Ледники Новой Земли в XX веке и глобальное потепление

Ледники — один из важнейших компонентов природной среды, четко реагирующих на изменения климата. В современных условиях изучение ледников как индикаторов климатических колебаний вызывает особенный интерес. В 2006 г. опубликованы обширные сводки, в которых использованы сведения о ледниках различных районов земного шара. Это "Оледенение Северной и Центральной Евразии в современную эпоху" [1] и "Современные глобальные изменения природной среды" [2]. Целью этих работ было выявление общих причин и закономерностей происходящего природного процесса.

Однако это непростая задача. Реакция ледников на климатические изменения определяется совокупностью многих причин: взаимным положением, количеством и источниками поступления тепла и осадков, различиями в морфологии и размерах и т.  д. Изучение этой реакции требует многофакторного анализа, а в современной литературе нет даже сложившейся системы оценок происходящих изменений.

Владислав Сергеевич Корякин (10 июня 1933 — 2021) — советский российский гляциолог и историк Арктики, писатель, журналист. Доктор географических наук (2001). Сотрудник Института географии АН СССР/РАН (1954—1992). Действительный член Географического общества Союза ССР. Академик РАЕН. Почётный полярник России. написал серию научно-популярных и научно — биографических книг: «Маршрутами гляциолога» (1981), «Семь экспедиций на Шпицберген» (1986), «Владимир Александрович Русанов» (1987), «Фредерик Альберт Кук» (2002), «Русанов» (2005), «Рудольф Лазаревич Самойлович» (2007), «Челюскинская эпопея» (2011), «Отто Шмидт» (2011), «Гонка за полюс. Кто был первым на Южном полюсе» (2012), «Путешественники и первооткрыватели» (2013), «Война в Арктике. 1941—1945» (2013) «Нас позвали высокие широты» (2015), «Советский гражданский флот в годы Великой Отечественной войны» (2018).

Вследствие большого разнообразия ледников и высокой степени их изученности за последнее столетие уникальным и перспективным районом для будущих работ стал архипелаг Новая Земля. Я начал изучать проблемы колебаний ледников Новой Земли еще во время Международного геофизического года 1957—1959 гг. (МГГ) и с тех пор неоднократно посещал берега этого архипелага. Для анализа колебаний ледников здесь наряду с обычными линейными и площадными характеристиками (километрами и квадратными километрами) использовались еще и новые, относительные, — проценты от первоначальной площади [3]. Это позволило сопоставлять характеристики ледников разнообразных форм и размеров (получающих питание из общего источника — области Исландского барического минимума в Северной Атлантике) и судить о причинах их изменений.

Архипелаг Новая Земля

Новая Земля представляет собой затопленный морем горный хребет, состоящий из нескольких параллельных цепей с высотами до 1.5 км. Примерно посередине пролив Маточкин Шар делит его на два крупных острова — Северный и Южный. Возникновение здесь мощного оледенения общей площадью 24 400 км² определяется рядом обстоятельств: во-первых, расположением архипелага в зоне арктического фронта, на пути влагонесущих циклонов, двигающихся из Северной Атлантики по Исландско-Карской барической ложбине, и, во-вторых, его положением в высоких широтах (между 73° и 77°с.ш.). Ледники распределены здесь в соответствии с широтной зональностью, что значительно облегчает их районирование по преобладанию форм (табл.1). У южных пределов оледенения (73°с.ш.) распространены лишь небольшие горные ледники, а севернее они постепенно переходят в сплошной покров. На о. Южном суммарная площадь небольших горных ледников немного превышает 400 км², тогда как на Северном льдом покрыто 24 000 км².

Ледники отступают или наступают?

