Озёра, ледники и их роль в формировании стоков.

Современный научно-технический прогресс непосредственно связан с возрастающей ролью водных ресурсов во всех сферах человеческой деятельности. В связи с этим перед наукой стоит одна из актуальнейших задач современности - обеспечение человечества чистой водой высокого качества. Одним из источников такой воды являются горные озёра.

На территории Центральной Азии насчитывается около 5600 озёр общей площадью 12197 км²[3]. Их абсолютное большинство представлено малыми водоемами с площадью менее 1 км², на которые приходится 95% общего числа и около 4% площади.

В генетическом отношении котловины горных озёр подразделяются на 4 основные группы: тектонические, гляциогенные, гидрогенные и завальные. Озёра тектонического происхождения образовались в результате заполнения водами межгорных тектонических впадин. В Кыргызстане эта группа озёр представлена наиболее крупными водоемами: Иссык-Куль, Сон-Кёль, Чатыр-Кёль. Эти озёра приурочены к бессточным котловинам и являются гигантскими испарителями речного стока. На самые крупные озёра Кыргызстана приходится более 55% площади водной поверхности озёр Центральной Азии.

Гляциогенные озёра обязаны своим происхождением деятельности как современного, так и древнего оледенения. Эти озёра занимают верхние этажи территории Тянь-Шаня. Их максимальное количество и площадь зеркала приходится на высотный интервал 4000 - 4500 м. Нижняя граница распространения гляциогенных озёр опускается до 2200 м.

Завальные озёра образовались в результате перегораживания речных долин обвалами или оползнями. Озёра этой группы расположены в интервале высот от 1700 до 3800 м. Как правило, они приурочены к геологическим разломам и сбросам, с которыми непосредственно связана активизация деятельности оползней и обвалов.

Озёра, котловины которых образовались в результате действия речных, подземных или морских вод, относятся к группе гидрогенных. К этой группе относятся провальные озёра, котловины которых сформировались в результате проседания земной коры под воздействием подземных вод. Это могут быть как карстовые, так и термокарстовые озёра. На Тянь-Шане термокарстовые озёра сосредоточены в узком интервале высот (3000 - 4500 м.), определяемом распространением зоны вечной мерзлоты. Наиболее крупные термокарстовые озёра располагаются на высотах около 3500 м в верховьях реки Нарын.

Одной из важнейших морфометрических характеристик озёр является площадь водной поверхности. По классификации П.В. Иванова, озёра Кыргызстана изменяются от «озерков» с площадью 0,01 км² до «очень больших» с площадью более 1000 км². К «большим» и «очень большим» относятся озёра тектонического происхождения: Иссык-Куль - 6247 км², Сон-Кёль - 270 км², Чатыр-Кёль - 161 км². Площади зеркала завальных озёр значительно меньше, и они относятся к «очень малым» озёрам. Это - Сары-Челек (4,92 км²), Кара-Суу (4,17 км²), Большой Кулун (3,28 км²), Кёльукок (1,60 км²), Каратоко (1,07 км²).

Состояние водных ресурсов гор является чутким индикатором современной изменчивости условий общей увлажненности обширных горных территорий аридной зоны.

Различия в климатических условиях высотных поясов гор весьма существенны. Интенсивность солнечной радиации возрастает на 10% на каждый километр высоты, однако длинноволновое излучение земной поверхности с высотой увеличивается еще быстрее, поэтому температура воздуха понижается в среднем на 0,6ºС на каждые 100 м. подъема в горы. Среднее количество осадков при тех же условиях увеличивается только до определенной высоты, затем (обычно выше снеговой границы) начинает уменьшаться. Обратно ходу осадков ведет себя испарение при увеличении абсолютной высоты. В результате изменения элементов климата в целом, происходящие с подъемом на 1 км. в горах, эквивалентны изменениям по широте на расстоянии более 1300 км[4].

Таким образом, с подъемом в горы происходит переход от аридных условий к гумидным. Наряду с этим проявляются соответствующие закономерности в развитии озёр и формировании гидрографической сети.

