Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 495, № 1, стр. 64-68

Пульсирующие ледники отличаются от обычных тем, что у них периодически, через близкие по длительности временные интервалы (неодинаковые для разных ледников) медленное движение льда cменяется ускоренным. Подвижки ледников не связаны с землетрясениями и климатическими флуктуациями. Они вызваны динамическими процессами в самом леднике. Большинство пульсаций ледников происходит вдали от населенных пунктов в глубине горных долин, не создавая угрозы людям и инфраструктуре. Но в отдельных случаях при перекрытии боковых долин и ущелий могут возникать озера, прорыв которых через ледяную плотину создает катастрофическую ситуацию. 40 лет назад первые пульсирующие ледники были обнаружены и изучены именно на Памире, были установлены главные закономерности их эволюции и систематизированы индикационные признаки [1]. К началу третьего десятилетия XXI века пришла пора актуализировать данные о динамически нестабильных ледниках Памира.

Известно около шестидесяти признаков пульсационных изменений ледников. Многие из них можно обнаружить только при полевых обследованиях с применением беспилотных летательных аппаратов или при визуальных наблюдениях с борта вертолета. Однако некоторые признаки ледниковых подвижек проявляются очень ярко, и их видно на космических фотоснимках высокого и среднего уровней разрешения. Правда, такая работа требует высокой профессиональной подготовки и опыта наземных исследований.

Наземные методы сбора данных о пульсирующих ледниках ограничены труднодоступностью высоких гор. А в последние годы это усложняется еще и тем, что в высокогорье Памира полностью ликвидированы стационарные пункты наблюдений и измерений. В 70-х и 80-х годах ХХ века Памир служил тестовым полигоном, где научные сотрудники Института географии РАН регулярно выполняли синхронные наземно-воздушно-космические исследования пульсирующих ледников, которые легли в основу разработки Инструкции по их каталогизации [1].

Возможности космического мониторинга обширны. Для этого используются десятки типов спутников ДЗЗ, а в Институте географии РАН – головной организации России по применению материалов фотосъемок с борта Международной космической станции для изучения природной среды – основной акцент сделан на привлечение космонавтов к этой научной задаче.

Цель этой работы заключается в выявлении и систематизации ледниковых подвижек, произошедших в горах Памира за последние 20 лет. Подчеркнем, что подобные исследования не проводились ни таджикской национальной службой мониторинга ледников, ни иными зарубежными научными учреждениями или их отдельными представителями.

В работе использованы фотоснимки, сделанные с высоты около 400 км космонавтами за 63 длительные экспедиции на МКС с января 2001 г. по август 2020 г. Как правило, для анализа отбирались изображения с детальностью не хуже 5 м, полученные в натуральных цветах при выполнения целевых программ визуального обнаружения и фотосъемки динамически нестабильных ледников Памира. Дополнительно привлекались фотоснимки из поисковой информационной системы Google и из ресурсов космических снимков Sentinel и Planet.com c разрешением на местности соответственно 12 м и 2–5 м. Все измерения выполнены с использованием топографической карты масштаба 1 : 50 000 и ГИС-программы GlobalMapper. Пример подбора разновременных снимков ледника Дорофеева и получения информации о его динамике показан на рис. 1. Названия и номера ледников Памира даются в соответствии с данными каталога [2], в котором они отнесены к речным бассейнам.

Рис. 1.

Подвижка ледника Дорофеева в бассейне р. Обихингоу.

Анализ использованных данных позволил получить результаты по 48 ледникам шести гидрологических бассейнов, представленных в табл. 1. Основные изменения в динамике ледников выявлены по результатам сравнения с данными исследований 1970–80-х годов, которые в наиболее полном виде представлены в работе [3]. Несколько пульсаций ледников изучены с учетом научной информации, приведенной в работах [4–8].

В западной части хребта Петра Первого в бассейне р. Сурхоб преобладают простые долинные ледники небольших размеров, залегающие на крутых склонах. Помимо обычных твердых осадков, они получают обильное лавинное питание, а иногда c северного склона хребта в их области питания обрушиваются горные породы. Именно этот участок хребта Петра Первого встает первым барьером на пути западных и северо-западных вторжений холодных воздушных масс, которые продуцируют обильные осадки. За год здесь выпадает нередко больше 2000 мм. Несколько ледников лежат не на днище долины, а на своем моренном “пьедестале”, круто свисая с него окончаниями языков.

На ледниках № 501 и 503 в 2017–2019 гг. произошли так называемые внутренние подвижки, при которых волны активизации не вышли за пределы их языков. В обоих случаях основной причиной развития пульсации стали обвалы горных пород с крутых северных склонов хребта (табл. 1), а в трех случаях причиной этих обвалов (табл. 2) могли стать землетрясения [9]. Заметим, что, по нашей оценке, такие сейсмические поверхностные или вертикальные волны, как правило, не оказывают влияния на динамику ледников. Другое дело – нагружение горными породами областей оттока ледников, что приводит к формированию релаксационных волн активности, одной или нескольких, которые проходят по языку ледника.

А самый крупный ледник этой группы, известный под названием Дидаль, был одним из первых пульсирующих ледников, на котором изучались признаки подвижек. Две его предыдущие подвижки, последовавшие с периодом 32 и 42 года, сопровождались отрывом части ледника и ее обвалом в направлении р. Сурхоб. В последнем же случае, с июня 2015 г. по июнь 2016 г. длина ледника возросла почти на 50%, но язык сохранил свою целостность. В подвижке, которая произошла через 45 лет после предыдущей, существенную роль сыграли обильные порции лавинного снега, возможно, продуцированные сейсмическими событиями.

