Введение
В условиях изменения климата и деградации ледников во всем мире увеличивается количество ледниковых озер и возрастает опасность их прорыва. По данным обобщающего исследования, в настоящее время 15 млн человек проживают в зоне возможного поражения прорывными паводками и селями [1]. Одним из последних катастрофических событий был прорыв озера Лхонак Южное в Сиккиме 03.10.2023, в результате которого погибли 169 человек [2]. Перед ледником Башкара в долине р. Адылсу бассейна р. Баксан на Центральном Кавказе существуют озера Башкара и Лапа, испытавшие прорыв с прохождением разрушительного селевого потока по р. Адылсу и далее по р. Баксан 1 сентября 2017 г. [3]. Известно, что ранее прорывы озер происходили в 1958, 1959 и 1960 гг. [4, с. 116].
По данным анализа аэрофотоснимков был сделан вывод о том, что прорывы в середине XX в. происходили по подледному каналу стока с озера Башкара в процессе его формирования и прекратились после образования устойчивого постоянного подледного канала стока. Затем длительное время состояние озера было стабильным до тех пор, пока при наступании ледника Башкара в 1990-х годах не сформировался новый моренный вал, перекрывший поверхностный сток с озера [5]. С этого момента сток с озера в основном осуществлялся по подземным фильтрационным каналам, и уровень воды в озере испытывал сезонные колебания, достигавшие 1,5–2,0 м [6], в случаях с переливом воды через моренный вал повышение уровня достигало 4 м и более [7]. В многочисленных исследованиях озер Башкара отмечалась опасность прорыва озера [4, с. 120; 6; 8, с. 144]. Но прорыв 1 сентября 2017 г., несмотря на все прогнозы, стал неожиданностью и случился после выпадения аномальных осадков 45 мм и 98 мм [3]. Они вызвали цепочку процессов: на леднике Башкара возникли потоки, которые аккумулировались в подледниковой полости и прорвались со сходом селя в озеро и прохождением селевой волны по озеру, которая быстро размыла перемычку, и дальше по долине прошел катастрофический селевой поток [5]. В дальнейшем были проведены моделирования прорывного паводка и селевого потока [9, 10] и оценка изменений озер и гидрологического режима [11]. 24.04.2019 был выявлен факт и проведена оценка последствий схода снежно-ледово-каменной лавины на ледник Башкара [12].
В 2023–2024 гг. в ФГБУ «ВГИ» были проведены аэрофотосъемки ледниково-озерного комплекса Башкара. Уже в начале июня 2024 г. выявлен аномально высокий приток воды в озеро Башкара и изменилось состояние озер. Возникла необходимость оценки этого процесса и сравнения с событиями 2017 г.
Целью исследования является оценка состояния озер у ледника Башкара в период увеличения притока воды в озеро Башкара в 2024 г. и их динамики за 2017–2024 гг.
Материал и методы исследования
Для анализа были выбраны ортофотопланы аэрофотосъемок ФГБУ «ВГИ» с использованием квадрокоптера DJI Mavic Air 2 озер у ледника Башкара 05.08.2023, 22.10.2023 и 29.06.2024, а также 06.06.2024 (аэрофотосъемка ГУ МЧС России по КБР, квадрокоптер DJI Phantom 4) и 08.10.2017 (МГУ, квадрокоптер DJI Phantom 4). Разрешение ортофотопланов, построенных в программе Agisoft Metashape Professional, составляло около 0,10–0,13 м на пиксель. Вследствие того что расхождения в плане между ортофотопланами составляли от 0,7 до 5,0 м, их привязывали по опорным точкам в программе ArcMap, в которой затем строили векторные слои контуров озер и определяли линейные и площадные параметры в системе координат WGS84 проекции UTM. Методы обработки материалов аэрофотосъемок подробнее представлены в работе [13].
Результаты исследования и их обсуждение
Сравнение ортофотопланов и космоснимка Sentinel-2 28.08.2017 показало изменения, произошедшие с озерами Башкара и Лапа за период 2017–2024 гг. На рисунках 1 и 2 показаны контуры озер на ортофотопланах 08.10.2017 и 29.06.2024.
Данные площади озер Башкара и Лапа в разные годы представлены в таблице.
Рис. 1. Контуры озера Башкара на ортофотопланах: а – 08.10.2017, б – 29.06.2024. 1 – контур озера до прорыва по космоснимку Sentinel-2 28.08.2017, 2 – контур озера 08.10.2017, 3 – контур озера 29.06.2024 Источник: составлено авторами с использованием материалов съемки МГУ 2017 г.