Об отступании ледников Новой Земли по наблюдениям 1907—1911 гг. первым заявил знаменитый исследователь Арктики В. А. Русанов [4]. Его выводы были основаны на положениях концов ледников относительно краевых морен, возраст которых в то время оставался неясным. Картируя новоземельские ледники, Русанов таким образом дал возможность будущим исследователям сравнить их современное положение с прежним. Такую же роль сыграли съемки другого российского полярного исследователя, Г. Я. Седова, в весеннем маршруте 1913 г., когда он нанес на карту участок ледникового покрова от п-ова Панкратьева до Большого Ледяного мыса (современный ледник Петерсена). В 30-х годах прошлого века положение горных ледников в окрестностях пролива Маточкин Шар было зафиксировано съемками гидрографов из Управления по обеспечению безопасности кораблевождения на северных морях (УБЕКО-Север). В это же время в районах, пройденных ранее Седовым, работала экспедиция Всесоюзного арктического института (ВАИ). Результаты этих исследований и дистанционные данные (аэросъемка, космоснимки и даже съемки судовым радиолокатором) позволили получить количественные оценки изменения размеров новоземельских ледников на протяжении всего ХХ в. Эти данные становятся особенно интересными в связи с актуальной сегодня проблемой антропогенного влияния на ход природного процесса.

Область горного оледенения. Хотя площадь нескольких самых крупных горных ледников Новой Земли достигает и превышает 30 км², остальные имеют значительно меньшие размеры (рис.1). И именно они — небольшие ледники —особенно заметно реагируют на климатические колебания. Их основная масса приурочена преимущественно к северо-восточным и юго-восточным склонам по обе стороны пролива Маточкин Шар, т. е. к подветренным по отношению к влагонесущим ветрам с Атлантики (рис.2). Кроме того, преобладание северо-восточных и юго-восточных направлений в ориентировке горных ледников, по-видимому, связано с сезонными изменениями путей циклонов в зоне арктического фронта. Эти ледники нигде в пределах архипелага не достигают моря.

Судя по полученным данным для 28 ледников на обоих островах, за 1934—1952 гг. их площадь сократилась на 30 км2 (или примерно на 2% от суммарной площади). На каждом пятом леднике были отмечены подвижки (в четырех случаях из пяти — у ледников бассейна Баренцева моря), что серьезно усложняет общие оценки, поскольку в полной мере их причины до сих пор не изучены. Если исключить подвижки, то суммарное сокращение площади горных ледников в 30—40х годах ХХ в. составляет 140 км² (10% от общей площади).

После 1950 г. горные ледники Новой Земли повсеместно медленно отступали, причем подвижек уже не отмечалось. На о. Южном общее сокращение 23 горных ледников суммарной площадью более 220 км² (почти половина от оледенения острова) достигло 9 км², или 4% от общей площади. В бассейне Баренцева моря ледники отступали довольно медленно (всего 1%), тогда как в бассейне Карского их сокращение достигло 11%, что связано с местными условиями, прежде всего с особенностями горного рельефа. На о. Северном, по наблюдениям за 46 горными ледниками, сокращение их площади составило 41 км² (10%). В отличие от о. Южного, здесь величина отступания ледников уменьшается с запада на восток: в бассейне Баренцева моря она составила 11%, на побережье пролива Маточкин Шар — 8%, а в бассейне Карского моря — менее 7%. Причиной этого, по аналогии с другими ледниковыми областями, может быть возрастание континентальных условий от Баренцева моря к Карскому.

Интересно, что наиболее интенсивно отступали ледники, ориентированные на юг и юго-восток, особенно по сравнению с ориентированными на запад и северо-запад (табл.2). Эти отличия, по-видимому, можно объяснить смещением к северу (к кромке льдов центрального Арктического бассейна) путей влагонесущих циклонов в связи с глобальным потеплением во второй половине ХХ в.

Распространяя полученные оценки на всю область горного оледенения Новой Земли, можно утверждать, что сокращение ледников в ее пределах в 1952 - 2012 гг. составило 56 км² на о. Южном и 95 км² на о. Северном, что в сумме превышает 150 км². Показательно, что во второй половине ХХ в. и в начале ХХI в. здесь не отмечалось подвижек. Видимо, реакция ледников на потепление 20 - 40х годов XX в. быстро себя исчерпала, а в дальнейшем ледники, приспособившись к изменениям климата, отступали значительно медленнее. Даже с учетом подвижек первой половины XX в. можно с уверенностью говорить о замедлении темпов сокращения горных ледников Новой Земли после 1950 г.

