История исследований

Существенный вклад в изучение ледников Камчатки внесли работы геологического отдела Камчатской экспедиции Русского географического общества 1908–1910 гг. (Конради, Келль, 1925; Келль, 1928). Довольно подробно описаны ледники Ключевской группы вулканов (в том числе ледники Эрмана, Богдановича и Жёлтый) и ледники в кратере Мутновского вулкана (см. рис. 137). Вулкан Шивелуч рассматривался как самостоятельный центр оледенения, с которого спускаются шесть ледников (крупнейший из них – ледник Тюшова) до высот 800–900 м (Виноградов, 1965а). Кроме того, был описан висячий ледник Комарова на южном склоне Жупановского вулкана и отмечены ледники на Чажминском хребте (Отчет…, 1982).

Важный вклад в изучение оледенения Ключевской группы вулканов внёс Б.И. Пийп. Используя данные полевых наблюдений и первые крупномасштабные карты, Б.И. Пийп определил площадь оледенения района, выделил морфологические типы ледников и привёл данные о состоянии отдельных ледников (Пийп, 1956). Он приводит данные о наступании в 1945–1951 гг. ледника Эрмана на 300 м, отмечает стационарное состоянии ледников Богдановича и Жёлтый (рис. 138) и отступание ледников Келля и Бильченок. Кроме того, Б.И. Пийп обращает внимание на сильную заморененность поверхности ледников вулканогенным материалом, а также о наличии на Авачинском вулкане фирнового поля в кольцевой долине между гребнем соммы и действующим конусом (Пийп, 1946). Пийп отметил, что с этого фирнового поля берут начало ледники, спускающиеся на северный и южный склоны вулкана.

В целом, до 1958 г. изучение ледников и снежного покрова Камчатки не было непосредственной целью работ. Гляциологические данные получали попутно, при проведении геологических, вулканологических, ботанических и иных исследований.

В 1958 г. была опубликована работа П.А. Иванькова (1958), в которой дана характеристика современного оледенения Камчатки; при этом использованы данные описаний ледников полуострова и обработки материалов аэрофотосъёмок и карт. По подсчётам автора, общая площадь оледенения Камчатки составляла 866 км², из них на Срединный хребет приходилось 484 км², на вулканы Восточной и Южной Камчатки – 262 км², на Кроноцкий полуостров – 86 км², на Восточный хребет – 34 км². Однако В.Н. Виноградов (1965б) считал, что приведённые П.А. Иваньковым площади оледенения сильно занижены. Площадь оледенения Ключевской группы вулканов П.А. Иваньков оценивал в 160 км², а В.Н. Виноградов – в 300 км². По мнению В.Н. Виноградова, П.А Иваньков занизил площади ледников из-за того, что принимал многие заморененные вулканогенным материалом ледники за лавовые потоки (на старых аэрофотоснимках визуально они часто очень похожи). Кроме того, в работе П.А. Иванькова не было сведений об оледенении Авачинской группы вулканов (см. рис. 137), площадь которого, по оценке В.Н. Виноградова, составляла не менее 20 км².

В конце 1950-х – начале 1960-х годов опубликовано несколько работ, содержащих данные об оледенении Ичинского вулкана на Срединном хребте (Виноградов, 1965а, б). Э.Н. Эрлих (1958) выделил в оледенении Ичинского вулкана северную и южную группы, отметив, что с ледяного плато спускаются долинные ледники. А.Е. Святловский (1960) описал область питания долинных ледников Ичинского вулкана, расположенную на его вершине и прилегающем к ней плато. Т.Ю. Маренина (1962) описала три крупных (длиной 4–4,5 км) долинных ледника, спускающиеся с плато Ичинского вулкана на север до высот 1500–1600 м. Она также упоминает каровые и висячие ледники на склонах вулкана. Все три упомянутых автора пишут об отступании ледников Ичинского вулкана.

