CC BY
5УДК 551.324.63
КАТАЛОГИЗАЦИЯ ЛЕДНИКОВ БАССЕЙНОВ РЕК КОКСУ И КЮНЕС (КИТАЙСКАЯ ЧАСТЬ БАССЕЙНА РЕКИ ИЛЕ) ПО МАТЕРИАЛАМ КОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Л.В. КОГУТЕНКО
Инженер лаборатории гляциологии (Институт географии РК)
Кексу жсэне Кюнес (Цытай) eseHdepi алабында орналасцан муздыцтардыц 1963 жылдан 2011 жыл аралыгындагы езгеруш багалау нэтижелерi усынылган. Муздыцтардыц морфологиялыц турше жсэне орналасуына байланысты олардыц аудандарыныц цысцаруына талдау жсасалынган. Муз басудыц темендеушщ орташа царцыны ауданына байланысты 0,7 % жэне келемше царай 0,9 % цурады.
Представлены результаты оценки изменений ледников, расположенных в бассейнах рек Коксу и Кюнес (Китай), с 1963 по 2011 гг. Проанализировано сокращение площади ледников в зависимости от их морфологического типа и экспозиции. Средние темпы деградации оледенения составили 0,7 % в год по площади и 0,9 % в год по объему.
In the article results of estimation of changes of glaciers located in Koksu and Kyunes river basins (China) for the period of years from 1963 to 2011 are presented. Decrease of glaciers area depending on their morphological type and exposition is analyzed. Average rates of degradation of glaciation made 0, 7 % a year by the area and 0, 9 % a year by the volume.
Одна из ключевых проблем Республики Казахстан, как и сопредельных стран Центральной Азии - нарастающий дефицит водных ресурсов. Уже сейчас состояние водного стресса - характерная особенность всех восьми водохозяйственных бассейнов Казахстана: объем водопотребления превысил здесь 40 % возобновляемых водных ресурсов и продолжает увеличиваться. К тому же Казахстан является водозависимым государством: более 40% объема речных вод поступает в страну по трансграничным рекам с территории сопредельных стран - России, Китая, соседних стран Средней Азии [1,2]. Неопределенность климатических изменений даже в ближайшем будущем и продолжающееся сокращение ледниковых ресурсов оптимизма не добавляют. По оценкам специалистов подавляющее большинство ледников Тянь-Шаня, Жетысуского (Джунгарского) Алатау может растаять уже к концу текущего столетия, что может потребовать кардинального изменения сложившегося в регионе системы землепользования и водопотребления и способно спровоцировать резкое обострение продовольственной и региональной безопасности [1-3].
Горные районы являются зоной формирования стока большинства главных рек Центральной Азии. Результаты исследований не оставляют сомнений в том, что оледенение региона с середины прошлого века находится в стадии деградации. [1-5]. В связи с этим все более актуальны исследования по оценке современных и прогнозных изменений ледниковых ресурсов. Для территории казахстанской части Иле-Балкашского бассейна такие оценки выполнены на основе сравнительного анализа данных последовательных унифицированных каталогов ледников. составленных на 4 (Же-тысуский Алатау) - 5 (Илейский Алатау) разных лет последнего полувека [1-6]. Сложнее оценить эти изменения для сопредельной территории трансграничных бассейнов. Для китайской территории бассейна реки Иле, в частности, имеется лишь один каталог ледников, составленный китайскими специалистами по материалам аэрофотосъемки 1962/63 гг.
В связи с этим в Институте географии в рамках тематических исследований лаборатории гляциологии предприняты работы по составлению нового каталога ледников по состоянию на 2011 г. Часть результатов этих работ, относящаяся к оледенению бассейнов рек Коксу и Кюнес - составляющих р. Иле на территории Китая (рис.1), представлена ниже.