За время наблюдений изменился и внешний облик отдельных ледников. Их концы отодвинулись на значительное расстояние (часто до километра) от конечных морен, на месте их прежнего положения возникли озера, у сложных ледников обособились притоки, а у ледниковых языков исчезли обрывы.

Область полупокровного оледенения. Севернее губы Крестовой и до п-ова Адмиралтейства картина оледенения Новой Земли существенно меняется (рис.3). Дисперсные горные ледники объединяются в несколько центров — ледниковых плато — с единой областью питания и отдельными выводными языками. Почти две трети от площади ледников здесь приходится на бассейн Баренцева моря, остальная часть — на бассейн Карского моря. Ледосборы выводных языков значительно превышают размеры горных ледников, достигая порой сотен квадратных километров (у ледников Серп и Молот, Низкий, Хитрый и некоторых других). Эти языки часто достигают моря, образуя отвесные обрывы —ледяные фронты, от которых откалываются айсберги.

В бассейне Баренцева моря (при общей площади ледников 1994 км², из которых 5.4% достигают моря с фронтами протяженностью 8 км) ледниковые языки обычно спускаются по межгорным долинам параллельно оси о. Северного, т.е. при преобладании ориентировки, близкой к меридиональной. Единственное исключение — ледник Низкий, получающий питание частично с ледникового покрова и ориентированный на северо-запад (поперек оси острова). В бассейне Карского моря (площадь всех ледников 1222 км², 16% из них достигают моря с фронтами общей протяженностью 6 км) у выводных языков в условиях плато преобладает поперечная ориентировка общим направлением на юго-восток.

Наши оценки изменения площади оледенения в этой части Новой Земли охватывают два отрезка времени: 1930-1952 гг. и 1952-2012 гг. Исходя из сведений, полученных для 10 ледников, с 1930 по 1952 г. у двух из них — Ломоносова и Широкого — было отмечено стационарное положение. Темпы сокращения ледников в бассейнах Баренцева и Карского морей в этот период были разными (даже с учетом ограниченной статистики). Так, в бассейне Баренцева моря суммарное сокращение составило 2%, а в бассейне Карского — 8.8 км², или 1% от общей площади трех ледников — Серп и Молот, Витте и Лодыгина.

Такие же различия сохранились здесь и после 1952 г. (табл.3). По данным, полученным для 11 ледников бассейна Баренцева моря и пяти бассейна Карского, более интенсивно отступали ледники западного побережья. Применяя оценки, приведенные в табл.3, ко всей площади полупокровного оледенения о. Северного, можно предполагать, что общее сокращение ледников в бассейне Баренцева моря достигло почти 120 км², а в бассейне Карского — 60 км². Таким образом, здесь действуют те же пространственные закономерности изменения ледников, что и в области горного оледенения. Что касается сокращения полупокровного оледенения в целом, то по имеющимся ограниченным данным, его темп за все время наблюдений (до и после 1950 г.) менялся относительно мало по сравнению с другими ледниковыми областями Новой Земли.

Ледниковые языки, достигающие моря, так же, как и оканчивающиеся на суше, во второй половине XX в. сильно сократились в размерах. До 11% своей первоначальной площади потеряли ледники №222 и №224, спускающиеся в оз. Ледниковое, и до 9% — наземные ледники Хитрый и Широкий. Правда, в последнем случае есть основания объяснить столь значительные изменения реакцией ледников на предшествующие подвижки, которых (как и в области горного оледенения) в это время здесь уже не отмечалось.

Имели место и внешние признаки отступания ледников в этой части Новой Земли. Например, в 1909 г. в куту Машигиной губы Русанов обнаружил пролив на месте ледника, в 1901 г. описанного В. Вебером во время плавания на ледоколе "Ермак". Этот пролив появился в результате отступания ледников, перегораживавших губу поперек. Так был зафиксирован выход на сушу концов ледников Шумный, Буля и Лакруа, прежде находившихся на плаву.

Однако известны случаи и противоположного характера. В 1594 г. корабли В. Баренца прошли через пролив, существовавший в то время между о. Адмиралтейства и о. Северным. Позднее Ф. П. Литке в 1821—1824 гг. и П. К. Пахтусов в 1835 г. отметили, что пролив между островами исчез — он оказался перекрыт языком ледника Низкий. При этом заполнение пролива произошло частично рыхлым материалом, отложившимся здесь в результате подвижки ледника. Но, к сожалению, такие данные (и особенно исходная информация) часто имеют случайный характер и не позволяют сделать достоверный вывод об общих тенденциях в развитии оледенения Новой Земли.

