км2:
104
V = 3,93 • 10-9
Iг
п
V У
\ 1,12
, (7)
дт = 0,00393
F ,0,124
гол<0,1
лм<0,1 пл<0,1 у
А0
• Кпл • Гпл<0,1 • 10_б , (8)
где: Г - площадь открытого льда; Г7 - площадь 7-го ледника <0,1 км2; Кпл
- коэффициент перевода средней толщины открытой части ледника в толщину «мертвого» погребенного льда (0,5); Гол - площадь открытого льда; ¥гт - площадь погребенного льда; Гол <01 - общая площадь открытого льда ледников в бассейне реки с площадью < 0,1 км2; плм<0,1 - общее количество ледников в бассейне реки с площадью <0,1 км2, имеющих площади погребенного льда под боковыми и конечными моренами; Рпл<0,1 - площадь погребенного льда у ледников с площадью <0,1 км2. В формулах (1)
- (4) Г - в км2, а в формулах (5) - (8) в м2.
Согласно проведенной инвентаризации в бассейнах левых притоков р. Иртыш (хребта Сауыр) по состоянию оледенения на 2005 год насчитывается в общей сложности 31 ледник (рис. 2, таблица), причем 8 ледников (общей площадью 0,470 км2 и объемом 0,012 км3) были пропущены при первичной каталогизации, а некоторые крупные ледники распались на более мелкие. Общая площадь оледенения составила 12,754 км2, суммарный объем ледников - 0,491 км3. Площадь занятая боковыми и конечными моренами составила 5,433 км2, объем льда под моренами насчитывает, согласно нашим расчетам, порядка 0,103 км3. У семи ледников изменился морфологический тип. Ледник Кьин Бокан (№ 5) определен в предыдущем каталоге как плоских вершин, хотя в более ранних работах Ю.П. Селевер-стова [10] классифицируется как карово-висячий. Этот ледник, по нашему мнению, является долинным с хорошо выраженным спускающимся вниз по долине языком. Ледники Кичкене-Бокан, Ой-Карагай, Шыгыз-Обалы, Кичкине-Аба вследствие сокращения площади превратились из карово-висячих в каровые, ледник Кичкине-Куртка из карово-висячего в висячий. Ледник Орта-Музтау скорее всего ранее был ошибочно определен как висячий, так как на снимках и по характерным признакам рельефа он является скорее карово-висячим.
105
о
Рис. 2. Карта-схема оледенения хребта Сауыр. 1 - хребты, 2 - реки, 3 - государственные границы,4 - ледники, 5 - морены, 6 - гляциалъные (моренные) озера.
Таблица
Оледенение бассейнов левых притоков р. Иртыш (северного склона хребта Сауыр, казахстанская часть)
№ по схеме Название ледника Морфологический тип Экспозиция Площадь, км2 Высота, м н.у.м Длина, км Площадь 2 морены, км Объем, км3
2005 1960 1960 2005 низшей высшей боковая конечная открытый лед лед под мореной
в 1960 г. в 2005 г.
Бассейн р. Улькен-Уласты (реки Черный Иртыш, Иртыш) (Северный склон хребта Сауыр)
1 1 Косайрык дол С 3,6 3,681 3240 3812 3,3 0,409 0,442 0,17409 0,17951 0,02074
2 2 Беркут--Кунган кар-вис С 0,7 0,425 3360 3530 1,26 0,171 0,101 0,03216 0,01767 0,00564
3 3 Дара дол С 1,4 0,919 3160 3700 2,08 0,172 0,238 0,04733 0,02647 0,00591
Бассейн р. Кендерлык (оз. Зайсан, р. Иртыш) (Северный склон хребта Сауыр)
4 4 Улькун-Бокан дол С 1,3 1,274 3030 3720 2,26 0,150 0,118 0,04273 0,04156 0,00438
5 5 Кьин-Бокан дол С 1,3 1,091 3200 3680 2,25 0,180 0,187 0,04273 0,03356 0,00564
6 не учтен ранее вис СЗ 0,023 0,3 0,00031
7 не учтен ранее вис СЗ 0,022 0,33 0,00029
8 не учтен ранее вис СЗ 0,019 0,2 0,00025
9 6 Орта-Бокан 1 кар СЗ 0,3 0,213 3320 3640 0,67 0,081 0,078 0,01161 0,00768 0,00287
10 7 Орта-Бокан 2 кар СВ 0,4 0,174 3150 3600 0,66 0,073 0,143 0,01641 0,00605 0,00374
11 отделился от 10 вис СВ 0,019 0,13 0,00025
12 отделился от 10 вис СВ 0,015 0,18 0,00019
13 8 Орта-Бокан 3 кар СВ 0,2 0,174 3320 3650 0,81 0,037 0,093 0,00713 0,00605 0,00225