Методика исследований и результаты. Река Коксу протекает между хребтами Халыктау и Нарат, а река Кюнес - между хребтами Нарат и Ирен-Хабырга. Хребет Халыктау простирается на восток от пика Хан-Тенгри и достигает максимальной высоты 6811 метров. [7]
Новый каталог ледников бассейна р. Коксу составлен на основе обработки космические снимков Landsat 7 ETM+ (2007, 2009, 2011 гг.) и ASTER (2004 и 2006 гг.). Для
82 0 в.д. 83 0 в.д. 84 0 в.д. 85 ° в.д.
Рис. 1. Район исследования
составления каталога ледников бассейна р. Кюнес использованы космические снимки Landsat 7 ETM+ (2008, 2009, 2010, 2011гг.) и ALOS (2006 г.) Наземное разрешение снимков ALOS составляет 10 м., для снимков Landsat 7 ETM+ - 30 метров. При использовании панхроматического слоя разрешение снимков Landsat 7 ETM+ увеличивается до 15 метров.
Для вычисления статистических характеристик рельефа и определения морфологических типов ледников использовались топографические карты и цифровые модели рельефа (ЦМР) ASTER GDEM (Global Digital Elevation Model). ASTER GDEM представлена в формате GeoTIFF в географической системе координат (широта/долгота) и разрешением 1 угловая секунда (приблизительно 30 метров) [8]. Система координат - WGS84. Для сравнения использовались данные китайского Каталога ледников, составленного по материалам аэрофотосъемки 1962/63 гг.[ 9].
Построение контуров ледников выполнено вручную по растровой подложке. Сопоставление контуров ледников за разные сроки наблюдений позволило установить наиболее точные границы ледников на момент съемки. Помимо картографирования границ ледников проведено также дешифрирование моренных комплексов, имеющих отчетливые дешифровочные признаки (светлый тон окраски, хорошую выраженность в рельефе).
Методика расчета объема ледников внутриконтинентальных ледниковых систем построена на зависимости между средней толщиной и площадью ледника [9]. В силу того, что определить площадь погребенного льда с высокой точностью не представляется возможным, полученные результаты расчета объема погребенного льда следует рассматривать как ориентировочные. В первом приближении объем погребенного льда у ледников вычисляется по зависимости между площадью открытого и погребенного льда с введением коэффициента перевода средней толщины открытой части ледника в толщину «мертвого» погребенного льда в соответствии с рекомендациями П.А. Черкасова [4]. Значения изменений площадей и объемов за исследуемый промежуток времени даны в первом приближении без учета не выявленных ранее и распавшихся ледников.
В бассейне р. Коксу по состоянию на 2011 г. насчитывается 823 ледника, в том числе 163 ледника, возможно ранее не учтенных, общей площадью 14,09 км2. Большинство ранее не учтенных ледников имеют площадь менее 0,1 км2, и ,возможно, по этой причине не были включены в предыдущий каталог. Общая площадь оледенения по состоянию на 2011 г. составила 309,117 км 2, объем
ледников - 14,1463 км3. Площадь морен составляет 219,816 км2, а объем погребенного льда 3,7962 км3. По каталогу оледенения на 1962-63 гг. [9] в этом же бассейне насчитывалось 623 ледника с общей площадью 421,58 км2 и суммарным объемом 23,0837 км3. Таким образом, площадь оледенения за период с 1962/63 по 2011гг. сократилась на 26,7 % (рис. 2), а объем на 38,7 %, несмотря на то, что количество ледников возросло. Это произошло вследствие того, что в процессе деградации крупные ледники распадаются на более мелкие, часто другого морфологического типа (как правило, в сторону упрощения) [5].
82°20'0"в. д. 82°30'0"в. д. 82°40'0"в. д. 82°50'0"в. д.
82°20'0"в. д.
82°30'0"в. д.
82°40'0"в. д.
82°50'0"в. д.
Река Коксу
Каталог ледников 1962 г.
Каталог ледников 2011 г.
