Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Динамическое состояние и характеристики режима оледенения

Коновалов В.Г. (1), Рудаков В.А. (1)
(1) Институт географии РАН, Москва, Россия
В качестве показателя динамического состояния ледников принят известный параметр AAR, характеризующий [2,4] относительную долю площади аккумуляции Fac в общей площади ледника Fgl, т.е. AAR=Fac/Fgl. Если пространственное распределение AAR симметрично относительно AAR=0,5 считается, что группа Ngl ледников находится в стационарном состоянии. Преобладание значений AAR>0,5 или AAR<0,5 характеризует состояние активности либо деградации оледенения. Целью работы служит анализ многолетнего изменения региональных характеристик оледенения в пяти интервалах AAR: 1) 0 < AAR < = 0,45; 2) 0,45 < AAR < = 0,49; 3) 0,49 < AAR < = 0,51; 4) 0,51 < AAR < = 0,55; 5) 0,55 < AAR < = 0,95. Для каждого из интервалов получены: а) число ледников ngl; их б) абсолютная и в) относительная площади; г) средняя взвешенная высота фирновой границы Zfg; д) средняя летняя температура воздуха Ts на высоте Zfg; е) средняя годовая абляция Ab на высоте Zfg, Ab=f(Ts); ж) абсолютный Vol(Ab) и з) относительный объемы годовой абляции на площади ледников. В качестве объектов исследования выбрано оледенение в крупных речных бассейнах Памира [3,5] с различными вариантами пространственного распределения AAR. Оценки многолетнего изменения характеристик (а-з) за 1954-2000 гг. на примере оледенения в бассейне р. Кызылсу западная (Памир) представлены в таблице 1 ( см. презентацию доклада). Установленное изменение среднего взвешенного значения AAR во времени в интервале 0,49 < AAR <= 0,51 является важной новой характеристикой динамики совокупностей ледников.
В общем виде расчет Vol(Ab) в интервалах AAR равен определенному интегралу произведения двух произвольных положительных функций f(x) и g(x), где f(x) – интенсивность процесса x в пункте g. Пределы интегрирования соответствуют минимальному и максимальному значениям g(x). Для численного нахождения f(x)g(x) используется теорема о среднем значении произведения произвольных функций f(x)g(x) в интегральном исчислении. Согласно этой теореме, в непрерывном распределении f(x) существует точка f(c), которая обеспечивает определение интеграла f(x)g(x). В одномерном случае f(x) символизирует пространственное распределение слоя заданной переменной в виде функции высоты Z, f(c) – значение этой переменной на некоторой высоте Zfg в интервале между минимальной и максимальной высотами Z, а определенный интеграл функции g(x) соответствует площади, на которой вычисляется объем Vol(Ab). Для расчета характеристик режима ледников (а-з) использованы методы из работ [1,2].
В результате анализа характеристик режима ледников (а-з) установлено, что многолетние изменения объема Vol(Ab) в основном обусловлены сокращением площади оледенения и ростом Zfg в интервале 0,45 < AAR < = 0,55.
Расчет AAR в таблице 1 для 1966, 1980 годов выполнен по данным из [3]. В связи с отсутствием аналогичной информации для 2000 года в работе [5], расчет Fac выполнен по формулам: Fac=Fgl-Fab; Fab=(1-(F(Z))Fgl, где F(Z) - интегральная функция распределения площади в зависимости от высоты поверхности ледника. Поскольку значения F(Z) содержатся в [5] с шагом 25 м по высоте это приводит к разнице dz=Z1-Z2, где Z1 - фактическая высота Zfg, Z2 - табличные значения высоты в [5]. В конечном счета разность dz, которая изменяется от 0 до 25 метров отражается на качестве расчета AAR в справочнике [5]. Далее приведены характеристики dz для всех случаев расчета AAR в 2000 году в бассейне р. Кызылсу западная.
Интервалы dz , м N Ns M Ms
-28 < dz < =-23 30 30 6,0 6,0
-23 < dz < =-17 65 95 13,0 19,0
-17 < dz < =-11 51 146 10,2 29,3
-11 < dz < =-6 52 198 10,4 39,7
-6 < dz < =-0 66 264 13,2 52,9
-0 < dz < = 5 54 318 10,8 63,7
5 < dz < =11 40 358 8,0 71,7
11 < dz < =17 61 419 12,2 84,0
17 < dz < =22 54 473 10,8 94,8
22 < dz < =28 26 499 5,2 100
Обозначения. N - число случаев, Ns - нарастающая сумма N, M - относительная доля N в %, Ms - нарастающая сумма M.
Вполне удовлетворительной точность расчета AAR считаем в интервале dz = + - 10 м , в котором оказалось 42,5 % всех случаев.
По данным Всемирной Службы Мониторинга Ледников [6] коэффициент корреляции между AAR и годовым балансом массы ледников составляет от 0,80 до 0,95. Эта зависимость служит методической основой для оценки пространственных изменений годового баланса массы ледников и Vol(Ab) по дистанционным определениям AAR со спутников LANDSAT и TERRA.
В работе впервые обоснована возможность использования параметра AAR в качестве одного из аргументов уравнений для расчетов годового и сезонного стока рек с различной долей снегово-ледникового питания. Весьма существенно, что определение параметра AAR гораздо проще, по сравнению с летним балансом массы Bs, а также что для этого вполне пригодны простые и достаточно точные регулярные измерения Fgl и Fac со спутников LANDSAT, TERRA и других космических платформ. С целью уточнения и проверки предложенного метода можно использовать результаты [7] ежегодного дистанционного зондирование нескольких десятков ледников во Французских Альпах за 1964-2010 гг. и 16-летние определения [8] высоты снеговой границы в двух крупных районах оледенения Гималаев.
Работа выполнена в соответствии с бюджетной тематикой Института географии РАН: ГЗ - "Оледенение и сопутствующие природные процессы при изменениях климата" (2019-2023 гг.)

