Восточный Саян

Восточный Саян – горная страна, в основном юго-восточного простирания, лежащая на южной окраине Сибири между долинами рек Енисея и Ангары примерно в 1000 км к востоку от Алтая .

Климатические условия территории определяются её внутриконтинентальным положением. Зимой регион находится в зоне действия устойчивого сибирского антициклона (малооблачная и маловетреная погода с частыми приземными инверсиями). Весной и осенью усиливаются зональный перенос воздушных масс, увеличивается число циклонов с запада и северо-запада. Летом широтный перенос ослабляется, преобладает малоградиентная область пониженного давления со слабыми ветрами. Иногда вдоль высотной меридиональной фронтальной зоны с юга и юго-запада приходят циклоны, вызывающие обильные осадки. Средняя годовая приземная температура воздуха составляет около –8 ºC, а на уровне 3000 м (высота изобарической поверхности 700 гПа) около –10 ºC. Средняя многолетняя температура летних месяцев (июнь–август) на уровне 3000 м равна примерно +2 ºC. Максимум осадков приходится на три летних месяца, когда выпадает до 70% их годовой суммы. На распределение осадков сильное влияние оказывает рельеф. Наветренные западные и северо-западные склоны получают наибольшее количество осадков. В среднем в среднегорье Восточного Саяна выпадает более 400 мм в год, а в высокогорье – более 1000 мм (по данным метеостанции Оленья Речка – 1200 мм в год). На высоте более 2000 м твёрдые осадки выпадают в течение 10 месяцев – с сентября по июнь.

История исследований ледников

Оледенение Восточного Саяна – это 107 преимущественно каровых, карово-долинных и присклоновых ледников общей площадью 30,8 км² (Гросвальд, 1965).

Оледенение имеет одну общую черту с оледенением Алтая и Кузнецкого Алатау: граница питания ледников так же повышается от 2000 м над ур. моря на 54-й параллели до 2800 м на 52-й параллели вместе с общим повышением рельефа (Каталог…, 1965–1982; Виноградов, 1984). Ледники расположены почти исключительно на подветренных сторонах горных гребней, для них характерна восточная, северо-восточная и северная экспозиция. М.Г. Гросвальд (1965) выделяет три района современного оледенения: Северо-западный, Юго-восточный и Центральный.

Северо-западный район включает 41 ледник общей площадью 13,6 км² – две группы у пика Эдельштейна (хр. Крыжина) и пика Грандиозный (2922 м) в крайней восточной части Фигуристых Белков, третья группа лежит севернее Кизира на хребтах Агульские Белки и Канское Белогорье и четвёртая группа находится в северо-восточной части хр. Ергак-Таргак-Тайга (Гросвальд, Сильницкая, 1966; рис. 1). Самым большой в этом районе – долинный ледник № 12 (1,2 км²). Полевые работы здесь проводили Г.И. Стальнов (1925), А.Г. Вологдин (1931), Ал. и Ан. Федоровы (1951), О.А. Богатиков (1962); самые обширные работы выполнил М.Г. Гросвальд (1962а,б, 1965), специальное дешифрирование аэрофотоснимков провела В.И. Сильницкая (1966) при составлении Каталога ледников СССР. В настоящее время эти ледники – объект исследований сибирских гляциологов.