14 9 Кичкине-Бокан кар СВ
15 10 Ой-Карагай кар С
16 не учтен ранее кар-вис С
17 11 Орта-Музтау кар-вис СВ
18 12 Батыс-Музтау пл. вер. СВ
19 не учтен ранее кар-вис С
20 13 Шагыз-Обалы кар С
21 14 Орта-Обалы кар-дол С
22 отделился от 24 вис СЗ
23 отделился от 24 вис СЗ
24 15 Аба дол С
25 отделился от 24 вис с
26 не учтен ранее вис в
27 16 Кичкине-Аба кар с
28 не учтен ранее вис СЗ
29 не учтен ранее кар-вис СЗ
30 17 Куртка кар с
31 18 Кич кине-Ку ртка вис СВ
Итого
0,4 0,315 3200 3720 0,97 0,099 0,175 0,01641 0,01229 0,00536
0,8 0,683 3240 3740 1,27 0,172 0,170 0,03775 0,03121 0,00783
0,059 0,3 0,019 0,021 0,00166 0,00055
0,2 0,352 3000 3620 1,52 0,101 0,085 0,00713 0,01405 0,00372
0,2 0,300 3180 3450 0,67 0,026 0,038 0,00357 0,00563 0,00060
0,132 3400 3650 0,42 0,040 0,034 0,00432 0,00121
0,7 0,298 3240 3700 1,13 0,052 0,069 0,03216 0,01152 0,00234
0,8 0,772 3200 3520 1,14 0,337 0,295 0,03775 0,03614 0,01480
0,037 0,42 0,00053
0,014 0,25 0,00018
1,5 0,790 2990 3600 1,12 0,349 0,352 0,05206 0,02149 0,00954
0,041 0,15 0,00060
0,055 0,38 0,00083
0,6 0,436 3200 3600 0,97 0,059 0,074 0,02672 0,01822 0,00277
0,056 0,56 0,00085
0,105 3360 3500 0,49 0,030 0,027 0,00330 0,00089
0,3 0,225 3290 3500 0,64 0,032 0,064 0,01161 0,00820 0,00175
0,1 0,037 3290 3380 0,22 0,016 0,024 0,00310 0,00095 0,00051
14,8 12,754 2,604 2,828 0,602 0,491 0,103
Необходимо отметить, что слегка увеличилась площадь самого крупного долинного ледника Койсарык с 3,6 до 3,681 км2, а также карово-висячего ледника Орта-Музтау (с 0,2 до 0,352 км2) и площадь вершинного Батыс-Музтау (с 0,2 до 0,300 км2), однако не имея промежуточных (или последующих) снимков невозможно говорить об увеличении, так как не исключены ошибки первоначальных определений.
По полученным данным был проведен предварительный сравнительный анализ. Количество ледников с 1960 года увеличилось с 18 до 31 не только за счет обнаружения 8 ранее неучтенных ледников, но и за счет распада более крупных ледников Орта-Бокан-2 (отделились № 11 и № 12) и Аба (отделились №№ 22, 23, 25). Общая площадь открытой части оледенения (без учета 8 ранее пропущенных ледников) за период 1960.2005 гг. сократилась на 2,516 км2, что составило от первоначальной площади 14,8 км2 около 17 %, объем уменьшился на 0,123 км3 или на 20 %. Скорость деградации площади оледенения за период 1960-2005 гг. составила порядка 0,056 км2/год или 0,38 %/год, что значительно ниже средней скорости деградации площади оледенения Илейского (Заилийского) Алатау, где за период 1955.2008 гг. она составляла в среднем 0,8 %/год [4], а также южного (за период 1956-2000 гг. 0,95 %/год) и северного (в среднем 0,76 %/год [2]) склонов Жетысуского (Джунгарского) Алатау, она практически соответствует скорости деградации ледников российского Алтая. Согласно данным [8] площадь оледенения Южно-Чуйского и Северо-Чуйского хребтов Горного Алтая сократилась за период 1952-2004 гг. на 19,7 % и соответственно скорость деградации составляла около
0.38.%/год. Исходя из географического положения и сходных климатических условий, можно предположить, что средняя скорость деградация оледенения казахстанского Алтая будет соответствовать средней скорости деградации оледенения Сауыра и российского Алтая.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вилесов Е.Н. Каталог ледников СССР, Т. 15 (Алтай и западная Сибирь), Вып. 1 (горный Алтай и верхний Иртыш), часть 1 - бассейны левых притоков р. Иртыша. - Л.: 1969. - С. 3-24.