Ключевые слова: Динамика оледенения, характеристики режима ледников, пространственное распределение, баланс массы ледников
Литература:
  1. Коновалов В.Г. Определение средней летней температуры воздуха в высокогорных областях Центральной Азии. В кн. Оледенение Северной и Центральной Евразии в современную эпоху. М.: Наука. 2006. С. 382-384.
  2. Кренке А.Н. Массобмен в ледниковых системах на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 288 с.
  3. Щетинников А.С. Морфология и режим ледников Памиро-Алая. Ташкент. Изд-во САНИГМИ, 1998. 219 с.
  4. Cogley, J.G., R. Hock, L.A. Rasmussen, A.A. Arendt, A. Bauder, R.J. Braithwaite, P.
  5. Jansson, G. Kaser, M. Möller, L. Nicholson and M. Zemp. 2011. Glossary of Glacier Mass
  6. Balance and Related Terms, IHP-VII Technical Documents in Hydrology No. 86, IACS
  7. Contribution No. 2, UNESCO-IHP, Paris.
  8. RGI Consortium. 2017. A Dataset of Global Glacier Outlines: Version 6.0. doi: https://doi.org/10.7265/N5-RGI-60
  9. Zemp M., Hoelzle M. and Haeberli W. 2009. Six decades of glacier mass-balance observations: a review of the worldwide monitoring network. Annals of Glaciology, 50, pp. 101-111.
  10. Rabatel A., Letréguilly A., Dedieu J.-P., and Eckert N. 2013. Changes in glacier equilibrium-line altitude in the western Alps from 1984 to 2010: evaluation by remote sensing and modeling of the morpho-topographic and climate controls. The Cryosphere, 7, 1455–1471, 2013. www.the-cryosphere.net/7/1455/2013/doi:10.5194/tc-7-1455-2013
  11. Racoviteanu A.E., Rittger K. and Armstrong R. 2019. An Automated Approach for Estimating Snowline Altitudes in the Karakoram and Eastern Himalaya From Remote Sensing. Front. Earth Sci. 7:220. doi: 10.3389/feart.2019.00220

Презентация доклада

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

38