Возможность использования ледников для оценки увлажнения (по исследованиям в юго-восточном Алтае)

В связи с вышесказанным, важное значение, имеет ными с техногенным загрязнением, а дальнейшее выяв-

изучение локальных участков с аномальными характе- ление роли данных мест как «чувствительных зон» на

ристиками геолого-геофизического строения и связан- внешние воздействия.

Библиографический список

1. Дмитриев, А.Н. Техногенное воздействие на природные процессы Земли / А.Н. Дмитриев, А.В. Шитов. — Новосибирск: Манускрипт, 2003. — 138 с.

2. Киссин, И.Г. “Чувствительные зоны” земной коры и амплитуда аномалий предвестников землетрясений / И.Г. Киссин // Докл. АН СССР. — 1987. — Т. 281. — №2. — С. 304-307.

3. Киссин, И.Г. Высокоамплитудные предвестники землетрясений и «чувствительные зоны» земной коры / И.Г. Киссин // Изв. АН СССР. Сер. Физ. Земли. — 1988. — № 6. — С. 3-13.

4. Ядерный взрыв в космосе, на Земле и под Землей. — М.: Воениздат, 1974. — 234 с.

5. Селегей, В.В. Радиоактивное загрязнение г. Новосибирска— прошлое и настоящее / В.В. Селегей. — Новосибирск, 1997. — 144 с.

6. Действие ядерного оружия. — М.: Воениздат, 1963. — 683 с.

7. Ретроспективный анализ и обобщение материалов радиометрических работ в Республике Алтай в 1953-1965 гг. (Раздел 1.1.

Реконструкция доз облучения населения Республики Алтай на основе восстановления радиационного поля и ЭПР-спектромет-рии зубной эмали. Радиационно-гигиеническая оценка дозовых нагрузок с учетом модели поведения населения и профессиональной деятельности): отчет по НИР: рук. В.И. Фатин. — Горно-Алтайск, 1994.

8. Дмитриев, А.Н. О возможных откликах структур Горного Алтая на подземные ядерные взрывы на полигоне Лобнор / А.Н. Дмитриев, А.В. Шитов // Природные ресурсы Горного Алтая. Сборник научных статей каф. физической географии ГАГУ.— Горно-Алтайск: Универ-Принт, ГАГУ, 1997. — С. 137-142.

9. Дмитриев, А.Н. О геолого-геофизических факторах распределения техногенного загрязнения Горного Алтая / А.Н. Дмитриев,

A.В. Шитов // Модели устойчивого социально-экономического развития Республики Алтай и стран Алтае-Саянского региона: Доклады на Международном симпозиуме.— Горно-Алтайск: Универ-Принт, 1997. — С. 110-112.

10. Геоэкологическое исследование и картографирование территории Республики Алтай масштаба 1:1000000: отчет (закл.) рук.

B.Е. Кац Алтай-Гео: Горно-Алтайск, 1998.

11. Результаты обобщения геолого-геофизических материалов по Холзунской железорудной зоне с целью выбора направления работ на железные руды: отчет рук. Ю.В. Загайнов. Зап.-Сиб. геол. упр. — Новокузнецк, 1974.

12. Дмитриев, А.Н. Террокосмические сияния Горного Алтая / А.Н. Дмитриев. — Новосибирск, 1988. — 39 с.

13. Летников, Ф.А. Синергетика среды обитания человека / Ф.А. Летников // Земля и Вселенная. — 1998 — №5. — С. 17-25.

14. Влияние ядерных испытаний на медико-экологическую ситуацию в Республике Алтай / Н.И. Куропятник [и др.] — Томск: Изд. Сиб. мед. ун-та, 1996. — 272 с.

15. Особенности радиационной обстановки на Урале / В.И. Уткин [и др.]; отв. редактор В.И. Уткин.— Екатеринбург: УрО РАН, 2004.— 150 с.

Статья поступила в редакцию 05.02.08

УДК 551.32

В.П. Галахов, канд. геолог. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕДНИКОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ УВЛАЖНЕНИЯ

На основе обработки экспериментальных материалов периода Международного Гидрологического Десятилетия на ледниках Алтая получена зависимость коэффициентов концентрации от площади ледника. С помощью полученных коэффициентов концентрации оценено среднее многолетнее годовое количество осадков на высоте фирновой границы ледников Чуйской котловины.