Рис. 2. Контуры некоторых исследуемых ледников
В бассейне р. Кюнес на момент проведения исследований насчитывалось 222 ледника, общей площадью 56,597 км2. Так же было выявлено 5 ранее не учтенных ледников, площадью 0,24 км2. Объем оледенения всего бассейна составил 1,7650 км3. Площадь морены составляет 60,4 км2, а ее объем погребенного льда 1 км3. Для сравнения, в предыдущем каталоге в бассейне р. Кюнес насчитывалось 250 ледников, общей площадью 96,68 км2 и объемом 3,4491 км3. Таким образом, площадь оледенения за рассматриваемый период сократилась на 41 %, а объем на 49 % (рис. 2).
Большую часть площади оледенения обеих рек занимают ледники площадью меньше 0,5 км2 (рис. 3). В бассейне р. Коксу значительную часть от общей площади так же занимают ледники площадью 2-5 км2. В бассейне р. Кюнес крупных ледников площадью свыше 5 км2 нет. Средняя площадь ледников составляет для бассейна р. Коксу 0,367 км2, а в бассейе р. Кюнес - 0,255 км2.
Согласно классификации [10] горные ледники делятся на следующие морфологические типы: висячий, карово-висячий, присклоновый, каровый, карово-долинный, простой долинный, сложный долинный и т.д. Экспозиция ледника определяется в соответствии с направлением, к которому обращена его поверхность, и дается по восьми румбам - С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ.
Рис. 3. Распределения площади оледенения в зависимости от размеров ледников.
Как видно из рисунка 4, в бассейнах обеих рек преобладают висячие каровые ледники. В градацию каровые включены каровые, склоновые и присклоновые ледники, но склоновых и прискло-новых в бассейне р. Коксу насчитывается всего 4, а в бассейне р. Кюнес лишь 2 склоновых ледника. В бассейне р. Кюнес долинные ледники отсутствуют, это может быть связано с меньшей высотой хребтов в этом бассейне. Так, среднее значение верхней границы ледников в бассейне р. Коксу составляет 4130 м., а в бассейне р. Кюнес - 3890 м. По морфологическим типам ледников их площади для бассейна р. Коксу и р. Кюнес распределяются следующим образом: висячие - 24,8 % и 33,3% соответственно; карово-висячие - 8,8 и 10,1%; каровые - 19,2 и 45,8 %; карово-долинные -17,6 и 10,7 %; долинные в бассейне р. Коксу занимают 5,9 % от общей площади оледенения.
С 19622 по 2011 гг. в бассейне р. Коксу сильнее всего уменьшились по площади каровые, каро-во-долинные и долинные ледники - 37,6 %, 41,2 %, 29,5 % соответственно. У висячих ледников наблюдается увеличение площади оледенения за счет ранее не учтенных и распавшихся, но при этом общий объем висячих ледников все-таки сократился на 1,1 % за счет уменьшения средней площади ледников. В бассейне р. Кюнес наибольшей деградации по площади подверглись висячие (47,5 %), каровые (40,8 %) и карово-висячие (31,1 %) ледники. Наименьшее изменение площади наблюдается у карово-долинных ледников (17,9 %).
