НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИНСТИТУТ ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ И ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ

Тянь-Шанский высокогорный научный центр (ТШВНЦ)

                                                   Лаборатория гляциологии

УДК                                                                                          

№ госрегистрации 0006433                                                                             «Утверждаю»

                                                                                                                   Директор ИВПиГЭ,

                                                                                                                   д.т.н., академик

                                                                                                                    Маматканов Д.М.

                                                                                                                                       « _____ »____________2013 г.   

 ___________Д.М.

                                                      Отчет

о научно-исследовательской работе

Построение основы долгосрочного прогнозирования климата,

 оледенения и речного стока высокогорных зон Центральной Азии

Мониторинг гляциологических и гидрометеорологических условий репрезентативного бассейна р. Чон-Кызыл-Суу (Северный Тянь-Шань). Палеогляциологические и изотопно-химические исследования

бассейнов рек Кызыл-Суу (КР) и Вахш (ТР)

 (отчет промежуточный)

Ответственный исполнитель,

зав. лабораторией Гляциологии, к. г.- м. н. __________________Шатравин В. И.

Бишкек  2013

            Список исполнителей

Ответственный исполнитель,

к. г.- м. н.         ___________________                  В.И. Шатравин (введение, основная часть,

                                   ^{подпись, дата}                                   заключение)

Зав.ТШВНЦ    ____________________               Б. О. Эрменбаев (камеральные, полевые                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            .                                                                                          работы и анализ данных раздел 1-2 )

                                  ^{подпись, дата}                                                                    

 с.н.с.              ___________________          Р.А. Сатылганов (менеджер проекта The              .                                                                         Contribution to High Asia Runoff from Ice and          .                                                                                  Snow «CHARIS»)

                                 ^{подпись, дата}                

Соисполнители:

гл.н.с. ЛВО ИВПиГЭ                                Тузова Т.В. (изотопно-геохимические    

                                                                                                                 исследования раздел 3)

зав. ЛВРиГЭ ИВПиГЭ                              Бажанова Л.В. (обработка данных по гидрологии

                                                                                                                                          раздел 2)

м.н.с., аспирант-заочник ИВПиГЭ          Звягин Д.И. (полевые и камеральные работы

                                                                                                                                          раздел 3)

с.н.с. ИВП,ЭиГЭ АН ТР                           Хомидов А.,  – полевые и камеральные работы.

сотрудники Лаборатории гляциологии   Кадыров О., Абдраев Ж., Орозакунов. Т.,

                                                                     Бектурганов М., Сагинбаев Н., Байтыманов К.

                                                                    (гляциологические и гидрометеорологические

                                                                                наблюдения в бассейне р. Чон-Кызыл-Суу)

инженер Лаборатории гляциологии       Исматылдаева Н. (камеральная обработка

                                                                                                              результатов наблюдений)

                        РЕФЕРАТ

Отчет состоит из 21 страницы, включает 21 рисунок,  3 таблицы, 1 приложение.

Ключевые слова: гляциология, гидрология, ледники, палеогляциология, четвертичная геология, морены, псевдоморены, радиоуглеродное датирование, стратиграфия, корреляция.

Объекты изучения: горные ледники, морены и псевдоморены, гляциальные озера, речные террасы и конуса выноса.

Цель работы: установление закономерности распада плейстоценового и голоценового оледенений для создания основы долгосрочного прогнозирования оледенения и климата Центральной Азии.

Методы исследований:

 - наземные полевые исследования в гляциальных и перигляциальных (приледниковых) зонах;

 - отбор образцов на литологические и радиоуглеродные анализы с последующими лабораторными анализами;

 - обзор литературных источников по палеогляциологии и четвертичной геологии Центральной Азии;

- дешифрирование наземных фотографий и аэро-космофотоснимков.

В результате исследований установлено, что основные палеогляциологические события плейстоцена и голоцена в горах Тянь-Шаня, Памира и Гималаев протекали по одному сценарию. Это свидетельствует о региональной закономерности протекания этих событий в пределах Центральной Азии. В частности, это позволяет установленную нами ранее на примере Северного Тянь-Шаня морфостратиграфически выраженную закономерность распада голоценового оледенения прослеживать и в других горных районах Центральной Азии.

