Из всех чрезвычайных ситуаций, которые характерны для горных и предгорных районов всех стран, самыми масштабными и опасными являются сели [1]. Основными потенциальными причинами возникновения селя являются активное снеготаяние и интенсивные осадки, а также прорыв плотины высокогорного озера. Прорывоопасные озера приурочены к ледниковым зонам на больших высотах. Отличительной особенностью данных озер является возможность прорыва их плотин, образование прорывного потока.
Прорыв горного озера достаточно сложен в прогнозировании [2], при этом сели, возникающие при прорывах высокогорных озер, могут быть катастрофическими. Поэтому ведется работа по выявлению потенциально опасных районов и периодов, когда риск прорыва максимальный, а также мониторинг основных формирующих факторов.
На прорывоопасность озера влияет целый ряд факторов, в том числе тип озера, характер питания и стока, активность термокарстовых процессов. При изменении условий, например резком увеличении температуры и последующем протаивании плотин, выпадении большого количества атмосферных осадков, землетрясений, прорывоопасность резко возрастает.
На территории Кыргызстана за последние 50 лет отмечено около 70 чрезвычайных ситуаций, вызванных прорывом горных озер. Период наибольшего риска прорывов озер Тянь-Шаня длится с июля до конца августа – середины сентября [3]. В последние годы в Кыргызстане активно ведется мониторинг горных озер и разрабатываются системы защиты.
Актуальность данной работы обусловлена потенциальной опасностью перигляциальных озер, а также немалыми рисками, связанными с прорывом озер долины Ала-Арча, являющейся национальным парком и популярным местом отдыха для жителей Киргизии и иностранных туристов.
Активное сокращение оледенения ведет к изменению коренной породы, по которой происходит движение ледника, активизации термокарстовых процессов, накоплению селевой массы на месте отступания ледника. Ледники, представляющие собой динамически неустойчивые гляциальные системы ледник – озеро, несут особую опасность [4].
В связи с деградацией оледенения на Северном Тянь-Шане происходит увеличение площади, объема и количества перигляциальных озер, которые в последние годы представляют собой потенциальные очаги формирования крупных селей. В статье были впервые проанализирована динамика ледников за 1977–2015 гг. и динамика перигляциальных озер за 2010–2015 гг. Это дает основание к проведению научного мониторинга по отслеживанию состояния прорывоопасных перигляциальных озер.
Цель исследования: анализ динамики ледников и перигляциальных озер бассейна р. Ала-Арча.
Основными задачами явились: анализ динамики ледников Адыгене, Аксай и озер Адыгене Большое, Адыгене Приледниковое и озера Аксай.
Материалы и методы исследования
Объектом исследования явились перигляциальные озера долины реки Ала-Арча (Северный Тянь-Шань).
Озера располагаются в одноименном национальном парке, который служит объектом активного туризма и является одним из наиболее селеопасных районов в северной части Кыргызстана.
Наблюдения проводились на научной озерно-гляциологической станции «Адыгене», расположенной в верховьях долины реки Адыгене, левого бокового притока р. Ала-Арча. Здесь с 2008 г. ведется наблюдение за развитием системы высокогорных прорывоопасных озер, относящихся к моренно-ледниковому комплексу Адыгене. Система включает на данный момент 14 озер различного возраста и размера [5].
Авторами были проанализированы собственные полевые и многолетние данные научной станции, проведено дешифрирование космических снимков, на основании которого выполнены картосхемы, демонстрирующие динамику отступления, оледенения отдельных ледников бассейна р. Ала-Арча, произведена обработка данных гидрологических наблюдений и батиметрических измерений для нескольких потенциально прорывоопасных озер долины.
Результаты исследования
и их обсуждение
Долина Ала-Арча является крупным центром оледенения. Результаты дешифрирования космических снимков 1977 и 2015 гг. показали, что все ледники долины сокращаются.
Интенсивность, с которой происходит сокращение площади оледенения для различных ледников в разных частях долины может заметно различаться. Различия определяются комплексом факторов, таких как экспозиция ледника, его размеры, высота относительно уровня моря, морфологическое строение ледниковой долины. Скорость отступления крупных ледников, находящихся на ранних стадиях деградации, меньше чем у ледников поздних стадий.
Рисунки 1 и 2 показывают, как изменились границы ледников Адыгене и Аксай, находящихся на ранних стадиях деградации.
Адыгене – ледник котловинного типа, расположенный в верховьях одноименного притока р. Ала-Арча, один из крупнейших ледников долины. Площадь его в 1977 г. составляла 3,49 км2, к 2015 г. сократилась почти на треть, ограничиваясь 2,83 км2 (рис. 1).
Аксай – второй по площади ледник долины, относится к долинному типу. В дальнейшем за период с 1977 по 2015 г. площадь ледника Аксай сократилась с 5,35 км2 до 4,13 км2 (рис. 2).
В совокупности с другими факторами (такими как интенсивные ливневые осадки) повышенная скорость таяния ледников и создает условия для прорыва ледниковых озер и возникновение гляциальных селей.
Рис. 1. Изменение площади ледника Адыгене за 1977–2015 гг.
Рис. 2. Изменение площади ледника Аксай за 1977–2015 гг.
