Льодовики, вічна мерзлота та їх значення

Карта 1.2. Рослиний та твариний світ Північно-Льодового  океану

1.2 Зледеніння і льодовики Арктики.

Величезні атмосферні вихори-циклони з Північної Атлантики, проносячись над просторами Баренцева і Карського морів, рясно живлять осіданнями льодовики полярних архіпелагів. З супутників і космічних кораблів такі вологонесучі циклони виглядають як кудлаті, закручені хмари поблизу кромки морських льодів, що дрейфують. Вони проходять по улоговині низького тиску від острова Ведмежий до льодовикової шапки острова Ушакова на півночі Карського моря. І хоча, з погляду синоптика-прогнозиста, ця картина виглядає декілька спрощено, для гляціолога вона може стати першим кроком у вивченні природних взаємозв'язків льодовиків і умов їх існування.

У самому процесі зледеніння виявляється  декілька закономірностей. Перша з  них обумовлена напрямом надходження  живлячих опадів. Тут перш за все  слід зупинитися на положенні льодовиків в межах суші.

На  Шпіцбергені основна маса льоду  приурочена до периферії головного  острова архіпелагу, а центральна частина відносно огелена. Шпіцберген першим зустрічає циклони з Північної Атлантики. Тому можна сміливо стверджувати, що Шпіцберген – ключ до розуміння процесів зледеніння в Арктиці.[рис.1.2]

Рис.1.2 Рельйф острова Шпіцберг

При всій складності льодовикової ситуації на Землі Франца-Йосифа відзначають приуроченістю льодовиків до східних і південно-східних ділянок островів на сході архіпелагу. У всіх відмічених випадках льодовики в межах суші  зміщені  назустріч  вологонесучим повітряним потокам, і в тому ж напрямі (це вже інша закономірність) орієнтовані пологі, навітряні ділянки обширних арктичних льодовиків покривних і напівпокривних. Відповідно сусідні   ділянки, що примикають до загального льодорозділу (підвітряні), усюди круті. Цю закономірність вдалося встановити повсюдно на островах Євроазіатського сектора Арктики. Раніше при оцінці асиметрії льодовиків більше уваги приділялася вивідним льодовикам. Проте в цілому ряду місць (Північно-східна Земля, Північна Земля) вивідні язики якраз приурочені до підвітряних ділянок і більше залежать від того, що підстилає рельєф.

Ще  один показник напряму вологонесучих вітрів – орієнтування гірських льодовиків (третя закономірність зледеніння), оскільки такі льодовики розташовуються зазвичай на підвітряних схилах гірських хребтів. Із-за переважання північно-західних і північно-східних вітрів троянда орієнтування гірських льодовиків Шпіцбергена нагадує рогатку.

А на Новій Землі у аналогічних  льодовиків переважають північно-східні і південно-східні напрями, причому  це, можливо, пов'язано з сезонною міграцією циклонів. Всі три описані закономірності, таким чином, відображають зв'язок зледеніння з надходженням живлячих опадів.

Наступні  дії закономірності відображають умови збереження і накопичення живлячих опадів. По-перше, на це впливає широтна зональність, що особливо наочно виявляється на двох архіпелагах: на Новій Землі і на Північній Землі. Все просто: чим північніше, тим холодніше і краще для збереження снігу і льоду.

Зростання зледеніння на північочі пояснює зв'язок між напрямом опадів, що поступають, і формою льодовиків виявляється найчіткіше. А в середній частині льодовикового покриву на заході – гори, на сході – плато, тобто ситуація несумісна і тому не показова. Проте в цілому різноманітність умов існування льодовиків на Новій Землі дозволяє одночасно вивести ряд закономірностей, чому надійність висновків, природно, підвищується. Всі відомі закономірності дозволяють стверджувати, що осідання поступають сюди з Баренцевого  моря  в широкому  секторі від півночі до південного заходу.

Можна підтвердити цей висновок, вивчаючи окремі льодовикові області. Так, наприклад, в області напівпокривного зледеніння Нової Землі крупні льодовики пологими ділянками обернені на південь, а відмічене тут орієнтування гірських льодовиків також показує переважаючий напрям вступу опадів з північного заходу і з південного заходу, коли шляхи циклонів літом зміщуються до материка. Навіть малі льодовики (а їх на Новій Землі більше 2000 загальною площею понад 700 км2) чітко показують напрям місцевих стічних  вітрів  типу бору, що спотворюють  спостереження метеостанцій.

