Антарктические оазисы как природный комплекс

 

Классифицирование территорий и ландшафтов по определённым признакам требуется для получения возможности их сопоставления и обобщения происходящих в них процессов, особенно необходимых в случае удалённости и сложности проведения систематических исследований, как при исследовании Антарктиды. По мере накопления научных знаний об оазисах рядом авторов были предприняты попытки проведения классификации свободных от оледенения пространств Антарктиды, однако общепринятой классификации до сих пор не существует, в том числе и в силу разногласий в понимании термина «антарктические оазисы» . Предлагаемая физико-географическая классификационная схема антарктических оазисов (рис. 2) в полной мере учитывает опыт всех предшествующих классификаций.

 

Рис. 2. Классификационная схема антарктических оазисов (Сократова, 2007)

 

Антарктические оазисы разделяются на два класса: низменные (например, Бангера, Вестфолль, Грирсона, Ширмахера и др.), и горные (Рисер-Ларсена, Брейдвогнипа). Горные оазисы известны на склоне материка, спускающемся к морю Росса. При выходе к побережью горные оазисы могут смыкаться с низменными, становясь горно-долинными. Среди низменных антарктических оазисов мы выделяем следующие виды: пришельфовые или типичные, отделённые от моря участками шельфовых или материковых ледников, и прибрежные, расположенные непосредственно на берегу.

Предложенная классификация, с одной стороны, учитывает основные физико-географические различия свободных от оледенения пространств Антарктиды и, с другой стороны, может служить основой для генерализации ландшафтных условий, требуемой как для анализа и сравнения имеющихся данных, так и для планирования дальнейших исследований.

 

3. Оазис Бангера

 

Оазисы - уникальные явления природы, поэтому, прежде чем начать описание физико-географических особенностей этих районов, следует дать краткую характеристику природы по материалам исследования самого известного из всех - оазиса Бангера.

Оазис расположен у края Восточно-Антарктического ледникового щита, с севера он окаймлен шельфовым ледником Шеклтона и многолетним припайным льдом. Таким образом, этот оазис лежит в кольце льда. Однако около скал имеются морские заливы, соединенные с океаном под шельфовым льдом. Его средняя высота -- около 100 м над уровнем моря, а географическая широта -- 66°--65°5' ю., площадь - 538 кв. км.

Возраст пород оазиса нижнепротерозойский. Они представлены кристаллическими сланцами и магматитами, прорванными большой интрузией гранитоидов и многочисленными дайками долерита. Рельеф оазиса лучше всею называть мелкосопочником. В замкнутых впадинах множество озер. Озера, глубина которых более 2 м, не промерзают и сохраняют слой воды с положительной температурой. Под озерами находятся талики, которые являются сквозными, если глубина озер больше 20 м.

Группировка форм рельефа закономерна. Близко к ледниковому краю преобладают свежие ледниково-экзарационные формы, а дальше от него-- формы физического выветривания.

Оазисы, краевая часть ледникового щита и материковое мелководье, вместе взятые, образуют мерзлотную полосу, достигающую 500 км ширины и площади около I млн. км2. Над слоем многолетней мерзлоты оазиса Бангера находится деятельный (летом талый) слой. Мощнооть его увеличивается с удалением от края ледникового щита от 0,2 - 0,3 до 1,6 м. На поверхности различают структурные грунты, бугры пучения, наледи, солифлюкционные и термокарстовые формы.

Относительно химического выветривания поверхности скал имеется много визуальных наблюдений. Исследователей оазиса Бангера поразили коричневая окраска поверхности скал, покрывающая более светлую породу, а также беловатые корочки на поверхности скал и в вертикальных трещинах. В оазисе Бангера также были встречены зеленые пятна соединений меди. Белые налеты солей внешней части оазиса Бангера имеют морское происхождение. Их состав хлоридо-натриево-магниевый. Они образуются из соленых морских брызг, заносимых штормовыми циклоническими ветрами внутрь оазиса.

Каменная поверхность оазиса отражает гораздо меньше солнечной радиации и гораздо больше ее поглощает, чем поверхность льда или снега. Оазис имеет резко выраженный положительный годовой баланс радиации - 37,6 ккал/см2. Таким радиационным балансом, как оазисы Антарктиды, обладают, например, районы Ташкента и Сухуми.

Абсолютные максимумы и минимумы в воздухе - +11,6 и --42,6°. Средняя температура воздуха была положительной 2 месяца (декабрь--январь). Каменная поверхность нагревается выше 30°. Оазис Бангера мог быть еще теплее, но его климат охлаждается холодным воздухом соседнего ледникового покрова.

Для оазиса характерны штили (зимой до 44% дней) и циклонические ветры. Преобладают ветры с востока. Необычайна сухость воздуха оазиса. Относительная влажность воздуха зимой меньше, чем в Средней Азии, летом уменьшается до 15%. Мала и абсолютная влажность. Оазис отепляет воздух не только над собой, но и вокруг себя. Это влияние распространяется от оазиса к западу по ветру на 80 км. Поэтому к западу от оазиса Бангера находится пятно интенсивно тающего льда. Итак, оазисы создают свой местный климат и оказывают влияние на окружающий ледниковых покров.