Основные наблюдения динамики озер, анализ результатов которых проводится в данной работе, были проведены на двух озерах: Адыгене Большое и Адыгене Приледниковое [6]. Они относятся к озерной системе, сформировавшейся при отступлении фронта ледника Адыгене в верховьях долины одноименной реки – левого притока р. Ала-Арча. Гляциальный сель, вызванный прорывом озера в этой части долины, потенциально способен достигнуть густонаселенных областей в непосредственной близости от Бишкека и произвести большие разрушения.
Ванны озер Адыгене Большое и Адыгене Приледниковое круглый год заполнены водой, однако большую часть года (как правило, с октября по май) их поверхность покрыта льдом. В остальное время уровень озер колеблется. В середине июля – начале августа наблюдается резкое повышение уровня, связанное с началом активного периода абляции.
Озеро Адыгене Большое образовалось во внутриморенных депрессиях моренно-ледникового комплекса Адыгене на высоте 3600 м. Оно относится к моренно-ригельному типу. Питание преимущественно ледниковое, частично дождевое и снеговое. Озеро имеет преимущественно поверхностный сток, меньшая доля вод приходится на подземный сток.
Максимальный подъем уровня наблюдается в 3-й декаде июля – первой декаде августа.
На нижеследующих графиках (рис. 3) проводится сравнение батиметрических данных за 2010 и 2013 г. По ним можно видеть, что уровень воды в оз. Адыгене Большое в эти годы в целом остается неизменным (рис. 3, а), объем увеличивается, но незначительно (рис. 3, б), площадь акватории также растет (рис. 3, в).
Рис. 3. Динамика озера Адыгене Большое: а) динамика объема; б) динамика глубины;
в) динамика площади акватории
Рис. 4. Динамика озера Адыгене Приледниковое: а) динамика объема; б) динамика глубины; в) динамика площади акватории
Рис. 5. Динамика озера Аксай. а) динамика объема; б) динамика глубины;
в) динамика площади акватории
Следующие графики (рис. 4) построены по данным батиметрических измерений другого озера из системы приледниковых озер Адыгене – оз. Адыгене Приледниковое, непосредственно примыкающего к краю языка ледника и развивающегося по мере таяния ниспадающего в него льда. Это озеро – сравнительно небольшое, недавно сформировавшееся и активно растущее. Сравниваются данные за 2007 и 2013 гг. За этот период объем озера вырос почти в 4 раза (рис. 4, а), глубина увеличилась почти в 3 раза (рис. 4, б), площадь акватории – примерно в полтора раза (рис. 4, в).
Озеро Аксай находится в верховьях долины Аксай (бассейн реки Ала-Арча) на высоте 3617 м. Оно относится к моренно-ледниковому типу, который наряду с моренным типом относится к наиболее распространенным и потенциально опасным разновидностям озер на территории Кыргызстана.
Озеро Аксай, находящееся в концевой части ледника Учитель (отделившийся приток ледника Аксай), образовалось около десяти лет назад. Так как озеро сформировалось недавно в нестабильной, интенсивно тающей концевой части ледника, оно продолжает активно меняться. Результаты батиметрической съемки отображают часть изменений, произошедшую с 2013 по 2015 г.
По данным батиметрической съемки 2013 и 2015 гг. построены графики (рис. 5). Объем озера за этот период изменился незначительно (рис. 5, а), площадь акватории немного уменьшилась (рис. 5, б), а глубина увеличилась более чем на метр (рис. 5, в), при этом ванна озера опустилась на 6 м, уровень озера понизился ниже плотинной перемычки, вследствие чего характер стока из поверхностного стал исключительно подземным. Отсутствие поверхностного стока считается важным фактором, влияющим на уровень прорывоопасности высокогорного озера. При наличии поверхностного стока озерная плотина не ограничивает сток и изменения в режиме питания озера и резкие изменения объема воды не несут большой опасности. В бессточных озерах и озерах с исключительно подземным стоком возможно накопление объемов воды во время интенсивных осадков. По этой причине уровень прорывоопасности озера был повышен до 1-й категории, наиболее высокой.
Выводы
Наблюдаемые сегодня климатические изменения негативно влияют на состояние оледенения, и это становится дополнительным фактором нестабильности для всех прорывоопасных озер.
Результаты дешифрирования космических снимков показали, что на период обследования ледники Адыгене и Аксай пребывают в состоянии деградации. Это соответствует общей тендеции для оледенения долины Ала-Арча и всего Северного Тянь-Шаня.
В связи с таянием ледников Адыгене и Аксай и таянием погребенных льдов в их моренном чехле, происходит увеличение площади и глубины перигляциальных озер Адыгене Приледниковое и Аксай, и тем самым увеличивается селеопасность в долине р. Ала-Арча.
Снижение рисков, связанных с прорывами горных озер, возможно при условии дальнейшего развития систем мониторинга прорыва гляциальных озер и активном сотрудничестве МЧС и научного сообщества в области предотвращения чрезвычайных ситуаций на высокогорных территориях.
Наиболее эффективной стратегией для предупреждения и уменьшения последствий гляциальных селей в регионе представляются разработка комплекса мер, направленных на выявление потенциально селеопасных районов и объектов, и дистанционный мониторинг опасных гидрологических явлений, а также организация природоохранных мероприятий и научных исследований для сохранения ледников и приледниковых ландшафтов.