Рекомендации по внедрению результатов НИР: при долгосрочном прогнозировании климата, оледенения и ледникового стока Центральной Азии, а также при прогнозировании прорывоопасности и селевой опасности гляциальных озер.

Область применения: палеогляциология, климатология, четвертичная геология.

                                       Содержание

Реферат……….. ………………………………………………………………………………….3

Введение………………………………………………………………………………………….5 

1. Основные виды деятельности Сектора гляциологии ТШВНЦ в 2013 г..……..………….7

2. Мониторинг гляциологических и гидрометеорологических условий репрезентативного бассейна р. Чон-Кызыл-Суу на леднике Кара-Баткак ………………………………………...8

3. Палеогляциологические исследования в пределах Северного Памира, бассейн р.

Кызыл-Суу, Алайского и Чон-Алайского районов Кыргызской Республики и Северо-западного Памира, бассейн р. Вахш Джаргитальского и Тавиль-Даринского районов Таджикской Республики……………………………………………………………………….14

Заключение……………………………………………………………………………………..18

Список использованных источников………………………………………………………….19

Приложение …………………………………………………………………………………….20                                                                                                                   

Введение

В настоящее время проблемы, связанные с глобальным потеплением, становятся все более актуальными и выходят за рамки отдельных государств, приобретая региональный характер. Климатозависящей является одна треть всего населения земного шара, наиболее уязвимыми являются государства Центральной Азии. Проявляющееся глобальное климатическое потепление и связанная с ним  деградация оледенения в недалеком будущем может привести к дефициту водных и гидроэнергетических ресурсов почти всех государств Центральной Азии, где значительная доля речного стока зависит от ледникового стока. Кыргызстан является одним из таких государств, в котором ледовые ресурсы играют важнейшую роль во всех сферах жизнедеятельности, в том числе и в гидроэнергетике.

Ожидаемый дефицит воды неизбежно обострит и без того уже имеющиеся противостояния между Центрально-Азиатскими государствами по вопросу использования трансграничных водных ресурсов.

В связи с этим для цивилизации архиважным является получение надежного долгосрочного прогноза изменения климата и оледенения. Такой прогноз позволит принять своевременные меры по адаптации в условиях изменяющегося климата и смягчить последствия климатических изменений.

В настоящее время ученые располагают достаточными данными, что современное глобальное потепление является основной составляющей природного климатического цикла. В связи с этим  в основу долгосрочного прогнозирования климата и оледенения положена  закономерность естественных климатических и ледниковых изменений, имевших место на протяжении длительного периода времени - как минимум голоцена (голоцен – последний отрезок четвертичного периода, в течение которого возникло и продолжается современное оледенение; продолжительность голоцена – приблизительно 10 000 лет). К настоящему времени такая закономерность еще не установлена. Результат налицо – нет основы, нет и прогноза.

     Вышеуказанная закономерность устанавливается при палеогляциоклиматических реконструкциях и, в основном, методами четвертичной геологии. Эта область изучения изобилует многочисленными противоречиями, в связи с этим до сих пор ученым не удалось однозначно установить закономерность протекания палеогляциологических (следовательно, и палеоклиматических) событий прошлого Земли. Палеогляцио-климатическая информация для Центрально-Азиатских горных районов в особенности противоречивая. 

     Предыдущими нашими исследованиями были установлены основные причины, мешающие корректно выполнять палеогляциоклиматические реконструкции и, на основании этого, установить закономерность распада плейстоценового и голоценового оледенений, и, в конечном счете, сделать необходимый человечеству долгосрочный прогноз климата и оледенения [1].  Подробно это изложено и в материалах нашего отчета за 2010 год.

     В 2011 году нами были продолжены палеогляциологические и, собственно, гляциологические исследования. Для расширения географии исследований нами были проведены палеогляциологические исследования не только в Тянь-Шане, но и в горах Памира и Гималаев. Полученные результаты уже позволяют нам в общих чертах выявить региональную закономерность протекания основных палеогляциологических событий Центральной Азии.

     Во всех районах исследований отбирались образцы из морен и псевдоморен на литологические (гранулометрический и геохимический состав – для надежной генетической идентификации морен и псевдоморен) и радиоуглеродные (для определения абсолютных возрастов морен) анализы. Все образцы были доставлены в Бишкек и будут проанализированы в следующем году.