Ключевые слова: ледники, гляциология, увлажнение, Алтай.

Ледники являются своеобразными индикаторами увлажнения высокогорных территорий, на которых, как правило, отсутствуют какие-либо наблюдения за осадками. На основе обработки большого статистического материала за таянием на ледниках СССР А.Н. Кренке и

В.Г. Ходаков среднее многолетнее таяние на высоте фирновой границы (граница питания для ледников Алтая) увязывают со средней летней температурой [4]:

А = 1,33

где А — таяние на высоте границы питания, 1^лет — средняя, многолетняя температура воздуха за летний период на высоте границы питания.

Проверка на материалах Алтая показала, что для более точной оценки таяния на высоте границы питания в формулу Кренке — Ходакова необходимо ввести региональный коэффициент, учитывающий экспозицию ледников (табл. 1).

Таблица1

Региональный экспозиционный коэффициент, учитывающий экспозицию при переходе от обобщенной формулы Кренке — Ходакова к расчетам в исследуемом регионе [2]

Экспозиция С СВ, СЗ В, З ЮВ, юз ю

Коэффициент 0,82 0,94 1,07 1,19 1,31

Полученная величина характеризует не фоновые осадки на высоте границы питания, а аккумуляцию, в которую входит дополнительно к фоновым осадкам лавинный и метелевый перенос. Отношение аккумулированного снега на леднике к фоновым снегозапасам, не искаженным лавинами и метелями, называется коэффициентом концентрации [3]. Если мы сможем определить коэффициент концентрации для ледников, то, рассчитывая таяние на высоте границы питания и приравнивая его к абляции — аккмуляции, с учетом коэф-

фициента концентрации мы сможем определить среднее многолетнее количество осадков на этой высоте. По рекомендации авторов разработанной формулы (1), определение абляции — аккмуляции на высоте границы питания необходимо выполнять не для отдельного ледника, а для группы ледников.

Шенгелия Р.Г. и Гобеджишвили Р.Г. [5] предлагают рассчитывать коэффициент концентрации, используя формулу в которой учитывается лишь лавинный при-внос снега на ледник. К сожалению, в данной формуле не учитывается метелевый перенос, который может быть как положительным, так и отрицательным. Второе, в случае лавинного сноса снега с ледника, а это тоже наблюдается на крутых ледниках, эта формула также не пригодна. Поэтому для оценки коэффициента концентрации мы остановились на материалах непосредственных наблюдений проводившихся на Алтае.

Обратимся к материалам периода МГД (Международное гидрологическое десятилетие) по бассейну Актру ([1], табл. 31, 32). Наиболее длительный материал приводится по снегонакоплению для ледника Малый Актру (табл. 2, рис. 1), площадью 2,86 км2.

Таблица 2

Коэффициент концентрации на леднике Малый Актру

Год Х - Е й + и ± Б Аккуму- ляция К

1972-1973 53 7 -4 56 1,06

1973-1974 51 7 -4 54 1,06

1974-1975 102 21 -7 116 1,14

1975-1976 86 17 -8 95 1,10

1976-1977 94 15 -8 101 1,07

1977-1978 48 8 +1 57 1,19

1978-1979 61 10 -2 69 1,13

1979-1980 78 12 -4 86 1,10

Примечание: Хц — фоновые снегозапасы, Е - испарение,

и — баланс лавинного снега, О — баланс метелевого снега. Все

2

балансовые характеристики в табл. 2-5 приводятся в г/см2.

Таблица 3

Коэффициент концентрации на леднике Левый Актру

Год Аккумуляция Хц-Е по М. Актру Кконц.

1976-977 99 94 1,05

1977-1978 54 48 1,12

1978-1979 59 61 0,96

1979-1980 86 78 1,10

Поскольку высота фирновой границы для ледников Малый Актру, Правый Актру, Левый Актру, Водопадный примерно одинакова (около 3,1 км), будем считать, что фоновые снегозапасы, полученные для ледника Малый Актру, справедливы и для других ледников бассейна.