В сентябре и октябре 1960 г. в горах Кроноцкого полуострова (см. рис. 137) работал гляциологический отряд Института географии АН СССР. Основное внимание было сосредоточено на леднике Корыто. Здесь проводились метеорологические наблюдения, были сделаны описания разрезов снежно-фирновой толщи (Преображенский, Модель, 1965), измерялась температура снега и льда до глубины 10 м. Была проведена фототеодолитная съёмка ледника и определена скорость движения льда на поверхности ледника (Цветков, 1963).

Летом 1964 г. Камчатский отдел Географического общества СССР организовал экспедицию на северную часть Срединного хребта (массив Острая-Хувхойтун) с целью изучения вулканов и ледников. Ранее П.А. Иваньков (1958) отмечал в этом районе крупный очаг современного оледенения, а В.Н. Виноградов (1965а) определил количество ледников и дал краткую характеристику крупнейших из них. В работе (Виноградов, Огородов, 1966) сделан вывод, что массив Острая–Хувхойтун (см. рис. 137) – это крупнейший узел оледенения Камчатки, включающий 84 ледника общеё площадью 245 км². Судя по морфологическим признакам, большинство ледников района находились в стационарном состоянии или незначительно отступали; было много снежников-перелетков, состоящих, как правило, из наложенного льда. Они располагались ниже снеговой границы и, по мнению авторов, не могли относиться к зарождающимся ледникам. Детальные исследования велись на леднике Гречишкина, где были определены снегозапасы за зиму 1963/64 г. и измерена поверхностная скорость движения льда (25 м/год в районе фирновой линии).

С 1963 г. Институтом вулканологии АН СССР было начато систематическое изучение современного оледенения вулканических районов Камчатки. Работы проводились главным образом на ледниках Авачинской и Ключевской групп вулканов: определяли высоты концов ледников, фирновой линии и морен, изучали разрезы снежных и ледовых толщ и распределение снежного покрова на склонах вулканов и в нижних частях ледников.

В работе (Виноградов, Мелекесцев, 1966) поднята проблема специфики оледенения вулканических районов и влияния вулканизма на снежный покров и ледники. Авторы показали, что крупные стратовулканы, наиболее высокие на Камчатке, служат основными центрами современного оледенения полуострова. Отрицательные формы вулканического рельефа особенно благоприятны для возникновения ледников; в некоторых из них ледники могут существовать значительно ниже снеговой линии. Вулканическая деятельность, а также особенности вулканического рельефа, по мнению авторов, оказывают большое влияние на динамику, морфологию и строения ледников, однако такое влияние сильно ограничено из-за локального и асинхронного проявления. В.Н. Виноградов (1967) отметил уничтожение снега и льда в зоне извержений, сокращение сроков залегания снежного покрова, покрытого пеплом, и сохранение мёртвого льда под мощным слоем шлака.

В 1968 г. был опубликован 20-й том Каталога ледников СССР, содержащий сведения о ледниках Камчатки (Каталог…, т. 20, чч. 2-4, 1968), полученные по материалам аэрофотосъёмок 1949–1950 гг., данным исследований Института географии АН СССР в 1960 г., Института вулканологии АН СССР в 1963–1965 гг. и литературных источников. Часть Каталога, охватывающая ледники Кроноцкого полуострова, составлена по материалам аэрофотосъёмок 1957 г. с использованием карт крупного масштаба и данных исследований экспедиции Института географии АН СССР 1960 г.

Наиболее полно результаты исследований ледников Камчатки 1959–1970 гг. (в основном они касаются Авачинской и Ключевской групп вулканов) представлены В.Н. Виноградовым (1975). А в работе Н.Ф Каразия (1976) приведена хронология исследований ледников, снежного покрова, лавин и селей Камчатки и библиография за 1958–1974 гг.

В 1971 г. Институт географии АН СССР совместно с Институтом вулканологии ДВНЦ АН СССР вернулся к работам на леднике Корыто. Изучали водно-ледовый баланс и стратиграфию фирновой толщи, измеряли температуру фирна и льда в области питания ледника (Виноградов, Ходаков, 1973), выполнен комплекс метеорологических, актинометрических и теплобалансовых наблюдений (Маркин, 1976).