Як  нескладна картина природних  взаємозв'язків зледеніння Нової  Землі, вона не  йде ні  в яке порівняння з ситуацією на Шпіцбергені, де порушена головна,  глобальна  закономірність – широтна  зональність. Про надходження опадів з південних румбів першої показала троянда орієнтування гірських льодовиків, пізніше підтверджена подовженими профілями напівпокривних  льодовиків.  З таким висновком співпадали  загальна картина розподілу зледеніння, положення межі живлення льодовиків в межах острова в цілому, розподіл снігу і т.д.  Не рахуючи порушення широтної зональності, решта всіх показників немов прагнула  підтвердити один  одного,  складаючись,  подібно до розрізнених шматків мозаїки, в єдину картину. Виявилось, що інтенсивне надходження снігу з півдня і його акумуляція привели до місцевого охолоджування  атмосфери  саме на півдні архіпелагу,  що,  загалом, зустрічається не часто.

Описані   закономірності виявляються на місцевості не завжди чітко. З цієї точки зору зледеніння Землі Франца-Йосифа найбільш складне і найменше зрозуміле. Так, якщо коливання висоти межі живлення льодовиків на Новій Землі або Шпіцбергені досягають майже на півкілометра і відзначити їх неважко, то на Землі Франца-Йосифа всього 50 метрів... Тому просторові закономірності зледеніння тут легко порушуються перш за все рельєфом.

Отже, виявлені основні закономірності зледеніння далеких і негостинних полярних архіпелагів. Яка ж загальна картина  природних взаємозв'язків на просторах  Арктики від Шпіцбергена до Північної  Землі? Починається наступний етап у вивченні зледеніння Євроазіатської Арктики в цілому.

Спробуємо уявити, як виглядає система взаємозв'язків океан – атмосфера – льодовики з космосу, з борту пілотованого космічного корабля, які регулярно, через певні проміжки часу з'являється над досліджувано частиною Арктики.

Ось, зародившись на півночі Атлантики від самотнього острова Ян-майен з його вулканом в броні льодовиків, уздовж кромки льодів Гренландського і Баренцева морів не поспішаючи повзуть один за одним гігантські вихори-циклони, виплескуючись негодою в сотнях великих і малих завірюх на східні береги Шпіцбергена і Землі Франца-Йосифа[рис 1.3.], набігають на вигнуту ним назустріч дугу Нової Землі, часто проносячись по дотичній, щоб, напоївши снігами льодовики Північної Землі, припинити своє існування у Новосибірських островах. Немов в дзеркало, дивляться один на одного льодовики Північно-східної Землі і західної частини Землі Франца-Йосифа з одного боку і східній частині Землі Франца-Йосифа і Нової Землі з іншою... Зрушилися назустріч один одному на своїх островах, тягнуться пологими схилами. Коли б не рельєф, то ж було б і на островах Північної Землі. Всі ці льодовики, отримуючи харчування з одного загального джерела на півночі Атлантики, розвиваються одночасно і по режиму входять в один район.

Рис.1.3. Вигляд з космочу архіпелага Франца-Йосифа

Проте на заході Шпіцбергена ми бачимо зовсім іншу картину. Сюди осідання поступають з циклонами по баричній улоговині  між Гренландією і Шпіцбергена.

Але найвиразніше описав це явище В. А. Русанов: «Чим далі піднімаєшся на північ, тим менше і менше залишається чорної, не покритої льодом землі. Нарешті тільки вершини гір самотньо стоять серед суцільного могутнього крижаного покриву». Далі він пише: «Спочатку в південних частинах північного острова льодовики займають лише схили гір і деякі частини деяких долин. Північніше льодовики заповнюють цілі долини від низу до верху і від одного краю до іншого. Потім льодовики з'єднуються один з одним і, нарешті, суцільним крижаним покривом одягають всю внутрішність Нової Землі».

По-друге, спостерігається відособленість один від одного льодовиків, приурочених до негативних і до позитивних форм корінного рельєфу, тобто до плато і долин. Льодовики цих двох підрозділів не зустрічаються разом на Шпіцбергені. На Північній Землі практично немає гірських льодовиків. У свою чергу на Новій Землі практично відсутні справжні льодовикові шапки. Ця закономірність пов'язана також з акумуляцією твердих опадів, оскільки корінний рельєф підсилює (у долинах) або ослабляє   її (на піднятих ділянках плато, звідки сніг частково здувається).

Зрозуміло, на різних архіпелагах описані закономірності виявляються по-різному. Наприклад, практично не можна прослідкувати  вплив широтної зональності на Землі  Франца-Йосифа, оскільки протяжність  архіпелагу з півночі на південь  невелика. Навпаки, не бачити прояву широтної зональності на Новій Землі або Північній Землі просто неможливо. Тих гірських льодовиків, які можна знайти на Землі Франца-Йосифа або Північній Землі, явно недостатньо, щоб визначити напрями вологопотоків на цих архіпелагах.

Іноді труднощі виникають із-за впливу рельєфу. Оскільки площі льодовикового покриву  Нової Землі басейнів Баренцева  і Карського морів практично  рівні, можна думати, що льодовикова  поверхня відносно ледорозділу буде симетричною. Проте насправді льодорозділ зміщений до Карського моря на крайній півночі і на крайньому півдні покриву, тоді як в середній частині він ближче до Баренцевого морю.