Для долинного ледника Левый Актру коэффициент концентрации получился также устойчив и равен в среднем 1,06. Средний коэффициент концентрации по леднику Малый Актру за 4 года наблюдений (1977-1980 гг.) равен 1,12. Он близок к среднему за весь период наблюдений (1973-1980 гг.), поэтому для ледника Левый Акт-ру можно принять, что полученный коэффициент концентрации справедлив для периода 1973-1980 гг. Коэффициент концентрации ледника Левый Актру также не зависит от фоновых снегозапасов.

Для ледника плоских вершин Водопадного вследствие метелевой трансформации выпавшего снега коэффициент концентрации изменяется весьма значительно (табл. 4, рис. 2).

Таблица 4

Коэффициент концентрации на леднике Водопадный

Год Аккумуляция Хй-е по М. Актру К конц.

1976-1977 30 94 0,32

1977-1978 64 48 1,33

1978-1979 30 61 0,49

1979-1980 40 78 0,51

12 '

1.13 ’ 1,16 -

1.14  1,12 ’

1,1  Ц0Ї  106 -104

у* -00001* + 1,1133 ^=0.0024

Кіиїї

-Лтейньй

50

100

150

Рис. 1. Зависимость коэффициента концентрации

Рис. 2. Зависимость коэффициента концентрации

(Кконц ) на леднике Водопадный (вертикальная ось) конц.

от фоновых снегозапасов

Как видим, в данном случае коэффициент концентрации в среднем для ледника Малый Актру равен 1,11 и он весьма устойчив, на что указывал В.М. Котляков [3]. Коэффициент концентрации не зависит ни от фоновых снегозапасов, ни от аккумуляции снега на леднике.

Кроме ледника Малый Актру в период МГД (1977 — 1980 гг) снегосьемки проводились ещё на двух ледниках: долинном Левом Актру, площадью 6,25 км2 и леднике плоских вершин Водопадном, площадью 0,93 км2 [1].

При малой величине фоновых снегозапасов коэффициент концентрации больше единицы, т.е. на леднике наблюдается метелевая аккумуляция, при значительных фоновых снегозапасах происходит снос снега с ледника.

В 1977 г. проводились наблюдения за аккумуляцией снега на каровом леднике Стажёр, площадью 0,24 км2. Фоновые снегозапасы для этого ледника можно оценить в 60 г/см (средняя толщина снега на участках без метелевого переноса около 120 см, плотность 0,5 г/см.3). Аккумуляция на леднике оценивается в 101 г/см2. Тог-

да коэффициент концентрации для этого ледника будет равен 1,68.

В 1980 г. наблюдения за снежным покровом проводились на леднике Правый Актру, площадью 4,62 км2. При аккумуляции в 88 г/см2, коэффициент концентрации будет равен (88/78) — 1,13.

Кроме ледников в бассейне Актру в период МГД наблюдения за балансом проводились на леднике Томич

Таблица 5

Коэффициент концентрации на леднике Томич

Год Аккумуляция Х8 К Кконц.

1968-1969 216 211 1,02

1969-1970 166 190 0,87

1970-1971 340 183 1,86

1971-1972 253 206 1,23

1972-1973 209 195 1,07

Рис. 3. Зависимость коэффициента концентрации

Коэффициент концентрации для ледника Томич, при площади 1,59 км2, в среднем равен 1,21. От фоновых снегозапасов коэффициент концентрации зависит слабо, а вот от аккумуляции весьма значительно. Основную роль в трансформации фоновых снегозапасов на леднике Томич играет не привнос снега лавинами, а ме-телевый перенос: либо дифляция снега с ледника, либо аккумуляция снега на ледник с выположенных, водораздельных склонов.

Кроме перечисленных выше ледников рассмотрим коэффициент концентрации для крупного ледника. В качестве объекта исследований выбран ледник Софийский на северном склоне Южно-Чуйского хребта. Материалы снегомерных съемок 1980 г. позволили определить среднюю аккумуляцию для этого ледника в 95 г/см2 (см. рис. 3.3 в монографии «Ледники Алтая» [2]). Эти же материалы позволяют говорить, что на высоте фирновой границы фоновые снегозапасы можно оценить в 105 г/см2. Таким образом,для ледника Софийского коэффициент концентрации будет равен 0,9.