В 1972–1981 гг. сотрудники Института вулканологии ежегодно проводили наблюдения на леднике Козельский в Авачинской группе вулканов (рис. 139). Основной задачей было изучение взаимодействия оледенения и вулканизма на фоне климатических изменений. Результаты этих работ за 1972–1973 гг. опубликованы (Виноградов, 1975; Виноградов и др., 1976). По материалам летних наблюдений 1976 г. в области питания ледника на метеостанции Седловина выполнен расчёт теплового баланса ледника Козельский в период абляции в условиях глубоких, средних и слабых инверсий (Виноградов, Мартьянов, 1979). Наиболее полно результаты исследований ледника Козельский изложены в монографии (Виноградов, Муравьев, 1992), где также приводятся данные по оледенению и климату Авачинской группы вулканов в целом. Результаты наблюдений передавались во Всемирную службу мониторинга ледников. Данные передаются и в настоящее время, однако сейчас это – расчётные значения, так как с 1988 г. прямых наблюдений за составляющими баланса массы на леднике не ведётся.

В 1970-х годах проводились широкие обследования ледников Ключевской группы вулканов, получены данные о подвижках ледников Бильченок, Эрмана, Сопочный, Влодавца (см. рис. 138), произошедших в период с 1959 по 1973 г. (Виноградов, 1974). В качестве причин этих подвижек автор называет неустойчивое динамическое состояние ледниковых систем и автоколебания (для ледников Бильченок и Эрмана); вулканические процессы, прорывы побочных кратеров в районе ледников, соприкосновение раскалённого каменного материала со льдом и снегом с образованием жидкой воды и пара (для ледников Сопочный и Влодавца).

В 1974 г. велись наблюдения за побочным извержением Ключевского вулкана, происходившим в области питания ледника Богдановича (Виноградов и др., 1977). Впервые исследователи имели возможность наблюдать на вулканах Камчатки процесс и результат взаимодействия вулканизма и оледенения в таких масштабах. В 1976 г. проводили наблюдения на ледниках Будникова, Института вулканологии, Толбачинский на склонах вулканов Острый Толбачик и Плоский Толбачик во время Большого Толбачинского трещинного извержения. В результате просадки и обрушения внутренней кальдеры вулкана Плоский Толбачик было уничтожено две трети Толбачинского ледника, который до извержения занимал почти всю внутреннюю кальдеру на площади 1,54 км², а в результате извержения его площадь сократилась до 0,5 км² (Виноградов, Муравьев, 1982).

В 1979 г. Институт вулканологии провёл наблюдения на леднике Гречишкина, расположенном в северной части Срединного хребта. Со времени предыдущих работ 1964 г. язык ледника отступил примерно на 50 м, высота фирновой линии поднялась на 40 м (до 1550 м), а баланс массы ледника оказался слабо отрицательным (Виноградов, Муравьев, 1985).

В 1980-х годах продолжалось изучение ледников вулканических районов Камчатки. В.Н. Виноградов (1985) рассмотрел связь вулканических и ледниковых процессов на вулканах Авачинский, Корякский, Ключевской и Плоский Толбачик. Исследован целый ряд процессов: 1) механическое уничтожение ледников при взрывах, обрушении и проседании вулканических построек; 2) термическое воздействие на ледники при извержении вулканов; 3) подвижки ледников, вызванные вулканической деятельностью; 4) роль пирокластического материала в режиме ледников; 5) условия образования селевых потоков.

В середине и второй половине 1980-х годов внимание исследователей было приковано к изучению колебаний ледников вулканических районов Камчатки. По данным балансовых работ на ледниках и рядов наблюдений ближайших метеостанций рассчитан баланс массы ледников Козельский (Авачинская группа вулканов) и Гречишкина (массив Острая-Хувхойтун) за длительный период. Расчёты показали, что годовой баланс массы ледника Козельский в среднем за 90 лет (1891–1980 гг.) составил –46 г/см², ледника Гречишкина за 44 года (1936–1980 гг.) –38 г/см². Вместе с тем было отмечено, что со времени крупного извержения Мутновского вулкана в 1945 г. площадь оледенения в его кратерах увеличилась на 0,4 км², или на 17% (Виноградов, Муравьев, 1985).