2. Вилесов Е.Н., Морозова В.И. Изменение размеров современного оледенения и ледникового стока северной Джунгарии во второй половине 20 века // Гидрометеорология и экология. - 2008. - №4. - С. 124-143.
3. Гельдыев Б.В., Шкурычев Д.С., Ахметов А.Т., Максимов М.А., Севир-ская Н.Н. Создание ГИС-проекта по картографированию зарослей ко-
109
нопли в Шуйской долине. // Вестник КазНУ. Серия геогр. - 2007. - № 2 (25). - С. 75-79.
4. Кокарев А.Л. Мониторинг гляциального пояса северного склона Илей-ского Алатау с использованием космической информации и ГИС. // Вестник КазНУ. Серия геогр. - 2009. - № 2 (29). - С. 20-27.
5. Кокарев А. Л. Применение дистанционного зондирования (АФС, кос-моснимки) и ГИС для определения изменения горных гляциальных областей на примере Южной Джунгарии (Жетысуский Алатау): Сб. докл. / Межд. конф. по геодезии и геоинформатике (ICGG - 2007) 1819 октября 2007 г. при Кыргызском Гос. Ун-те строительства, транспорта и архитектуры (КГУСТА). - Бишкек: 2007. - С. 92-99.
6. Кокарев А.Л., Шестерова И.Н. Современное состояние оледенения и погребенных льдов Южного Жетысуского (Джунгарского) Алатау. // Вопросы географии Сибири. - 2009. - Вып. 27. - С. 62-67.
7. Лурье И.К., Косиков А.Г., Ушакова Л.А., Карпович Л.Л., Любимце-ва М.Ю., Тутубалина О.В. Компьютерный практикум по цифровой обработке изображений и созданию ГИС (Дистанционное зондирование и географические информационные системы). - М.: 2004. - 174 с.
8. Носенко Г.А., Хромова Т.Е., Муравьев А.Я., Нарожный Ю.К., Шахге-данов М. В. Использование исторических данных и космических изображений для оценки изменений размеров ледников на Алтае // Лед и снег. - 2010. - №2 (110). - С. 19-24.
9. Руководство по составлению Каталога ледников СССР. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1966. - 154 с.
10. Селиверстов Ю.П. Современное оледенение хребта Саур. // Доклады АН СССР. - 1964. - 158. - № 5. - С. 127-153.
11. Черкасов П.А. Расчет составляющих водно-ледового баланса внутриконти-нентальной ледниковой системы. - Алматы, Каганат, 2004. - 334 с.
Институт географии МОН РК, г. Алматы
ГАЖ-ТЕХНОЛОГИЯ ЖЭНЕ ДИСТАНЦИОНДЬЩ ЗОНДЫЛАУ
НЭТИЖЕЛЕР1 (2005 Ж) АРЦЫЛЫ САУЫР ЖОТАСЫНЬЩ М¥ЗДЬЩТАРЫНЬЩ КАТАЛОГЫ ЖЭНЕ М¥ЗБАСУЛАРДЫЦ ЭЗГЕР1СШ АНЫЦТАУ
Геогр. гылымд. канд. А.Л. Кокарев Геогр. гылымд. канд. И.Н. Шестерова
Fаръlштъщ тус1р1мдерд1 жэне ГАЖ-мц мэл1меттерт пайдалана отырып, 2005 ж. Сауыр муз басуыныц каталогы жасалды. 0ткендег1 зерттеулерд1 пайдалана отырып, музбасудын параметрлерт салыстыру жумыстары жузеге асырылып, олардыц Kepi щарщыны багаланды.
110