Объединим полученные материалы (табл. 6).

Анализируя полученные коэффициенты концентрации можно отметить, что в зависимости от площади ледника они

изменяются примерно в тех же пределах, что и полученные Р.Г. Шенгелия и Р.Г. Гобеджишвили для бассейнов рек Ингури и Риони [5].

Необходимо отметить, что полученная зависимость (рис.4) применима лишь к каровым и долинным ледникам. Этот тип ледников имеет устойчивый коэффициент концентрации, который не увязывается ни с фоновыми снегозапасами, ни с аккумуляцией.

Для ледников плоских вершин (смотри ледник Водопадный), наоборот, наблюдается достаточно тесная зависимость коэффициента концентрации от фоновых снегозапасов при его значительном разбросе. Для каровых ледников, аккумуляция которых в значительной степени зависят от метелевого переноса с выположен-ных водораздельных склонов, коэффициент концентрации также имеет значительную амплетуду (смотри ледник Томич) и его использование требует тщательного анализа.

Таблица 6

Коэффициенты концентрации для ледников Алтая, полученные по непосредственным наблюдениям за снегонакоплением

Ледник Площадь, км2 Коэффициент концентрации

Стажер 0,24 1,68

Томич 1,59 1,21

Малый Актру 2,86 1,11

Правый Актру 4,62 1,13

Левый Актру 6,25 1,06

Софийский 16,8 0,90

Рис. 4. Зависимость коэффициента концентрации для ледников Алтая

Таблица 7

Средние многолетние осадки на высоте фирновой границы Чуйской котловины

Хребет, долина реки Нфирновой, границы км Средняя площадь ледника, км2 Акк. Абл. на высоте фирновой границы, г/см2 Коэфф. концен- трации Средние многолет- ние осадки, мм

Южно-Чуйский, долина Аккола 3,10 16,8 100 0,90 1100

Южно-Чуйский, долины Ирбисту и Кокузека 3,15 0,60-0,65 85 1,44 590

Чихачева, долины Бар-Бургазы и Юстыда 3,23 0,5 69 1,48 480

Сайлюгем,долина Чаган-Бургазы 3,25 0,2 68 2,0 340

Поученная зависимость была использована для оценки средних, многолетних осадков на высоте фирновой границы в Чуйской котловине (табл. 7). Как видим, материалы расчетов показывают уменьшение увлажнения с запада на восток. Отдельно стоит хребет Сайлюгем, поскольку он не является барьером на пути влагонесущих

потоков. Воздушные массы как бы «скользят» параллельно ему. Вследствие этого увлажнение этого хребта характеризуется наименьшими значениями. Очевидно, подобное увлажнение характерно и для южного склона Курайского хребта.

Библиографический список

1. Ледники Актру (Алтай) / В.П. Галахов, Ю.К. Нарожный, С.А. Никитин [и др.] — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 119 с.

2. Галахов, В.П. Ледники Алтая / В.П. Галахов, Р.М. Мухаметов. — Новосибирск: Наука, 1999. — 136 с.

3. Котляков, В.М. Снежный покров Земли и ледники / В.М. Котляков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. — 479 с.

4. Кренке, А.Н. О связи поверхностного таяния ледников с температурой воздуха / А.Н. Кренке, В.Г. Ходаков // Матер. гляциол.

исслед. — 1966. — Вып. 12. — С. 153-164.

5. Шенгелия, Р.Г. Реконструкция ледников и водного баланса в бассейнах рек Ингури и Риони за последние 20 тыс. лет /

Р.Г. Шенгелия, Р.Г. Гобеджишвили // Матер. гляциол. исслед. — 1999. — Вып. 87. — С. 36-41.