Самый большой Центральный ледниковый район (61 ледник общей площадью 15,3 км²) (Каталог…, т. 16, вып. 1, ч. 5, вып. 2, ч. 1, 1973) состоит из нескольких ледниковых групп, образующих цепочку вдоль субмеридионального отрезка хр. Большой Саян (или Пограничный хребет) со скоплениями ледников вблизи пика Топографов (3044 м) и массива Хончаар (Гросвальд, 1962а,б; Гросвальд, Сильницкая, 1964; Томилов, 1962, 1965). На его западном склоне находится и самый большой ледник региона – карово-долинный ледник Авгевича площадью 1,4 км². Первые три ледника Центрального района в истоках Тиссы и Сенцы обнаружил Л.А. Ячевский (1888). Один из них на северном склоне горы Мунку-Сасан (3126 м) он назвал ледником Миддендорфа. По измерениям Ячевского, ледник заканчивался на высоте 2460 м (на высоте 640 м над дном долины р. Саган-Гол). По наблюдениям С.В. Обручева в 1940-х годах, оледенением охвачена вся осевая часть Большого Саяна (Обручев, 1946). Тогда же ледники пика Топографов были нанесены на топографические карты. В 1953–1956 и 1959–1962 гг. их обследовали экспедиции географического факультета МГУ, но в основном ледники изучались попутно при комплексном геологическом исследовании территории. Прорыв в изучении ледников этого района произошёл во время Международного полярного года 2007–2008. Он был связан с освоением данных космической съёмки. В 2013 г. были опубликованы результаты исследований 10 ледников вблизи пика Топографов с помощью топографических карт и космоснимков высокого разрешения 2006 и 2008 гг. (Осипов и др., 2013). Они показали, что за последние 160 лет здешние ледники потеряли 3,94 км², или 48% своей площади.

В Юго-восточном районе, в массиве Мунку-Сардык (3491 м), насчитывается пять каровых ледников: три южной (на территории Монгольской народной республики) и два северной экспозиции общей площадью 1,4 км². Все они были доступны для исследования с помощью космических снимков высокого разрешения 2006 и 2008 гг. (Китов и др., 2009; Плюснин, Китов, 2010). Мы коснёмся результатов исследований двух ледников северной экспозиции, расположенных на территории России. Ледники массива Мунку-Сардык открыл в 1859 г. первовосходитель Мунку-Сардыка, член-корреспондент Петербургской Академии наук Густав Иванович Радде (1831–1903) (Радде, 1861). С 1897 по 1906 г. их инструментальное исследование провёл С.П. Перетолчин (1908). По его наблюдениям, снеговая линия на северном склоне проходила на высоте 2936 м. Один из ледников спускался с вершины Мунку-Сардыка, его площадь составляла 0,68 км² (Плюснин и др., 2008). На высоте 2932 м ледник разделялся на два языка, обтекая ригель, и достигал отметки 2776 м. Был измерен правый язык длиной 340 м, шириной 200 м и толщиной около 85 м. Впоследствии этот ледник назвали именем Перетолчина (см. рис. 78). Другой ледник северной экспозиции получил название ледника Радде. По данным Перетолчина (1908), его площадь составляла 0,3 км² (Китов и др., 2009).

В 1982 г. Р.М. Мухаметов выполнил фототеодолитную съёмку ледника Перетолчина в масштабе 1 : 5 000 (Арефьев, Мухаметов, 1996). Площадь ледника была равна 0,53 км², длина 1,1 км, конец языка находился на высоте 2860 м. В 2006–2008 гг. ледники Мунку-Сардыка посетили сотрудники экспедиции Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН (Китов и др., 2009). С помощью спутникового навигационного GPS-приёмника они измерили абсолютные отметки ледников Перетолчина и Радде. По этим измерениям, ледник Радде практически не изменился (0,28 км²), его нижняя граница находилась на высоте 2805 м. Конец языка ледника Перетолчина находился на высоте 2935 м. Последовавшее за полевыми измерениями дешифрирование космоснимка QuickBird 2006 г. и космических снимков 2012 г. (Китов и др., 2014) дало следующие результаты: площадь ледника Перетолчина в 2006 г. – 0,34 км², в 2012 г. – 0,26 км².

В 2011–2012 гг. ледник Перетолчина посетили сотрудники Института лимнологии СО РАН (Осипов и др., 2013). Они использовали также космические снимки высокого разрешения и получили немного отличающиеся цифры: площадь ледника Перетолчина в 2006 г. – 0,30 км², а площадь ледника Радде – 0,14 км². По результатам палеогляциологических реконструкций в середине XIX в. площадь этих ледников составляла 0,65 км² и 0,42 км² соответственно.