В связи с существенными климатическими различиями закономерности высотной поясности проявляются и в современном распределении озёр по высоте в горах и предгорьях. В зоне формирования стока (1500 - 5500 м.) располагается 41,2% всех озёр Центральной Азии или около 60% всей озёрной площади. В целом озёрность горной части Центральной Азии составляет 2,04%, что в 2 раза больше озёрности Кавказа (1,0%). В то же время наибольшей озёрностью обладают области внутреннего стока Восточного Памира, где озёрность составляет 5,4%[5].

В высотном распределении горных озёр, которые лежат выше 500 м., выделяются интервалы высот, где количество озёр наибольшее. Выше и ниже этих высотных интервалов количество озёр резко убывает. Такие озёрные «пояса» располагаются на Памире в интервале высот от 3000 до 5000 м. (93%), на Тянь-Шане - от 3000 до 4000 м. (84,3%), на Кавказе - от 2000 до 3500 м. (83%), во французских Альпах - от 2000 до 3000 м. (86,8% всех озёр).

В настоящее время наибольшее количество озёр в горах сконцентрировано в областях, примыкающих к зонам современного оледенения, т.е. в гляциально-нивальном и альпийском поясах гор. Верхней границей распространения озёр в горах является снеговая линия.

Для Тянь-Шаня характерно распространение сыртов - широких, выровненных внутригорных впадин, лежащих выше 3000 м. над уровнем моря. Это Аксайские, Чатыркёльские, Арабельские, Кумторские, Тарагайские и другие сырты, для которых характерен типичный ледниково-аккумулятивный рельеф, большое количество малых озёр и суровый климат холодных высокогорных пустынь.

В связи с этим на Тянь-Шане не случайно отмечается резкое увеличение озёрности именно в интервале высот от 3000 до 3500 м, так как на этих высотах располагаются обширные пространства сыртов, а также начинается зона сплошного распространения многолетней мерзлоты с присущими ей термокарстовыми формами рельефа. В озёрном поясе Тянь-Шаня на высоте более 3000 м. сосредоточено 1677 небольших высокогорных озёр. При этом только в бассейне озёра Иссык-Куль их насчитывается 204, в верховьях Нарына - 203, в горном обрамлении Ферганской долины -137, в бассейнах р. Чу - 95, р. Талас - 83, р. Сары-Джаз - 73.

Оледенение.

Кыргызская Республика, занимая практически всю западную половину мощной внутриконтинентальной горной системы Тянь-Шань и частично хребты Памиро-Алая, имеет хорошо развитое оледенение. Ледники - одно из природных богатств республики, ценность которых трудно переоценить, в первую очередь, за их способность поддерживать достаточно высокую водность большинства рек даже в самые засушливые годы, когда годовая сумма осадков ниже среднемноголетних значений.

Роль ледников исключительно многогранна: они переформировывают рельеф, сглаживая коренные породы, выпахивая долины, образуя кары (цирки) и моренные холмы; влияют на климат, понижая температуру воздуха и увеличивая осадки; они являются объектом спортивного и рекреационного использования. Но наибольшее значение ледники приобретают как источники формирования стока. Особенно велика их водоресурсная роль в Центральной Азии с ее аридным климатом.

По данным каталогизации, выполненной в период работ по Программе МГД (1965-1974 гг.), на территории Кыргызстана насчитывается 7628 ледников, занимающих площадь 8107 км²[6]. Классическое определение А.И. Воейкова «реки - продукт климата» в полной мере относится и к ледникам: они - природное образование, эволюция которого согласуется с глобальными, долгопериодными колебаниями климата. В умеренных широтах вторым фактором, определяющим возможности образования ледников, является рельеф, но интенсивность его высотного изменения в историческом плане значительно меньше колебаний климата, что с оговоркой позволяет принимать его роль в режиме современного оледенения.

Ледниковый сток.

Роль ледников в питании рек Кыргызстана исключительно велика, особенно в годы с недостаточным количеством атмосферных осадков. Сток талых вод с ледников начинается со второй половины июня и продолжается до конца сентября, т.е. высокая водность рек с ледниковым питанием сохраняется в течение всего жаркого периода, когда потребность в воде для нужд орошения особенно велика. В таблице представлена доля (%) объема стока за различные сезоны года у рек с преобладанием ледникового и снегового питания.