Область покровного оледенения. Самые значительные изменения в прошлом происходили у выводных языков ледникового покрова на крайнем севере Новой Земли (рис.4). Известно, что во времена Баренца (т.е. в разгар малого ледникового периода) конец Большого Ледяного мыса (современного ледника Петерсена) располагался на 77°с.ш., а за последующие четыре века он отступил на 12 км. В 1910 г. Русанов отмечал, что "Большой Ледяной мыс выдается не так далеко в море, как обозначено на картах… Очертания мыса, состоящего из одного чистого льда, неизбежно должны год от года изменяться. Если благодаря изобильным атмосферным осадкам приток льда в леднике, образующем мыс, возрастает, то естественно, что и самый Ледяной мыс должен выдвигаться дальше в море. Если же количество осадков… уменьшается, то и Ледяной мыс постепенно укорачивается. При продолжительном уменьшении осадков и при повышении температуры возможно даже, что когда-нибудь этот же самый Ледяной мыс превратится в Ледяной залив" [4. С.149—150]. Именно это и произошло спустя два десятка лет. Прогноз Русанова подтвердила карта ВАИ, созданная в 1933 г.

Съемки экспедиции ВАИ показали, что со времени работы Седова (1913) общая площадь ледникового покрова на берегах Баренцева моря сократилась всего на 0.4% (эта немаловажная информация может относиться и к областям горного и полупокровного оледенения, которые, по всей видимости, развивались однонаправленно). При этом изменения положений концов выводных языков достигали многих километров и были намного значительнее, чем в других ледниковых областях Новой Земли (рис.5). Отмечались здесь и подвижки ледников — в 1913 г. они были описаны Седовым в заливе Иностранцева (что в 1927 г. подтвердил Р. Л. Самойлович), а позднее полярный топограф А. А. Кураев зафиксировал подвижки с характерным для них быстрым образованием трещин — часто прямо на глазах у наблюдавших.

До середины ХХ в. топографические съемки, на основе которых можно было судить об изменениях оледенения, захватывали на Новой Земле лишь отдельные участки. Но даже на основе этих ограниченных данных удалось оценить сокращение площади ледникового покрова (в 30—40-х годах оно превысило 180 км²), а главное — по результатам топографических съемок выполнить оценку уменьшения объема льда. Одновременно, благодаря результатам исследований МГГ, появилась возможность контроля этих данных расчетами вещественного баланса ледника [3]. Так, убыль ледникового покрова составила 3 км³/год с точностью в пределах одной пятой (в зависимости от метода оценки), что для начала было совсем неплохо.

С 1952 г., когда дистанционные методы исследований — аэросъемка, а позднее и космическая съемка — охватили всю Новую Землю с ее ледниками, точность оценки существенно повысилась. Было установлено, что за период с 1952 по 2012 г. площадь ледникового покрова сократилась на 250 км², а его объем — на 180 км³. Продолжа ли происходить очевидные изменения положений концов выводных языков. Так, например, ледник Кривошеина, в середине XX в. упиравшийся в безымянный остров, к рубежу тысячелетий отступил от него на 3 км. При этом площадь ледника сократилась почти на четверть от бассейна ледосбора. Сложные ледники (Вилькицкого, Норденшельда и др.) при отступании общего фронта часто распадались на отдельные составляющие.

Таким образом, эволюция ледникового покрова Новой Земли за столетие — с 1913 по 2012 г. — предстает в следующем виде: незначительное сокращение площади оледенения в 1913—1933 гг. (только 0.4%) сменилось за последующие двадцатилетие (1933—1952) максимальным — 2%. Такой же была убыль льда и в последующие 60 лет — вплоть до 2012 г., что очевидно исключает индустриальное влияние на этот процесс.