Оценка современного оледенения по данным космической съемки

Исследование изменений размеров ледников по данным космической съёмки было сделано для двух центров горного оледенения на юго-востоке Восточного Саяна: хр. Мунку-Сардык и пика Топографов (Осипов и др., 2013).

Для исследования ледников были использованы космические снимки высокого разрешения QuickBird (август 2006 г., разрешение 0,6 м) и WorldView-1 (июль–август 2008 г., разрешение 0,5 м), снимок Landsat-7 (сенсор ETM+, август 2001 г., пространственное разрешение 15–30 м), топографические карты масштаба 1 : 100 000 (издание 1981 г.) и 1 : 50 000 (издание 1992 г., состояние местности на 1978 г.). Ортотрансформированные снимки и карты были привязаны в единой системе координат (проекция UTM, эллипсоид WGS-84). В процессе дешифрирования космические изображения обрабатывались с помощью разных фильтров для достижения максимальной «читаемости» границ ледников. Для снимка Landsat были построены цветосинтезированные RGB-изображения (каналы 7-5-3), на которых достаточно хорошо дешифрируются поверхности, представленные снегом, фирном, льдом, а также молодые отложенные морены. Рисовка границ ледников проводилась вручную в ГИС ArcView 3.2 с учётом рекомендаций, изложенных в Руководстве по составлению Каталога ледников СССР (1966). Высотные отметки ледников определялись по модели SRTM 2000 г. (для района исследований размер ячейки в прямоугольных координатах 60×94 м по оси X и Y). Также были использованы материалы GPS-съёмки ледника Перетолчина, выполненной в 2011 г. В ГИС ArcView 3.2 была построена электронная (векторная) карта ледников с атрибутивной базой данных.

Для анализа климатических условий последних десятилетий были использованы данные четырёх близлежащих метеостанций (Монды, Орлик, Оленья Речка, Тулун), а также наиболее длинный ряд наблюдений на метеостанции Иркутск.

Всего было исследовано 13 ледников общей площадью 5,1 км² (см. рис. 79), в том числе три ледника (общей площадью 0,63 км²) в районе Мунку-Сардыка и 10 ледников (общей площадью 4,47 км²) в районе пика Топографов. Площадь только одного ледника превышает 1 км² (№ 3), три ледника имеют площади в пределах 0,5–1 км², площадь ещё девяти ледников менее 0,5 км². Длина ледников составляет от 0,28 до 2,01 км (средняя длина 0,90 км).

Современные ледники в районе пика Топографов (а) и Мунку-Сардык (б).

1 – изогипсы (сечение 40 м), 2 – высочайшие вершины, 3 – реки, 4 – озёра, 5 – водоразделы, 6 – государственная граница, 7 – ледники и их номера в соответствии с Каталогом ледников СССР (Осипов и др., 2013)

Изменения размеров ледников в районе пика Топографов (а) и Мунку-Сардык (б) за последние 160 лет (Осипов и др., 2013).

В качестве фона использованы: снимок WorldView-1 от 17 июля 2008 г. (а) и снимок QuickBird от 29 августа 2006 г. (б). 1 – конец малого ледникового периода (середина XIX в.), 2 – 1978–1981 гг., 3 – 2000–2001 гг., 4 – 2006–2008 гг. Цифрами показаны номера ледников, соответствующие Каталогу ледников СССР

В районе Мунку-Сардыка ледники лежат в высотном интервале 2800–3490 м. В районе пика Топографов высотный интервал ледников 2340–2950 м. Исследованные ледники относятся к четырём морфологическим типам – каровые (5 ледников), карово-долинные (4 ледника), присклоновые (2 ледника) и висячие (2 ледника). Доля карово-долинных ледников в общей площади составляет 61%.

