Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках

Питание ледника. Основным источником питания ледника слу­жат твердые атмосферные осадки. Кроме них в питании ледника участвуют дождевые жидкие осадки; метелевый перенос, т. е. при­нос ветром снега на поверхность ледника со смежных горных скло­нов; лавины, приносящие дополнительные объемы снега на лед­ник; конденсация водяного пара в твердую фазу (сублимация) или так называемые «нарастающие» осадки — иней и изморозь; «нало­женный лед», т. е. вновь замерзающие талые воды сезонного снега.

По данным В. М. Котлякова, вклад основных составляющих в питание горных долинных ледников таков: выпадающие осадки дают 80 % общей аккумуляции, «нарастающие» осадки — 0—2 %, метелевый перенос — 15 %, лавины — 5 %. Для малых ледников доля осадков сокращается до 20—30 %, а доля метелевого и лавинного переноса увеличивается соответственно до 50—60 и 20 %.

Расход вещества в леднике. Главной составляющей расхода ве­щества в леднике (абляции) является сток талой воды с ледника. Кроме того, с поверхности льда (снега) происходит испарение, а также иногда и сдувание снега ветром (механическая абляция).

Различают три вида абляции: подледниковую, внутриледнико- вую и поверхностную.

Подледниковая абляция происходит на границе ледника с ложем и вызывается поступлением теплоты из грунта, трением льда о ло­же и жидкой водой, проникающей под лед. Поступление геотер­мального тепла из недр Земли может привести даже к образованию огромных подледниковых озер под мощным слоем покровного ледника. Примером такого озера служит оз. Восток в Антарктиде (см. гл. 7).

Внутриледниковая абляция (таяние) происходит внутри ледника и объясняется трением отдельных слоев ледника, циркуляцией воды и воздуха в полостях и трещинах ледника. На долю обоих упомя­нутых видов абляции приходится менее 5 % общей абляции ледника.

Главный вид ледниковой абляции — поверхностная абляция, представляющая собой убыль снега, фирна и льда на поверхности ледника, обусловленная метеорологическими факторами. Основной составляющей поверхностной абляции является таяние. Испарение играет некоторую роль лишь в условиях крайне сухого и солнеч­ного высокогорья.

На процесс абляции ледника оказывают влияние солнечная радиация, температура и влажность воздуха, испарение и конден­сация, атмосферные осадки. Твердые осадки — снег — увеличивают альбедо поверхности ледника и ослабляют процесс таяния, жидкие осадки (дождь) несколько ускоряют процесс таяния.

Абляцию обычно выражают в массовых или объемных единицах (млн т в год или млн м³ воды в год), кроме того часто используют понятие удельной абляции (т/м² в год) или слоя абляции (таяния) (мм/год).

Для покровных ледников, омываемых морями, расход льда (до 80 %) происходит механическим путем в результате образова­ния айсбергов, которые увлекаются морскими течениями и ветром и уже как компоненты режима океана начинают оказывать на мор­ские воды опресняющее и охлаждающее воздействие.

Талые воды ледников играют важную роль в круговороте воды в природе. Наибольший вклад дает таяние в океане айсбергов — отколовшихся частей покровных ледников. Так, по данным моно­графии «Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли», Ан­тарктида дает ледниковый сток в океан в размере 2,31 тыс. км³ год,

Гренландия и арктические острова — 0,70 тыс. км³ воды в год. Таяние горных ледников, по данным А. Н. Кренке, дает в среднем всего 412 км³ воды в год.

Баланс льда и воды в леднике. Поскольку в ледниках происхо­дит переход льда в воду и, наоборот, воды в лед, а лед и вода имеют различную плотность, баланс вещества в ледниках удобнее всего выражать в единицах массы. Согласно общему уравнению водного баланса (2.1) и (2.5), уравнение баланса массы горного ледника можно представить (по В. М. Котлякову и Г. Н. Голубеву) следующим образом. Приходную часть уравнения составят осадки X (слагающиеся из твердых и жидких осадков: Х=Х_ТВ + Х_Ж), метеле- вый перенос У_м, лавинный перенос У_лав, конденсация водяного пара в твердую фазу Z_K0Hil. Расходная часть уравнения будет включать сток талой воды с ледника У_С7 и испарение снега и льда Z_HCfI.

Таким образом, уравнение баланса массы ледника получит вид:

Х+ ^ + ^лав + Дсонд = + ^исп ± А С/, (4.2)

где ±Д U — изменение массы ледника за интервал времени At.

Поскольку любой ледник состоит из твердой (снег, фирн, лед) и жидкой (вода) фаз, уравнение баланса массы ледника (4.2) может быть разделено на два. Для жидкой фазы (баланса воды в леднике) получим

Х_Ж+У_Т=У„+ ± AU_B, (4.3)

где ^ — таяние снега, фирна и льда на поверхности и в толще ледника; У_хм — повторное замерзание талых и дождевых вод; У^ — сток воды за пределы ледника (сток реки, вытекающий из ледни­ка); ± A U_B — изменение запасов жидкой воды в леднике. Для твер­дой фазы (баланса льда) получим

Дъ + К, + ^лав + ^зам + Дсонд = У_т + Z_mn ± A U„, (4.4)

где У_зам — часть вновь замерзшей воды (см. предыдущее уравнение); ± А и_л — изменение массы льда в леднике.

Если сложить уравнения (4.3) и (4.4), то получим уравнение (4.2). При этом необходимо учесть, что Х=Х_Ж + Д._в, ±АU- ± AU_B ± A U„. В приведенном анализе баланса льда и воды в леднике не учиты­вались из-за их незначительности величины конденсации водяного пара в жидкую фазу и испарение воды.

Уравнение баланса массы ледника может быть применено к лед­нику в целом или к любой его части, например к области питания или области абляции. В области питания наблюдается положитель­ный баланс массы льда, ниже — отрицательный. Между этими об­ластями, на границе питания ледника баланс массы нулевой.

Граница питания ледника может совпадать с фирновой линией, отделяющей область распространения фирна от области обнажен­ного льда, но может лежать и несколько ниже фирновой линии.

В этом случае между границей фирна и границей питания ледника находится полоса так называемого «наложенного» льда, образовав­шегося в результате повторного замерзания талой воды (зона ледя­ного питания).