Отметим, что сокращение новоземельского ледникового покрова имеет три характерные особенности. Первая — это уменьшение к югу темпа отступания выводных языков, что объясняется увеличением абсолютной высоты ледниковой поверхности в этом направлении. Вторая — более интенсивное отступание ледников баренцевоморского побережья по сравнению с побережьем Карского моря, что было установлено еще во время МГГ (рис.6) и подтверждено позднее по космическим снимкам [7]. Казалось бы, это противоречит более благоприятным условиям для существования оледенения в бассейне Баренцева моря по сравнению с бассейном Карского. Однако определяющим фактором здесь служит не различие в положении границы питания и количестве осадков, поступающих с атлантическими циклонами (как это представляется с первого взгляда), а темп массоэнергообмена в ледосборах обоих морских бассейнов на общем фоне направленности эволюции оледенения. Важно, что эта особенность отмечается не только на описанном локальном уровне, но и на региональном — на всем пространстве от Исландии до Северной Земли —в зависимости от энергии оледенения [7].

И, наконец, третья особенность сокращения ледникового покрова Новой Земли в XX в. — замедление этого процесса со временем. Этот факт противоречит теории парникового эффекта (влияние которого, по утверждению многих источников, резко возросло после 1950 г.) и ставит под сомнение само его существование. Однако обсуждение этой проблемы уже выходит за рамки темы настоящей статьи.

Причины сокращения ледников

Общие оценки отступания ледников архипелага на протяжении ХХ в. представлены в табл. 4. Оценки суммарного сокращения оледенения (даже с учетом экстраполяции) в целом близки к тем, что были получены ранее [7], когда сокращение площади ледников Новой Земли в ХХ в. оценивалось в 1000 км², а объема — в 310 км³. Некоторое отличие между этими данными объясняется уточнением по мере поступления новых сведений — главным образом материалов космических съемок. Обновленные данные позволяют сделать важный вывод о падении темпов отступания ледников Новой Земли со второй половины ХХ в. после его максимума в 30—40-х годах (даже с учетом ограниченности данных о поведении полупокровных ледников для первого периода), что свидетельствует об отсутствии влияния на этот процесс парникового эффекта.

В целом в оценке причин происходящего сокращения новоземельских ледников намечается следующая система взаимосвязей разного уровня.

На первом месте стоят глобальные (планетарные) причины — смещение Исландского барического минимума ближе к экватору по мере ускорения вращения Земли, в результате чего возрастает "закачка" тепла в высокие широты и усиливаются меридиональные процессы в атмосфере Российской Арктики — возрастает продолжительность лета, а зима становится короче [8].

На втором месте стоит влияние региональных факторов —удаленность ледников от источника тепла и влаги относительно местного водораздела (ледораздела). Это определяет более медленное отступание ледников бассейна Карского моря по сравнению с бассейном Баренцева, к которому также приурочено большинство отмеченных подвижек.

На третьем месте проявляются локальные причины — например, рельеф местности, определяющий замедление современного отступания выводных языков ледникового покрова от северных пределов оледенения к южным.

В заключение отметим, что изучение процесса современного сокращения ледников именно Новой Земли, в отличие от других ледниковых районов России, представляется весьма перспективным по совокупности полученных выводов, а также вследствие уже имеющегося продолжительного ряда наблюдений. Этот район интересен прежде всего с точки зрения прогноза развития среды обитания человека в пределах влияния Исландского барического минимума — как на суше, так и в морских акваториях.

Литература

1. Оледенение Северной и Центральной Евразии в современную эпоху / Под ред. В. М. Котлякова. М., 2006.
2. Современные глобальные изменения природной среды / Под ред. Н. С. Касимова, Р. К. Клиге. М., 2006.
3. Чижов О. П., Корякин В. С., Давидович Н. В. и др. Оледенение Новой Земли / Под ред. Г. А. Авсюка. М., 1968.
4. Русанов В. А. Статьи, лекции, письма. М.; Л., 1945.
5. http://www.google.com/earth
6. http://maps.yandex.ru
7. Корякин В.С. Ледники Арктики. Л., 1988.
8. Корякин В.С. Сокращение оледенения Новой Земли на фоне вращения планеты // Земля и Вселенная. 1997. №1. С.17—24.

Источник: Журнал "Природа" №1 2013 г.