Статья поступила в редакцию 12.05.08

УДК 631.438

С. В. Бабошкина, канд.биолог.наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул А. В. Пузанов, д-р биолог.наук, проф., зам. дир. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ И РАСТЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ПО АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКЕ ТЕРРИТОРИЙ Г. БАРНАУЛА

Изучено валовое содержание химических элементов в почвах и растениях промышленных и природных ландшафтов г. Барнаула. Установлено, что валовые концентрации элементов в почвах районов ТЭЦ не превышают фоновый уровень и ОДК, тогда как содержание приоритетных загрязнителей в некоторых видах растений (особенно с широкими листовыми пластинками) окрестностей ТЭЦ выше среднемировых значений для растений незагрязненных экосистем. Повышенные концентрации элементов в растениях урбаноземов при невысоких валовых концентрациях в их субстрате объясняется увеличением доли подвижных форм металлов в загрязненных почвах, а также поступлением токсикантов, содержащихся в газопылевых выбросах ТЭЦ, в ткани растений с поверхности листа.

Ключевые слова: урбаноземы, Барнаул, почвы, ТЭЦ, растения.

Интенсивная хозяйственная деятельность человека в пределах крупных городов приводит к существенному и часто необратимому изменению окружающей природной среды. Изменяются микроклимат, уровень грунтовых вод, рельеф, растительность. Полностью уничтожается или значительно трансформируется почвенный покров [1].

Уже II тысячи лет до н.э. человечество оказывало довольно сильное воздействие на окружающую среду — палеопочвы мест поселений эпохи поздней бронзы имеют морфологические особенности, позволяющие диагностировать их как палеоурбаноземы [2]. В настоящее время почти все почвы Земли, так или иначе, подвержены антропогенным воздействиям — вплоть до уничтожения при добыче полезных ископаемых или застройке. В городах наблюдается недостаточность зеленых насаждений, развитие опасных геодинамических процессов (формирование оползневой зоны, подтопления и т.д.), загрязнение водной и воздушной среды. Характер и масштабы проводимых мероприятий по благоустройству и озеленению городов часто не связаны с функциональным зонированием и особенностями почвенного покрова [3].

Ведущим фактором почвообразования в населенных пунктах является антропогенный фактор. В связи с этим, для всех городских почв характерно: 1) развитие на насыпных или намывных грунтах; 2) присутствие в верхних горизонтах включений строительного и бытового мусора; 3) нейтральная или щелочная реакция среды (даже в лесной зоне), что связано с попаданием в почву солей, которыми посыпаются дороги, и с высвобождением кальция из строительного мусора (отметим, что повышение кислотности городских почв способствует связыванию тяжелых металлов); высокое содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов; особые физические свойства — пониженная влагоемкость, сухость [5],

каменистость, переуплотненность [6], которая приводит к изменению структуры почвенных горизонтов, образованию слоеватости и формированию крупноплатсинчатых отдельностей [7]; рост профиля вверх, за счет эолового напыления и антропогенного привноса материала [8], повышенная фитококсичность [9].

Учеными МГУ — М.Н. Строгановой с соавт. [10] была разработана систематика почв и почвоподобных тел городов южнотаежной зоны Европейской территории России.

Непрерывно нарастающее техногенное воздействие на природную среду больших городов со стороны промышленных комплексов, ТЭЦ, автотранспорта приводит к сильному загрязнению почв вредными веществами, к снижению способности к самовосстановлению почв, деградации растительности. Токсиканты сравнительно быстро накапливаются в почвах городов и крайне медленно из них выводятся.

Цель данного исследования — изучить химический состав почв и растений различных по антропогенной нагрузке зон г. Барнаула.

Объектами исследования выступали почвы открытых, не «запечатанных» территорий промышленной зоны — урбаноземы, а также ненарушенные почвы естественных с элементами регулирования ландшафтов в пределах рекреационных и сельскохозяйственных зон.

Химические элементы в почвах определялись спектральным приближенно-количественным методом, в растениях — методом атомной абсорбции. Ртуть в почвах и растениях определена атомно-абсорбционным методом.

Зональными почвами в городе Барнауле являлются черноземы обыкновенные и выщелоченные мало- и среднегумусные среднемощные среднесуглинистые, с мелкокомковатой или комковато-зернистой структурой, нейтральной реакцией среды верхних горизонтов. По