ар Коксу Кюнес
80 70 60 50 40 30 20 10 о
Висячи! Карово-висячпй Каровый Карово-долинный Долинный Рис. 4. Распределение ледников по морфологическим типам
Распределение количества ледников в бассейнах р. Коксу (числитель) и р. Кюнес (знаменатель) по экспозициям и морфологическим типам
Морфологичес-кий тип Экспозиция Всего
С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ
Висячий 126/64 161/38 48/8 27/8 19/2 33/3 77/7 127/35 618/165
Карово-висячий 13/9 8/3 1/0 3/1 - - 5/0 17/3 47/16
Каровый 34/15 16/10 5/0 4/2 1/0 1/4 8/1 18/5 87/37
Карово-долинный 12/2 2/0 1/1 - - - 1/0 6/1 22/4
Долинный 29/0 2/0 1/0 - - 1/0 1/0 15/0 49/0
Всего 214/90 189/51 56/9 34/11 20/2 35/7 92/8 183/44 823/222
Как видно из табл.1 большинство ледников имеют северную ориентацию. Площади ледников по экспозициям в бассейне р. Коксу (в процентном отношении к общей площади открытой части ледников) распределяются следующим образом: С - 48,4 %; СВ - 12,3 %; В - 3,6 %; ЮВ - 2,2 %; Ю - 1,2 %; ЮЗ - 1,7 %; З - 7,1 %; СЗ - 23,6 %. В соответствии с рис. 5 наибольшее сокращение площади зафиксировано у ледников, ориентированных на юго-запад 73 %. У ледников южной экспозиции выявлено увеличение площади при уменьшении объемов. Это связано с тем, что к ним относятся практически только висячие ледники, количество которых увеличилось при распаде крупных ледников и смене их экспозиции, а так же с уменьшением средней площади ледников этой экспозиции с 0,42 км2 до 0,18 км2. У ледников ЮВ и СЗ экспозиции наблюдается увеличение площади на 8,2 и 14,3 %, и объема на 2,2 и 8,2 % соответственно. Такое увеличение можно объяснить наличием ранее не учтенных ледников, а так же увеличением площади у некоторых ледников данных экспозиций.
Ледники бассейна р. Кюнес так же имеют преимущественно ориентацию северной четверти (таблица 1, рис. 5). Ледники северной экспозиции занимают 45,9 % площади от общей площади оледенения, СВ - 22,7 %, В - 6,2 %, ЮВ - 3,3 %, Ю - 0,1 %; ЮЗ - 5,0 %, З - 2,3 %, СЗ - 14,5 %. Распределение объемов аналогично распределению площадей. Наибольшие значения сокращения площади и объема за рассматриваемый период наблюдаются у ледников южной (93,2 и 99,8 %) и западной экспозиции (80,3 и 88,5 %), но стоит отметить, что количество ледников этих экспозиций небольшое - 2 и 8 соответственно. Таким образом, исчезновение даже нескольких ледников приводит к сильному сокращению общей площади оледенения данных экспозиций. Наименьшая деградация оледенения наблюдается у ледников ориентированных на ЮЗ. Это объясняется сложными геоморфологическими условиями расположениия ледников.
За исследуемый период в бассейне р. Коксу распалось 75 ледников площадью 149,09 км2 на 190 более мелких ледников площадью 99,457 км2. Сокращение площади после
Коксу Кюнес
Рис. 5. Распределение и изменение площади ледников по экспозициям
распада составило 33 %, а объема 52,6 %. Наибольшему распаду подверглись карово-долинные и долинные ледники. Из 10 карово-долинных ледников образовалось 29 ледников различных других морфологических типов, а из 19 долинных - 62 ледника. При этом наибольшие потери по площади и объему при распаде выявлены у висяче-каровых (50,5 и 73,6 %) и каровых ледников (38,9 и 58,7 %). По экспозициям наибольшему распаду подверглись ледники обращенные на С, СВ, ЮЗ, З, СЗ. Сокращение площади при распаде у ледников С экспозиции составило 31,7 %; СВ - 29,1 %; В -68,6 %; ЮВ - 55 %; Ю - 37,8%; ЮЗ - 33,4 %; З - 39,9 %; СЗ - 27,5 %. Сильное сокращение площади при распаде ледников ЮВ экспозиции объясняется тем, что эту группу ледников составляют в большинстве случае (2 из 3-х) долинные ледники, сильно сократившиеся при распаде.