Исследованы особенности аккумуляции на современных ледниках Авачинской и Ключевской групп вулканов, а также накопление моренного материала вулканического происхождения на поверхности и в толще ледников (Краевая, Кураленко, 1985). В эти же годы показана большая роль особенностей процессов вулканизма в развитии ледников на склонах Ключевского вулкана. Отмечено, что все известные случаи подвижек или сокращения ледников на его склонах в той или иной мере связаны с вершинными или побочными извержениями (Виноградов, Муравьев, 1989).

В 1980–1983 гг. была исследована подвижка пульсирующего ледника Бильченок (Ключевская группа вулканов). Обоснован вынужденный характер этой подвижки, связанной с усилением сейсмической и тепловой активности Ушковского вулкана (гора Плоская Дальняя). Сделан важный вывод, что ледники на активных вулканах служат чуткими индикаторами сейсмических и вулканических процессов (Муравьев и др., 1987).

Начатые в 1972 г. ежегодные измерения составляющих баланса массы ледника Козельский прервались в 1981 г. и были повторены лишь единожды в 1988 г. (Виноградов, Муравьев, 1992). В 1983 г. сотрудниками Института вулканологии АН СССР и Института геологии АН Эстонии было проведено изотопное опробование снега, фирна и льда в Авачинском узле оледенения (Вайкмяэ и др., 1989).

Интересна работа Г.Е. Глазырина с соавторами (1985), в которой анализируется мера однородности климатических условий, определяющих режим и распределение ледников на Камчатке. Рассматриваются два основных показателя, от которых зависит характер оледенения: сумма осадков за гидрологический год и средняя летняя температура воздуха, многолетние ряды которых были обработаны в пространственном и временнóм разрезе. Построенные пространственные корреляционные функции показали, что изменения этих элементов от года к году почти синхронны вдоль побережий, но связь ухудшается по мере удаления от берега. Из-за защищённости горными хребтами климат в долине р. Камчатки более устойчив, чем в других частях полуострова. Анализ данных станций, имеющих длинные ряды наблюдений, показал, что за последние 30–40 лет средняя летняя температуры воздуха устойчиво понижается, а годовые суммы осадков растут.

В конце 1980-х годов появились гляциологические работы, анализирующие результаты моделирования. Была предложена теплофизическая модель стационарного состояния ледника в активном кратере Ушковского вулкана (Муравьев, Саламатин, 1989). Анализ составляющих баланса массы льда показал повышенный геотермический поток (среднее значение 10 Вт/м²) в пределах вершинного конуса и слабую его изменчивость за последние 40 лет. В другой работе (Муравьев, Саламатин, 1993) проведён теоретический расчёт процессов тепло- и массопереноса в нестационарном леднике на склоне Ключевской сопки. Для оценок параметров критического состояния ледяных массивов, заполняющих вулканотектонические желоба, были использованы данные полевых исследований. Тепловой поток в верхней зоне постройки вулкана оценивается величиной ~1 Вт/м², а критическая мощность ледника в Крестовском желобе составляет около 70 м после 100 лет аккумуляции льда.

В 1996–1999 гг. на Ушковском вулкане работала российско-японская экспедиция. В леднике, заполняющем кратер Горшкова в вершинной части вулкана (максимальная высота 3903 м), было пробурено две скважины глубиной 27 и 240 м (Shiraiwa et al., 2001). Мелкая скважина использовалась для температурных наблюдений в 1996–1997 гг. Выяснилось, что на глубине 10 м температура равна –15,8 °С с сезонной амплитудой 1,3°С. Сезонный ход температуры полностью затухает на глубине 27 м, где постоянная температура равна –14,6 °С. По данным другой, глубокой скважины авторы предполагают, что возраст льда на глубине 240 м составляет 640–830 лет. В районе кратера Горшкова была проведена радиолокационная съёмка с применением видеоимпульсного локатора и по её данным построена карта толщины льда и подлёдного ложа ледникового купола (Василенко и др., 2003).