Преобладающая экспозиция ледников – северо-восточная (4 ледника), восточная (3 ледника) и северо-западная (3 ледника). Согласно цифровым моделям ледников, наибольшие площади ледниковых поверхностей ориентированы на восток (28% всей площади) и север (24%). Средневзвешенные по площади уклоны ледников меняются от 11 до 32º (среднее значение 22º). Максимальный уклон имеет ледник Перетолчина (№ 31). Высота сезонной снеговой линии в районе Мунку-Сардыка (29 августа 2006 г.) была определена только для ледника Радде (№ 30, 3110 м). В районе пика Топографов высота сезонной снеговой линии (17 июля 2008 г. и 7 августа 2008 г.) на разных ледниках меняется от 2540 до 2720 м (средняя высота 2610 м). Снежники в районе исследований служат ключевым элементом питания ледников. Они лежат главным образом на склонах восточной и северо-восточной экспозиции. На склонах западной и юго-западной экспозиции снежников почти нет. Авторы исследования объясняют это метелевым переносом снега на подветренные склоны (так называемые навеянные снежники). Значительное число снежников имеют лавинное происхождение.

По результатам дешифрирования конечных и береговых морен на космических снимках были реконструированы границы ледников в конце малого ледникового периода (рис. 80). С середины XIX в. площадь ледников уменьшилась на 26–68% (в среднем на 49%). Небольшие ледники сильнее сократили свою площадь, чем более крупные. Ледники массива Мунку-Сардык сократилась по площади на 52% (0,33% в год), их длина уменьшилась на 490 м (3 м/год), а концы поднялись на 113 м (0,7 м/год). Ледник Перетолчина (№ 31) по площади сократился на 52%, по длине на 740 м, его конец поднялся на 230 м Площадь ледников пика Топографов уменьшилась на 48% (0,31% в год), длина – на 590 м (4 м/год), высота концов – на 127 м (0,8 м/год)

Сравнение полученных результатов с данными каталога, составленного по материалам аэрофотосъёмки 1953 и 1958 г. (Каталог…, 1965–1982), позволяет оценить относительные изменения размеров ледников во второй половине XX в. Из-за отсутствия исходных аэрофотоснимков авторы не смогли оценить погрешность определения размеров ледников, приведённых в Каталоге ледников СССР и исключили из сравнения те ледники, размеры которых явно были измерены с большой ошибкой. Результат таков: в целом, за последние 55 лет площадь исследованных ледников сократилась на 36% (0,66% в год, что составляет примерно половину общей за 160 лет дегляциации исследуемого района.

В работе (Осипов и др., 2013) были также оценены изменения летних температур и твёрдых осадков, определяющих существование оледенения. Многолетние данные средней летней температуры на ближайших к ледникам метеостанциях демонстрируют квазициклические изменения (рис. 81). Снижение в 1850–1910 гг. летней температуры на 1,5 °C сменилось её повышением на 0,6 °C в 1910–1955 гг., а затем новым понижением на 0,5 °C , продолжавшимся примерно до середины 1980-х годов. С этого времени температура устойчиво повышалась (на 1,5 °C ) до 2005 г., после чего тенденция сменилась на противоположную.

В отличие от летней температуры сумма твёрдых осадков на всех станциях не демонстрирует каких-либо выраженных трендов за последние 45 лет (рис. 82). Коэффициенты корреляции между станциями не превышают 0,5, что свидетельствует о значительном влиянии местных факторов на формирование осадков в среднегорной зоне. По всей видимости, за последнее десятилетние сумма осадков несколько увеличивалась. Таким образом, наименее благоприятный климатический фон для существования оледенения в горах южной части Восточного Саяна был в 1980–90-х годах. Эти данные, позволили сделать предположение о том, что наблюдаемое в последнее десятилетие похолодание при незначительном повышении суммы твёрдых осадков может способствовать восстановлению баланса массы ледников и замедлению темпов дегляциации.

Многолетние изменения средней летней (июнь–август) температуры на близлежащих гидрометеостанциях (1) и полиноминальные тренды (2). Метеостанции: а – Иркутск; б – Монды; в – Орлик; г – Тулун (Осипов и др., 2013)

Многолетние изменения суммы твёрдых осадков за сентябрь–июнь на близлежащих метеостанциях (1) и полиноминальные тренды (2). Метеостанции: а – Иркутск; б – Монды; в – Орлик; г – Оленья Речка (Осипов и др., 2013)