Внутригодовое распределение стока по сезонам (%) у рек с различным типом питания.

Комментировать представленные величины, вероятно, излишне. Укажем только, что во всех бассейнах со значительной долей летнего стока оледенение развито достаточно хорошо. Исключением может явиться р. Джергалан (снегово-ледникового питания), для бассейна которой характерно повышенное количество осадков в летнее время. Летний максимум осадков характерен для всей высокогорной зоны Тянь-Шаня, но в большинстве районов осадки не столь велики, чтобы они могли быть сопоставимы с объемами ледникового стока.

В зависимости от степени оледенения водосборов доля ледниковых вод в годовом объеме стока изменяется от 5,9% у р. Сыр-Дарьи до 48,9% у р. Сары-Джаз, в летнее время она возрастает в 2-3 раза. Исключительно неравномерен вклад ледниковых вод по отдельным притокам в бассейнах этих рек. Так, на притоках р. Сыр-Дарьи он колеблется от 1,8% (р. Кёкёмерен) до 32% (р. Большой Нарын).

Но особенно значителен вклад ледниковых вод в годы с повышенными летними температурами и малым количеством осадков. В качестве примера взята составляющая р. Нарын - р. Большой Нарын. В средние по водности годы доля ледниковых вод в общем объеме стока этой реки равна 31%, возрастая в летнее время до 52%. В случаях превышения среднелетней температуры на 0,7 - 1,40 и осадках ниже нормы на 27 - 44% вклад ледниковых вод возрастает в годовом объеме до 40 - 61%, а в летнем - до 59 - 96%. В данной ситуации дефицит стока за счет недобора осадков (особенно холодного периода) полностью компенсируется ледниковыми водами в результате более интенсивного таяния ледников.

Такая ситуация весьма характерна для всех рек Тянь-Шаня, имеющих значительное оледенение, и в дальнейшем ее повторяемость будет возрастать в связи с потеплением климата. Анализ данных наблюдений за температурой воздуха и осадками по высокогорной зоне позволил установить закономерность устойчивого уменьшения летних и соответственно годовых сумм осадков в случаях установления летних температур выше нормы на 0,70 и более. Интенсивность таяния льда в таких условиях резко возрастает, и увеличиваются объемы ледниковых вод, но одновременно возрастают и темпы сокращения ледников, поэтому практический интерес представляют расчеты вероятностного изменения объемов ледникового стока при сокращающихся размерах оледенения. В данном случае решающую роль играет отношение площади накопления к общей. В тех случаях, когда оно более 0,50, потери площадей в концевой части в результате отступания ледника компенсируются вовлечением в таяние больших поверхностей ледника за счет подъема фирновой линии. Это определяется приуроченностью максимальных площадей льда к высотам, на которых располагается современная фирновая линия. Приведем примеры по двум бассейнам, хотя они характерны для большей части оледенения. Полное стаивание льда в бассейне р. Нарын в диапазоне высот 3100 - 3700 м. приведет к потере 82,1 км², а подъем фирновой линии только на 100 м. увеличит площадь таяния на 212 км², реально на 132 км².

На северном склоне Кыргызского хребта при подъеме нижней границы ледников с 3200 до 3600 м. и фирновой линии с 3863 до 3950 м. потеря составит 59,7 км², а в таяние вовлечется 67,3 км². К сожалению, на некоторых хребтах потеря площадей в концевой части уже не компенсируется или перестанет компенсироваться в ближайшее время подъемом фирновой линии. К таким относятся хребты Ферганский, Чаткальский, Таласский, южный склон хребта Кунгей Ала-Тоо. В целом ледниковый сток возрастет в бассейне р. Нарын, на реках, стекающих с северных склонов хребтов Терскей Ала-Тоо и Кыргызского, в бассейне р. Сары-Джаз. Для р. Нарын объемы ледниковых вод будут несколько повышаться до 2010 г., по остальным - не ранее чем до 2025 - 2050 гг.

Завершая раздел, необходимо еще раз подчеркнуть высокую ценность ледников как источников формирования стока, обеспечивающих высокую водность рек в теплую часть года в условиях пониженного увлажнения.