1.     Основные виды деятельности Сектора гляциологии ТШВНЦ в 2013 г.

В 2013 году Лабораторией гляциологии ТШВНЦ были продолжены

 стандартные гляциологические наблюдения на леднике Карабаткак (бассейн р. Чон-Кызыл-Суу, Джеты-Огузского района):  наблюдения за абляцией и  снегонакоплением на леднике, наблюдения за температурой, влажностью воздуха и атмосферными осадками. Также были продолжены метеорологические  наблюдения в долине р. Чон-Кызыл-Суу – в месте бывшей метеостанции Кара-Баткак (абс. высота 2550 м).

Рисунок 1 -  Ледник Кара-Баткак

2. Мониторинг гляциологических и гидрометеорологических условий репрезентативного бассейна р. Чон-Кызыл-Суу на леднике Кара-Баткак

В текущем году на леднике Кара-Баткак в рамках сотрудничества с американскими

учеными  были начаты наблюдения по 4-х летней грантовой программе USAID ”«Establishing a Collaborative Effort to Assess the Role of Glaciers and Seasonal Snow Cover in the Hydrology of the Mountains of High Asia» (“Создание совместных усилий с целью оценки роли ледников и сезонного снежного покрова в гидрологии гор Высокой Азии»). 

Благодаря полученному гранту было сделано следующее:

-  капитальный ремонт домика гляциологов на леднике Карабаткак( рисунок 2);

                                    а)                                                                         б)

Рисунок 2 -  Домик гляциологов до (а) и после (б) капитального ремонта.

-  восстановлен гидрометрический пост на р. Кашка-Тер - истоке ледника Кара-Баткак (рисунок 3),

Рисунок 3 -   Гидрометрический пост на р. Кашка-Тер.

- начаты регулярные сезонные наблюдения за уровнем и расходами воды реки (рисунок 4);

Рисунок 4 – График среднесуточного расхода воды и температуры воздуха

на леднике Кара-Баткак

- установлены 3 дополнительные абляционные рейки – на левой лопасти ледника (рисунок 5);

  (а)      (б)          .                 Рисунок 5 - (а) Абляционная рейка на открытом участке, (б) абляционная рейка на  забронированном  участке

-  установлены два суммарных и один суточный осадкомеры на леднике (рисунок 6, 7);

                                           (а)                                                            (б)                   

Рисунок 6 -  Суммарные осадкомеры: а) - под ледником (3300 м н.у.м.);

 б) -  на леднике ( 3500 м н.у.м.)

Рисунок 7 – Суточные осадки на леднике Кара-Баткак

Наблюдения  за абляцией ледника Кара-Баткак  восстановлены в 2007 году после передачи ТШВНЦ ИВПиГЭ НАН КР. Наблюдения выполнялись на высотах от 3300 до 3500 м (таблица 1,2).  В настоящее время общее количество реек составляет 21, из них 13 реек установлены на открытых участках ледника, 8 – на забронированных участках ледника, покрытых рыхлообломочным материалом. В период 21.06 – 16.08  - по 13 абляционным  рейкам, в период 16.08 – 19.09 – по 21 рейке.

Таблица 1 - Средне недельная абляция ледника Кара-Баткак в летний период 2013 г. по рейкам, установленным на открытых участках ледника

Таблица 2 - Средне недельная абляция забронированного мореной участка ледника Кара-Баткак в летний период 2013 г.  Наблюдения выполнялись по 5 абляционным рейкам на высотах от 3370 до 3490 м

В период с 5 августа 2007 – по 2 октября 2013 года суммарная абляция (таяние поверхности льда) ледника Кара-Баткак составила 17 м.                                                                                                  

- получена из Германии в качестве помощи Центру и освоена переносная пароледобурная установка для забуривания на леднике абляционных реек (рисунок 8);

Рисунок 8 - Обучение наших сотрудников работе с паробуром немецким специалистом, изобреталелем паробура. Забуривание паробуром абляционной рейки на леднике

- были возобновлены (со времен распада СССР) снегомерные наблюдения в зоне аккумуляции ледника; (рисунок 9, таблица 3).