В оазисе Бангера очень тихо, не слышно гама птиц, встречаются только отдельные заблудившиеся тюлени и пингвины. Из летающих птиц встречаются редкие снежные буревестники, качурка Вильсона и южнополярные поморники. На камнях оазиса обнаружены чёрные, серые и белые лишайники, в руслах ручейков -- мхи.

 

 

4. Рельеф и геоморфологические особенности

 

Антарктические оазисы - рай для геологов. Именно они способствуют изучению геологической истории и строения Антарктиды. Здесь на выходах скальных пород записана летопись ледяного континента. Изучение оазисов и выходов гор открыло многие загадки прошлого и настоящего ледяного континента. Оазисы наряду с ледниковым покровом относятся к внешнему рельефу Антарктиды.

Низменные оазисы - это каменистые участки, обычно имеющие мелкосопочный рельеф. Здесь скальные породы выходят на поверхность. На вершинах скал в оазисах широко распространены следы воздействия ледникового покрова: штриховка, борозды, шрамы, валуны.

Ландшафты горных оазисов представляют собой пустыни с хребтами, поднимающимися на 1--1,5 км над «сухими» долинами. «Сухие» долины -- неотъемлемые части горных оазисов. Дно долин опущено до высоты от нескольких сот до тысячи метров над уровнем моря. В горах встречаются лишь небольшие ледники, а дно долин покрыто длинными полосами щебня и мелкозема с каменными многоугольниками, пятнами дюн и озерными террасами.

Своеобразные процессы протекают в этих условиях на антарктических скалах. Попеременное нагревание и охлаждение их поверхности приводит к отслаиванию верхнего слоя -- шелушению скал, так называемой десквамации. Особенно ярко это проявляется на гранитах. Ровные, словно вырубленные руками каменотесов пластины устилают вершины и склоны сопок. Возникает желание приподнять их, посмотреть, что там, под этими странными плитами.

Самый эффектный процесс разрушения скал -- это ячеистое выветривание. Раньше оно считалось характерным для жарких, засушливых пустынь. Но, оказывается, оазисы Антарктиды -- его вторая родина. Если в жарких пустынях кружева углублений на скалах формируются под воздействием влекомых ветром песчинок, то в ледяной Антарктиде, кроме этого, на скалы воздействуют кристаллы снега, твердость которых при низких температурах не уступает твердости минеральных частиц. Но, пожалуй, наиболее активную роль в образовании этих форм играют процессы замерзания и оттаивания. В солнечный день снег, попавший в ячеи, тает, ночью вода замерзает. Это повторяется многократно.

Удивительно причудливы формы ячеистого выветривания (рис.3). На скалах это разнообразные козырьки, ниши, пещеры. Сочетания их издали напоминают пчелиные соты. Самые крупные ячеи наблюдаются в горных оазисах. Но наиболее оригинальные формы встречаются на валунах. Иной раз это диковинные сосуды, похожие на греческие амфоры, но чаще замысловатые каменные кружева, чаши, фигурки, напоминающие животных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.

 

Кроме процессов физического выветривания, вызванных температурными колебаниями, замерзанием воды в породе, деятельностью ветра и т. д., на поверхности скал в оазисах протекают сложные геохимические преобразования (химическое выветривание). Раньше считали, что в противоположность физическому выветриванию химические процессы затухают в полярных районах. Однако при этом не учитывалось огромное воздействие солнечной энергии, которая в Антарктиде является возбудителем химических преобразований. Геохимические изменения в Антарктиде выражены особенно наглядно, так как в сухом климате антарктических оазисов растворимые вещества накапливаются на поверхности скал. Разнообразные коричневые или вишнево-красные лаки так называемого «пустынного зага_А», представляющие собой скопления окислов железа и марганца, зеленоватые натеки медистых соединений, плотные белые корочки кальцита и гипса, светлая присыпка солей по краям озер и луж -- все это можно наблюдать в оазисах на каждом шагу. Процессы разрушения горных пород взаимосвязаны. Физическое выветривание механически разрушает породу, пронизывает ее трещинками. По трещинкам развиваются химические преобразования. В этом процессе принимают участие и растительные организмы -- мхи, лишайники, водоросли, которые живут на антарктических скалах. Поэтому выветривание носит биохимический характер.

 

 

5. Климат

 

Известно, что климат Антарктиды -- самый холодный, самый суровый на всем земном шаре. Антарктическое оледенение оказывает воздействие на климат всей Земли. Именно благодаря Антарктиде южное полушарие в целом холоднее северного. Радиационный баланс ледяной поверхности в Антарктиде, то есть соотношение радиации приходящей и расходуемой, за исключением двух-трех месяцев в году, всегда отрицателен.