В бассейне р. Кюнес за период с 1962/63 по 2011 гг. 25 ледников распалось на 53 ледника. Площадь оледенения этих ледников сократилась на 32,8 % - с 25,54 км2 до 17,175 км2, при этом объем оледенения сократился на 51,2 %. Наибольшему распаду подверглись висячие ледники (из 8 образовалось 16 ледников) и каровые (из 14 образовался 31 ледник). Сокращение площади составило для висячих 36,4 %, для висяче-каровых 19 %, для каровых 37,4 %, для карово-долинных 8,2 %. По экспозициям сильному распаду подверглись ледники обращенные на С, СВ, и СЗ. Сокращение площади при распаде составило для С экспозиции 23,4 %, для СВ - 33,3 %, для ЮВ - 49,9 %, для З - 46,5 %, для СЗ - 43,3 %. Большое значение деградации ледников ЮВ экспозиции объясняется тем, что с этой экспозицией распался лишь один ледник висячего типа, площадь которого сократилась практически вдвое. В числе распавшихся ледников З и СЗ экспозиции большое количество каровых ледников.
В сравнении с каталогом [9] в бассейне р. Коксу полностью исчезло 80 ледников общей площадью 11,99 км2, а в бассейне р. Кюнес - 61 ледник, общей площадью 9,75 км2. Большинство исчезнувших ледников по морфологическому типу относились к висячим и располагались на склонах северной, северо-восточной и северо-западной экспозиции.
Таким образом, площадь открытой части ледников в бассейнах рек Коксу и Кюнес за период с 1962/63 по 2011 гг. сократилась на 27 и 41 % соответственно. Темпы деградации оледенения составили 0,56 и 0,85 % в год по площади открытой части ледников и 0,81 и 0,99 % в год по объему льда соответственно. В близком к бассейну р. Коксу бассейне р. Текес за этот же период темп сокращения площади ледников составил 0,67 % в год, а объема - 0,96 % в год [11], что хорошо согласуется с рассматриваемыми бассейнами. Так же, средние темпы деградации оледенения северного склона Иле Алатау за близкий по продолжительности период (1955 - 2006 гг.) составили около 0,8% в год по площади ледников и около 1% в год по объему льда [1-3,5]. Это дает основание полагать, что темпы деградации всего региона одинаковы и синхронны.
ЛИТЕРАТУРА
1. Severskiy I. Current and projected changes of glaciation in Central Asia and their problem impact on water resources // Assessment of Snow, Glacier and Water Resources in Asia, Heft 8, 2009. Pp. 99-111.
2. Kotlyakov V.M., Severskiy I.V. Glaciers of Central Asia: current situation, changes and possible impact on water resources // Assessment of Snow, Glacier and Water Resources in Asia, Heft 8, 2009. Pp. 160-177.
3. Severskiy I.V., Kokarev A.L., Severskiy S.I., et al. Contemporary and prognostic changes of glaciation in Balkhash Lake basin. Almaty, 2006. 68 p.
4. Современное экологическое состояние бассейна озера Балхаш /Под редакцией Т.К. Кудекова. Алматы, 2002. - 388
с.
5. Кокарев А.Л., Шестерова И.Н. Изменение ледниковых систем северного склона Заилийского Алатау во второй половине XX и начале XXI вв. // Лед и снег. 2011. № 4 (116). С. 39-46.
6. Северский И.В., Шестерова И.Н.Влияние деградации горного оледенения на гидрологический режим и и водные ресурсы. // Вопросы географии и геоэкологии. ; 4, 2001.-С. 9-16.
7. Власова Т.В. Физическая география материков. Москва.: Просвещение, 1976. 464 с.
8. Kääb, A., Huggel, C., Paul F., e.a. Glacier Monitoring from ASTER Imagery: Accuracy and Applications // EARSel Proceedings. 2002. No. 2, p. 43- 53.
9. Glacier inventory of China. III. Tianshan mountains (Ili river drainage basin). Science Press. 1986. 146 p.
10.Руководство по составлению Каталога ледников СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 154 с.
11 .Когутенко Л.В., Усманова З.С. Оценка деградации оледенения бассейнов рек Текес и Коксу по данным космического мониторинга // Сборник докладов IV Международный научно-практической конф. «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях». Москва, Россия (26-29 июня 2012 г.). Москва, 2012. - С. 133-135 с.