На  самому півдні і півночі льодовиковий покрив знаходиться в умовах однорідного  підстилаючого рельєфу, і там, уздовж кромки льодів у східного побережжя Гренландії на контакті з теплими водами Гольфстріму. Це абсолютно інше джерело живлення, і не можна чекати повної схожості льодовиків на сході і заході Шпіцбергена.

Можна, мабуть, помітити ще один обширний район, що включає льодовики на сході Гренландії (крім власне льодовикового щита) і на заході Шпіцбергена. Це два основних регіони в межах даної частини Арктики. В межах східного, мабуть, існує декілька місцевих, підлеглих регіонів другого порядку.

Своєрідна льодовикова ситуація па заході Баренцева моря. Льодовики на заході Землі Франца-Йосифа, як і їх сусіди, на островах Баренца, Едж і Північно-східній Землі також зміщені назустріч один одному в межах суші. Розташовані між ними маленькі льодовикові шапки на островах Вікторії і Білий не могли б тут існувати, коли б не циклони, що проходять по улоговині низького тиску між Шпіцбергеном і Землею Франца-Йосифа.

Значить, тут можна чекати прояву місцевих особливостей в зледенінні, хоч і  на обмеженому просторі. Адже циклони і з ними осідання поступають сюди лише по відгалуженню від основної Ісландсько-карській барическій улоговини. Так, на основі зв'язків льодовиків з джерелами живлення проводиться льодовикове районування.

Зрозуміло, пошук природних зв'язків достатньо складне і клопітке завдання. В значній мірі її успіх залежить не тільки від кількості інформації, отриманої по окремих льодовиках, але і від площі району, що вивчається, і різноманітності його льодовиків.

Закономірності  заледеніння служать інструментом для пізнання природних взаємозв'язків заледеніння з умовами існування, в першу чергу з кліматом і рельєфом.

1.3 Заледеніння і Світовий океан

На  відміну від взаємодії заледеніння з кліматом, зв'язок заледеніння з океаном зриміший. Для формування льодовиків потрібна вода, яка кінець кінцем береться з океану, тому у міру того, як крупні льодовикові покриви розростаються, рівень океану знижується. В період зростання льодовики нерідко досягають моря, і при зіткненні льоду з водою починає діяти ціла група особливих процесів.

Взаємодії льодовиків і моря заснована на відмінностях в динамічних умовах на контакті льодовика  з підстилаючим ложем, що позначається на морфології льодовикових покривів. Класифікація включає наземні льодовикові  покриви, лежачі цілком на кам'яному  ложі, і плавучі льодовикові покриви, найчастіше шельфові льодовики, ложем яких служить товща води.   У першому випадку сила донного тертя вельми висока, в результаті народжується куполоподібна форма льодовика. У другому випадку донне тертя майже відсутнє, і це є причиною існування на поверхні води порівняно тонких плит з близькими до горизонтальних верхніх і нижніх поверхнями. Яскраві приклади наземного льодовикового покриву: Гренландський льодовиковий щит[рис 1.4.], а плавучих – численні шельфові льодовики біля берегів Антарктиди.

Рис 1.4. Гренландський льодовиковий щит

Проміжне  місце між названими типами займають льодовикові покриви, що підстилають  кам'яним і водним ложем. Корисне  існування такого льодовикового  покрову занурене на деяку відстань нижче рівня моря, що не заважає могутнім внутрішнім частинам льодовика покоїтися на материковому субстраті, а периферичним – спливати, утворюючи шельфові льодовики.

Такі  льодовики стали називати «морськими». Хоча вони мають континентальне походження, їх режим в окремих частинах і на деяких етапах розвитку тісно пов'язаний з морем. «Морські» льодовикові покриви, як є поєднанням опуклих щитів, плоских шельфових льодовиків і що сполучають їх увігнутих ділянок. Таким покривом є льодовиковий комплекс Західної Антарктиди.

Головна особливість «морських» льодовикових покривів полягає в тому, що їх зародження, розвиток й деградація контролюються  в основному океанологічними  чинниками: тепловим балансом і циркуляцією  океану, рельєфом і вертикальними  рухами морського дна, формою і ступенем відособленості окремих басейнів. В той же час найбільші «морські» льодовики самі могутньо впливають на океан: викликають коливання рівня, відхилення течій і ізоляцію крупних частин, змінюють умови осадконакопичення й біологічної продуктивності, виорюють континентальні шельфи і служать джерелом накопичення товщ льодовиково-морських опадів на материкових склонах і їх підніжжях. Розростаючись, льодовики цього типу впливають на формування мас глибинної води, а деградуючи, що нерідко супроводжується швидким викидом в морі обширних мас льоду і спуском льодовикових озер, різко змінюють температуру, солоність і ізотопний склад окремих частин Світового океану.[рис. 1.5]