Можно себе представить, под каким огромным воздействием со стороны гигантского материкового ледни_А находится климат маленьких антарктических оазисов. Безусловно, во всех основных чертах он определяется влиянием ледяной антарктической пустыни. Однако, несмотря на огромную зависимость от климатических условий, ледяного окружения, антарктические оазисы способны формировать свой местный климат с особой циркуляцией воздуха, радиационным и температурным режимом, облачностью и другими метеорологическими характеристиками. Наиболее ярко климатическая индивидуальность оазисов проявляется в летнее время.

Зимой во время полярной ночи различия в климатических условиях в оазисах и на окружающих льдах минимальны. Но как только появляется солнце, они делаются более заметны и ощутимы. Это объясняется, прежде всего, резкой разницей цвета скал и льда. Если светлая снежно-ледяная поверхность отражает около 80% поступающей радиации, то темные скальные породы - 15% и большую долю энергии солнца поглощают.

Радиационный баланс каменистой поверхности оазисов, начиная с ранней весны до поздней осени, то есть, исключая полярную ночь, положителен. Он положителен и в целом за год, достигая на побережье 35-40 ккал на кв. см. Поверхность горных пород в прибрежных оазисах нагревается солнцем до 20--30˚. Отмечались и более высокие температуры. Часть этого тепла передается в глубину, в результате происходит оттаивание мерзлых пород (за лето до глубины больше одного метра). Но основная часть тепла тратится на нагревание воздуха. В прибрежных оазисах температура летом в среднем на 3--4˚ выше, чем над окружающими лед_А_ами. Днем температура воздуха нагревается до 6-8˚. Среднесуточная температура воздуха в оазисе в летнее время оказывается положительной и равной около +2° С.

Воздух над оазисами, нагреваясь, удаляется от точки насыщения, иссушается. Влажность воздуха в Антарктиде в связи с низкими температурами и сухими, дующими с ледникового купола ветрами вообще мала. В оазисах Антарктиды влажность еще меньше и достигает значений, которые характерны для безводных пустынь и не превышает 30%. Количество осадков колеблется от 300 мм до 80 мм в год.

Сильное прогревание воздуха над скалами оазисов приводит к возникновению восходящих токов воздуха и образованию небольших кучевых облаков. Обычно они появляются около полудня и исчезают к вечеру.

Прогрев воздуха над оазисом приводит к появлению небольшого по размерам и не очень глубокого минимума давления атмосферы. Этот минимум давления вызывает местную циркуляцию, напоминающую бризовую или микромуссон, но в основном одностороннюю или прекращающуюся в ночные часы из-за остывания поверхности оазиса. Смены знака циркуляции при этом не возникает, так как нет условий для понижения температуры поверхности оазиса в ночное время ниже температуры поверхности окружающих ледников.

Можно выявить три режима циркуляции воздуха, свойственных для района оазиса.

Когда общая циркуляция очень слаба или на побережье царит штиль, что порой имеет место перед сменой погоды, циркуляция оазиса развивается симметрично относительно его площади в виде замкнутых в вертикальной плоскости колец.

При умеренной общей циркуляции над оазисом возникает асимметрия движения местных воздушных потоков, и тепло будет переноситься в большем количестве в направлении потока общей циркуляции.

Когда скорость общей циркуляции воздуха над Антарктикой достигает больших значений, береговые юго-восточные ветры полностью разрушают систему местной циркуляции воздуха над оазисом. Факел поднимавшегося над оазисом теплового воздуха вытягивается в горизонтальном направлении над поверхностью, и тепло переносится по направлению действия ветра.

 

5.1 Оазисный эффект

 

В качестве примера можно рассмотреть климатическую обстановку оазиса Ширмахера. Поверхность ледникового щита вблизи оазиса почти лишена покрова снега, т. е. на расстоянии свыше 10 км к югу и до высоты 1000 м над ним. В разгар антарктического лета поверхность льда буквально залита талыми водами, стекающими вниз к оазису. Причина усиления процессов таяния в районах, примыкающих к оазисам, по-видимому, вызвана теплом скал, вод и минеральных частиц, покрывающих поверхности льда.

Влияние оазисов на окружающий ледниковый покров выражается также в существовании перед северным краем оазиса так называемых внутриледниковых морских заливов. Так, шельфовый лед к северу от оазиса Ширмахера вплотную примыкает к выступающим частям оазиса, но там, где северная граница последнего отступает к югу, имеются пространства ровного темного льда, названные Е. С. Короткевичем морскими заливами. Обычные размеры их в плане около 200 X 400 м, и только один залив достигает 1 км в поперечнике. Заливы примыкают к приливным трещинам. Колебания воды в трещинах ритмичны и соответствуют приливно-отливным колебаниям уровня океана. Таким образом, морские заливы перед северным краем оазиса Ширмахера под шельфовым льдом сообщаются с открытым океаном и располагаются на уровне моря.

 

5.2 Вертикальное распространение оазисного эффекта