Рисунок 9 - Зона аккумуляции ледника Карабаткак и подходы к месту снегосъемки

Таблица 3 – Распределение снежного покрова в зоне абляции ледника Кара-Баткак в зимний период 2012-2013 гг

Измерения выполнялись на 3-х площадках, находящихся на высотах 3300 м, 3415 м, 3500 (таблица 3). Снегосъемка в зоне абляции проводится с 2007 года после 15-летней паузы. 

Были выполнены разовые наблюдения на высоте 3900 м.  Определения плотности снега и запаса воды выполнены по данным опробования в шурфе старого (зимнего) снега. Кроме того, в окрестностях шурфа сделаны промеры толщины снежного покрова в 8 точках с шагом 80 м. (таблица 4).

Таблица 4 - Снегомерные наблюдения в зоне аккумуляции  ледника Кара-Баткак в 2013 г.    

- приглашенными специалистами топогеодезистами из Госрегистра КР была выполнена топографическая съемка языковой части ледника.

Рисунок 10 - Языковая часть ледника Кара-Баткак. Топографическая съемка.

  В совокупности полученные результаты наблюдения этого года позволят нам начать определение баланса массы ледника – важнейшего показателя состояния ледников. По результатам наблюдений ледник Кара-Баткак может быть вновь включен во Всемирную службу мониторинга ледников, выпускающую ежегодный бюллетень в Цюрихе (Швейцария). Гидрологические и метеорологические наблюдения позволят связать абляцию  ледника с температурой и осадками.

2.     Палеогляциологические исследования в пределах Северного Памира

Были продолжены полевые палеогляциологические исследования по изучению  

закономерностей распада голоценового (современного) и плейстоценового (древнего) оледенений Тянь-Шаня и Памира  для целей долгосрочного прогнозирования климата, оледенения и ледникового стока Центральной Азии (ЦА). Основными районами исследований явились речные трансграничные речные бассейны Кыргызстана и Таджикистана в пределах Северного Памира (бассейн р. Кызыл-Суу Алайского и Чон-Алайского районов Кыргызской Республики, рисунок 11) и Северо-Западного Памира (бассейн р. Вахш Джаргитальского и Тавиль-Даринского районов Таджикской Республики).

Рисунок 11 - Полевой лагерь в отрогах Заалайского хребта. Отбор образцов из морены

Кроме того,  заведующим Лаборатории гляциологии были проведены палеогляциологические исследования в Перуанских Андах в рамках международной научной программы «Promoting South-South Knowledge Exchange and Collaboration between Practitioners from the Himalaya-Hindu Kush, Andes, and Central Asian Mountains» по изучению ледников и прорывоопасных ледниковых озер (рисунок  (организаторы – ICIMOD (International Centre for Integrated Mountain Development), TMI (The Mountain Institute), The University of Texas at Austin) (рисунки 12, 13, 14). Было принято участие в международной научной конференции (в г. Уараз) и в последующих экспедиционных исследованиях. В частности,  участникам экспедиции были продемонстрированы примеры снижения опасности прорыва гляциальных (ледниковых) озер.

Рисунок 12 - Гляциологическая экспедиция в перуанских Андах

Рисунок 13 - Ледниковое озеро в перуанских Андах. Трубопроводы для понижения уровня воды в озере

Рисунок 14 - Ледниковое озеро и туннель в теле плотины для понижения уровня воды в озере

     Важнейшим результатом палеогляциологических исследований этого года явилось установление общей для ЦА и Южной Америки закономерности распада плейстоценового и голоценового оледенений. В совокупности с ранее выполненными (2011 г.) палеогляциологическими исследованиями в Гималаях это позволяет нам сделать   вывод о планетарной (для северного и южного полушарий Земли) закономерности распада плейстоценового и голоценового оледенений, а именно: плейстоценовое оледенение на Земле было однократным, и оно распадалось стадиально по принципу затухающего колебания.  Голоценовое оледенение также распадается стадиально и по такому же принципу, в нем выделяется 7 основных стадий. Голоценовое оледенение можно рассматривать как реликт распадающейся последней стадии плейстоценового оледенения. Такой вывод опровергает все существующие в мире классические модели распада плейстоценового (считающегося многократным) и голоценового (от стадиального до квазистационарного состояния) оледенений. Таким образом, нами было положено начало перспективным исследованиям для целей построения надежного долгосрочного прогнозирования оледенения и климата. Существующие модели долгосрочного прогнозирования климатических изменений не позволяют получить однозначный прогноз даже на первое столетие. Так, согласно разным оценкам, полученным по климатическим моделям, на которые ссылается Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) при ООН, в XXI веке средняя температура поверхности Земли может повыситься как  на 1,1, так и  на 6,4 °C [1]. При таких значительно разнящихся прогнозных повышениях температуры предполагаются совершенно противоположные прогностические сценарии -  от глобальной климатической катастрофы (повышение уровня мирового океана с подтоплением прибрежных районов, более интенсивные и частые погодные явления в виде ураганов, тайфунов и наводнений, засухи в Центрально-Азиатском  и Африканском регионах) и до несущественных изменений, исключающих земные катаклизмы).