Гораздо резче наступали ледники № 504, 505 и 506. Они обрушили в направлении р. Сурхоб большое количество льда, воды и камней, и некоторые потоки достигли окраины г. Таджикобод.

Ледники бассейна р. Муксу характерны более широким спектром морфологических типов. Они расположены вдоль обоих склонов речной долины протяженностью более 90 км, которую обрамляют хребты с вершинами более 7 км. На склонах хребтов по мере подъема в горы на 3–4 км количество осадков возрастает до 2000 мм, но осадки распределяются очень неравномерно.

За 20 лет наблюдений получены данные о выдвижении ледников при пульсациях и об их внутренних подвижках (см. табл. 1). Из 15 изученных ледников у десяти из них имеются сведения о более ранних пульсациях с длительностью периодов подвижек от 11 до 30 лет. Именно здесь отмечены два самых крупных на Памире продвижения фронта наступающих ледников: Музгазы (Ошанина) в 2011 г. на 5.76 км и Сугран в 2005 г. на 4.5 км [4]. Периоды подвижек не превышают 43 года. У четырех ледников пульсации активно развиваются и в летний период 2020 г.

Ледники бассейна р. Сельдара представляют собой самый крупный район оледенения в горах Памира: здесь пульсирующие ледники превышают в длину 10 км, а ледник Бивачный протяженностью более 30 км состоит из 15 отдельных потоков. Осадки на высотах от 3480 до 5800 м выпадают в основном в твердом виде, а их общее количество превышает 2000 мм/год. Нижняя часть языка ледника Бивачный к 2007 г. на протяжении более 7 км омертвела [5], а к 2014 г. в результате очередной пульсации стала активной и продвинулась к леднику Федченко. Кинематические волны в верхних областях всех ветвей ледника периодически активизируются и снова замирают, так что в зоне слияния 15 независимых потоков льда постоянно происходят динамические изменения – подвижки или восстановления, сменяя друг друга.

Три другие ледника этого бассейна практически лишены моренного покрова, в стадию подвижки длительностью не менее 4 лет по ним прокатывается несколько волн активизации, расстояние между которыми сокращается даже с началом движения фронта ледника.

В бассейне р. Сауксай, где находится еще один пик-семитысячник, подвижки ледников за последние 20 лет проявились у 14 ледников, а ранее здесь было известно девять ледниковых пульсаций. Длительность периодов подвижек, как правило, не превышает 36 лет. В этом бассейне находятся объекты первых тестовых исследований пульсаций ледников Памира – ледники Вали, Дзержинского, Малый Саукдара, которые по прошествии соответственно 25, 26 и 36 лет вновь продвинулись до р. Сауксай. Яркой особенностью этих подвижек, а также наступания ледников № 234 и 244 (Красина) служит растекание фронтальных частей их языков в виде “лап”. Отметим и большое приращение длины трех ледников (№ 204, Чакманташ и Малый Саукдара), превышающее 2200 м, а также проявление серии волн активизации.

Ледники бассейна р. Обихингоу находятся на пути основных воздушных масс южного и юго-западного направлений, дающих интенсивные осадки в обширном высотном поясе гор, в диапазоне от 3000 до 6260 м. В областях аккумуляции ледников этого района на высотах более 4200 м ежегодно выпадает не менее 2200 мм осадков. Благоприятная ориентация склонов обеспечивает наилучшие условия питания ледников.

20-летний космический мониторинг в бассейне р. Обихигоу позволил установить целый ряд выразительных признаков подвижек ледников: большие перепады высот в зоне оттока и на языке ледника, обвалы льда через береговые морены, существенные изменения в скорости движения льда, наползание одних частей ледника на другие с дальнейшим совместным продвижением их языков (рис. 2), прохождение выразительных валов вспучивания с превращением ровной поверхности в бугристо-глыбовую, создание крутых лобовых обрывов и крупных продольных разрывов вдоль бортов, формирование прибортовых зон дробления. А в тыловой части ледников возникают поперечные разрывы и сбросовые структуры. В первые годы стадии восстановления лед во фронтальной части подвижки быстро вытаивает, и ледники отступают на прежнюю позицию. Как правило, “лапы” фронтов подвижек достигают главных долин, а порою их перекрывают. Вместе с тем за годы наблюдений здесь не обнаружено напорных озер.

Рис. 2.

Подвижка ледников № 85 и 88 в бассейне р. Обихингоу.

Ледники бассейна р. Ванч проявили за последние 20 лет свои яркие динамические особенности всего на двух объектах – ледниках РГО и Медвежий. Первый из них заметно активизировался в области обрушения на его язык горных пород с правого склона первого левого крупного притока. Значительная масса камней вызвала активизацию средней и лежащей ниже частей ледника и небольшое выдвижение фронта подвижки в долину реки. Это событие нашло отражение в работах [6, 7].

Ледник Медвежий – самый известный пульсирующий ледник мира. Его подвижки происходят регулярно с периодичность 10–16 лет и многократно описаны. К числу последних исследований относится работа [8]. Важным результатом мониторинга 2020 г. служит обнаружение признаков новой подвижки: ниже ледопада замечено яркое валообразное дуговое вспучивание льда. За первую половину лета 2020 г. оно продвинулось от ледопада на расстояние более 150 м. Этот факт дает основание сосредоточить усилия на данном объекте, чтобы своевременно спрогнозировать очередную подвижку ледника Медвежьего.

Приведенная информация демонстрирует высокую эффективность дистанционного метода изучения ледников и показывает необходимость их космического мониторинга на территории высокогорного Памира.