Таблица 1
Площади озер Башкара и Лапа в разные годы
|
Озеро |
Площадь озера на соответствующую дату, тыс. м2 |
||||
|
28.08.2017 |
08.10.2017 |
05.08.2023 |
22.10.2023 |
29.06.2024 |
|
|
Башкара |
79,7 |
26,4 |
34,4 |
32,8 |
35,0 |
|
Лапа |
58,6 |
44,7 |
27,9 |
21,0 |
24,5 |
Источник: составлено авторами.
Рис. 2. Контуры озера Лапа на ортофотопланах: а – 08.10.2017, б – 29.06.2024. 1 – контур озера до прорыва по космоснимку Sentinel-2 28.08.2017, 2 – контур озера 08.10.2017, 3 – контур озера 29.06.2024 Источник: составлено авторами с использованием материалов съемки МГУ 2017 г.
После прорыва озер 01.09.2017 наблюдался рост площади озера Башкара вследствие продолжения процесса оползания левого склона прорана и увеличения высоты плотины, а площадь озера Лапа уменьшалась вследствие размыва ледово-моренной перемычки и таяния в ней льда, а также из-за увеличения дельты на участке притока в озеро Лапа. Увеличение площади озера Башкара в 2017–2024 гг. после прорыва составило 8,6 тыс. м2 (32,6%), уменьшение площади озера Лапа – 20,2 тыс. м2 (45,2%).
Уровень воды в озере Лапа уменьшился на 4,2 м, а в озере Башкара увеличился на 3,2 м [11]. При этом следует отметить значительное падение уровня воды и уменьшение площади озер в октябре 2023 г.: площадь озера Башкара стала меньше, чем в августе 2023 г., на 1,6 тыс. м2, а площадь озера Лапа – на 6,9 тыс. м2 (частично из-за того, что берега были покрыты снегом и часть озера покрыта льдом со свежим снегом, что затруднило проведение границ).
На рисунке 3 показано изменение границ озера Башкара в северо-восточном углу. На фрагменте 22.10.2023 четко видна светлая полоса на участке берега, который 05.08.2023 был под водой. Значительное увеличение площади озера Башкара произошло в 2024 г. Оно видно на рисунке 3 (фрагменты в, г). Уровень озера 06.06.2024 и 29.06.2024 был практически одинаков, но 29.06.2024 на берегу появилась белая полоса только на участке именно северо-восточного угла (рис. 3г). В 2024 г. значительные изменения произошли на участке прорана озера Башкара (рис. 4). Здесь 22.10.2023 поверхностный сток на ортофотопланах был неразличим (рис. 4в), как и 08.10.2017 (рис. 4а). Но наземное обследование показало его наличие – вода стекала между камнями в виде ручья.
В 2024 г. сток с озера был аномальным, как и приток в озеро (рис. 5). На участке прорана в период 06.06.2024 – 29.06.2024 произошло изменение направления стока – он ушел вправо, и вход в подледный канал в массиве мертвого льда сместился на расстояние 30 м от прежнего (рис. 4д). 29.06.2024 перед входом в подледный канал ширина русла составляла 15 м, а 06.06.2025 – около 8 м, в то время как в августе 2023 г. она была 6 м. Наибольшие изменения произошли на участке прорана, где уклон русла резко увеличивался с 9–10° до 20–22°. В этом месте был подрезан правый осыпной склон на протяжении 30 м.
Рис. 3. Границы озера Башкара в северо-восточном углу на фрагментах ортофотопланов: а – 05.08.2023, б – 22.10.2023, в – 06.06.2024, г – 29.06.2024. Береговая линия обозначена цветными линиями: красная 08.10.2017, черная 05.08.2023, синяя 22.10.2023, зеленая 06.06.2024, зеленая утолщенная 29.06.2024 Источник: составлено авторами с использованием материалов съемки 06.06.2024 ГУ МЧС России по КБР
Была проведена оценка изменений на участке притока воды в озеро Башкара (рис. 5). По сравнению с состоянием русла притока воды в озеро Башкара в 2023 г. (рис. 5а) в 2024 г. в течение всего летнего сезона наблюдался увеличенный приток воды – ширина русла увеличилась с 3–4 м до 7–8 м (рис. 5б, 5в). В 2024 г. в отдельные моменты отмечался селевой режим – боковая эрозия (срезан участок старых озерных отложений площадью 500 м2), два участка новых селевых отложений площадью 350 и 950 м2 на левом берегу потока и новая дельта (конус выноса) площадью 2300 м2 (рис. 5в).