С палеогляциологическими исследованиями совместно с Лабораторией

высокогорных озер ИВПиГЭ в рамках нижеследующего Межправительственного соглашения (Международное СОГЛАШЕНИЕ О НАУЧНОМ ОБМЕНЕ И СОТРУДНИЧЕСТВЕ МЕЖДУ КАЗАХСКИМ НАЦИОНАЛЬНЫМ УНИВЕРСИТЕТом ИМЕНИ АЛЬ-ФАРАБИ Министерства образования и науки Республики Казахстан (КазНУ им. аль-Фараби), Институтом географии АН РЕСПУБЛИКи КАЗАХСТАН (ИГ РК), ИнстИтутом водных проблем и гидроэнергетики Национальной академии наук Кыргызской Республики (ИВПиГЭ НАН КР), Тянь-Шанским высокогорным научным центром при ИВПиГЭ НАН КР (ТШВНЦ) и Институтом Водных проблем, гидроэнергетики и экологии АКАДЕМИИ НАУК Республики Таджикистан (ИВПГЭиЭ АН РТ) были отобраны 60 проб воды, снега и льда в бассейнах рек Кызыл-Суу (КР) и Вахш (ТР) на изотопный анализ (рисунок 15, 16, 17). Цель этих исследований – определить долю разно генетических составляющих водного стока в трансграничных и малоизученных речных бассейнах.

Рисунок 15 - Долина р. Муксу. На дальнем плане – языковая часть ледника Федченко. Экспедиционный лагерь в долине р. Муксу

                                  а)                                                                            б)

Рисунок 16 - а) - слияние рек Обихингоу и Обимазар. б) – слияние рек и Обихингоу

и Сурхоб, образующие р. Вахш.

Рисунок 17 - Пробы воды, снега и льда.

Заключение

             В совокупности полученные результаты наблюдения этого года позволят нам начать определение баланса массы ледника – важнейшего показателя состояния ледников. По результатам наблюдений ледник Кара-Баткак может быть вновь включен во Всемирную службу мониторинга ледников, выпускающую ежегодный бюллетень в Цюрихе (Швейцария). Гидрологические и метеорологические наблюдения позволят связать абляцию  ледника с температурой и осадками.

            Результаты палеогляциологических исследований  являются основой новых исходных позиций для палеогляциоклиматических реконструкций плейстоцена и голоцена высокогорных районов. Исследования с этих позиций – это ключ к созданию надежной палеогляциологической основы долгосрочного прогнозирования динамики криосферы высокогорных зон Евразии. Необходимо обеспечить должным финансированием начатые нами исследования, и объединить международные усилия по этим исследованиям.

Приложение

·       Основные результаты деятельности ТШВНЦ по хозяйственной части в 2013 г.

            1.  Капитальный ремонт зданий  МС «Чон-Кызыл-Cуу», 2550 м.

Рисунок 18 - здания  МС «Чон-Кызыл-Cуу до и после ремонта

2. Ремонт дома гляциолога на высоте 3350 м.

Рисунок 19 - дом гляциологов до и после ремонта

3. Административное здание, лабораторный корпус и гостевой дом ТШВНЦ в с. Кызыл-Cуу

Рисунок 20 - Здание ТШВНЦ в с. Кызыл-Суу до и после ремонта

4.   Восстановление гидрологического поста на р. Кашка-Тор 3330 м и организация круглосуточных гидрологических наблюдений на р. Кашка-Тор.

Рисунок 21 - до и после  восстановления гидропоста Кашка-Тор

·       Схемы отбора проб воды, снега и льда на изотопно-химический анализ