В 1996–2001 гг. на леднике Корыто российско-японская экспедиция изучала составляющие баланса массы, стратиграфию фирновой толщи, измеряла температуру фирна и льда и скорость движения льда на поверхности (Muravyev et al., 1999). В 2000 г. была выполнена топографическая съёмка поверхности ледника (Yamaguchi et al., 2003). В результате сравнения карты, построенной по данным этой съёмки, с картой 1960 г., составленной Д.Г. Цветковым, исследователи заключили, что с 1960 по 2000 г. конец ледника Корыто отступил на 450 м, его поверхность опустилась в среднем на 30 м, а объём сократился на 2,4·10⁸ м³.

В статье (Голуб, Муравьев, 2005) изучены колебания ледника Кропоткина на вулкане Большой Семячик (см. рис. 137) за последние четыре столетия. Сокращение ледника в первой половине ХХ в. сменилось его продвижением во второй половине 1960-х – начале 1970-х годов, вызванным положительным балансом массы. За последующие 25 лет фронт ледника отступил на 90–100 м, и в конце 1990-х годов началось формирование современной морены отступания. По восстановленным значениям баланса массы ледника авторы определили короткопериодные колебания климата в ХХ в. на восточном побережье Камчатки.

Исследована эволюция пульсирующего ледника Бильченок в Ключевской группе вулканов с конца XIX в. до 2011 г. (Муравьев и др., 2012). После отступания в начале ХХ в. ледник активизировался и в конце 1940-х годов стал наступать. В 1959–1960 гг. произошла подвижка ледника, в ходе которой его язык продвинулся на 2 км и спустился до высоты 615–630 м в берёзовый лес. Масштабы следующей подвижки, произошедшей в 1982–1984 гг., были меньше. Объём перенесённой массы составил 35–40 млн тонн, что в 3,5 раза меньше, чем при подвижке 1959–1960 гг.

В последние годы для исследования ледников Камчатки проводится анализ данных дистанционного зондирования Земли. Выполнена оценка изменения площадей ледников северной части Срединного хребта с 1950 по 2002 г. с использованием космических снимков ASTER и данных Каталога ледников СССР (Муравьев, Носенко, 2013). Оценено изменение площадей ледников Кроноцкого полуострова и массива Алней-Чашаконджа с 1950 по 2010–2013 гг. (Муравьев, 2014).

Подводя итог, выделим пять периодов изучения современного оледенения Камчатки, различающихся объёмами проведённых работ и их целями, а также методами исследований.

1. До 1958 г. изучение ледников и снежного покрова Камчатки не было непосредственной целью работ. Гляциологические данные получались попутно, при проведении геологических, вулканологических, ботанических и иных исследований. Сведения о ледниках в публикациях этого периода носят преимущественно описательный характер.

2. В 1958–1970 гг. проводились маршрутные исследования ледников в разных районах Камчатки. Начаты систематические работы по изучению современного оледенения вулканических районов, отмечена специфика оледенения вулканических районов и влияния вулканизма на снежный покров и ледники. Проведена каталогизация ледников полуострова.

3. В 1971–1980 гг. во многих района полуострова организовывались полустационарные гляциологические, метеорологические и иные наблюдения.

4. В 1981–1995 гг. основными направлениями исследований было изучение режима и колебаний ледников вулканических районов Камчатки, взаимодействия оледенения и вулканизма.

5. С 1996 г. значительная часть гляциологических работ на ледниках Камчатки стала выполняться совместными экспедициями российских и иностранных исследователей с применением кернового бурения льда и радиолокационной съёмки. Началось применение данных дистанционного зондирования Земли в исследованиях современного состояние и колебаний ледников полуострова.

Изученность ледников в разных районах Камчатки и регулярность наблюдений на них неодинакова. Исторически сложилось так, что наиболее изучены ледники Авачинской и Ключевской групп вулканов, находящиеся под непосредственным влиянием активного вулканизма. Меньше изучены ледники Кроноцкого полуострова и совсем мало, по причине труднодоступности, ледники северной части Срединного хребта.