По-видимому, так же как в 2017 г. [5], в результате схода селевого потока в озеро по нему проходила селевая волна с сохранением селевого режима в русле прорана ниже озера. Поэтому и появилась светлая полоса на берегу в северо-восточном углу озера (см. рис. 3г). Как следствие селевого режима ниже прорана при впадении в озеро Лапа отложения потока увеличили площадь дельты на 1,4 тыс. м2. Выявленный длительный процесс увеличенного притока воды в озеро Башкара в течение всего летнего сезона 2024 г. и сход селевого потока с участка правой половины языка ледника Башкара позволили сделать вывод об изменении гидрологического режима ледника Башкара. Ранее гидрологический режим ледника Башкара характеризовался тем, что доля стока с озера Башкара составляла 35%, а стока с ледника Башкара ‒ 65% [11]. С учетов обнаруженных морфологических изменений можно признать, что соотношение между стоком с участка озера Башкара и с языка ледника Башкара поменялось в противоположную сторону.
Рис. 4. Участок прорана озера Башкара в разные годы на ортофотопланах: а – 08.10.2017, б – 05.08.2023, в – 22.10.2023, г – 06.06.2024, д – 29.06.2024. Синяя линия – граница озера 29.06.2024, красная линия – граница озера 08.10.2017. Источник: составлено авторами с использованием материалов съемки 08.10.2017 МГУ и 06.06.2024 ГУ МЧС России по КБР
Рис. 5. Участок притока воды в озеро Башкара на ортофотопланах: а – 05.08.2023, б – 06.06.2024, в – 29.06.2024. 1 – селевые отложения в русловой зоне, 2 – участки боковой эрозии, 3 – горизонтали рельефа сечением 1 м, 4 – направление возможного отвода стока от озера. Источник: составлено авторами с использованием материалов съемки 06.06.2024 ГУ МЧС России по КБР
Следовательно, в подледной дренажной системе ледника Башкара произошла смена направления русла основного подледного стока талых вод. Раньше выход этого основного канала стока находился у конца языка ледника Башкара, теперь – на участке начала русла притока воды в озеро Башкара. Это – выходной грот у конца массива мертвого льда перед правым активным потоком льда ледника Башкара, берущего начало со склона горы Башкара. 24.04.2019 в основном на этот поток ледника обрушилась снежно-ледово-каменная лавина [12], и в дальнейшем предположительно это стало причиной изменения направления подледного канала стока, так как в результате замедления таяния изменилась динамика правого потока льда.
В случае стабилизации создавшейся в 2024 г. ситуации с увеличенным притоком воды возникает угроза нового прорыва озера Башкара, который может произойти при сочетании аномального таяния ледника в условиях высоких температур воздуха и выпадения аномальных осадков. Новый селевой поток в результате пятящейся эрозии в зоне прорана ниже озера Башкара может привести к размыву оставшейся моренной перемычки и выплеску воды из озера, объем которого составляет около 340 тыс. м3 [11], но может увеличиться при активизации оползней на подрезанных стенках прорана и увеличении высоты перемычки. Чтобы снизить риск нового прорыва озера Башкара, можно отвести увеличенный водный поток от озера Башкара, сделав прокоп на участке ниже выходного грота с массива мертвого льда (отмечено стрелкой на рисунке 5в), где русло слева сдерживает вал высотой около 1 м, как показывают горизонтали рельефа.
Заключение
Анализ результатов исследования показал, что в современных условиях изменения климата и активизации обвальных процессов происходят резкие изменения в динамике ледников и приледниковых озер, и при этом возникает угроза прорыва озер, длительное время находящихся в стабильном состоянии. Мониторинг с использованием материалов космосьемок и аэрофотосъемок позволяет выявлять эти изменения и предупреждать о возникновении чрезвычайной ситуации с целью заблаговременно осуществить необходимые мероприятия по снижению риска прорыва озер.
Библиографическая ссылка
Беккиев М.Ю., Докукин М.Д., Калов Р.Х., Акаев А.Р. ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ОЗЕР У ЛЕДНИКА БАШКАРА (ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КАВКАЗ) В 2023–2024 ГГ. // Успехи современного естествознания. 2025. № 4. С. 22-28;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=38385 (дата обращения: 15.05.2025).
DOI: https://doi.org/10.17513/use.38385