Гляциология

ГЛЯЦИОЛОГИЯ (от латинского glacies - лёд и ...логия), наука о природных льдах на поверхности Земли, в атмосфере, гидросфере и литосфере, о режиме и динамике их развития, взаимодействии с окружающей средой. Современное представление о гляциологии сменило прежнее, более узкое понимание как науки о ледниках. Гляциология находится на стыке географии, геологии и геофизики.

Единым природным объектом гляциологии является гляциосфера. При её исследовании используются различные методы: географические, геологические, картографо-геодезические, физические, математические, геофизические, геохимические и др., всё большее значение приобретают дистанционные, в том числе космические, методы исследований. В соответствии с основными объектами изучения гляциология делится на ледниковедение, снеговедение, лавиноведение, ледоведение водоёмов и водотоков, палеогляциологию. На основе взаимосвязей со смежными науками и специфики применяемых методов в гляциологии выделяются гляциоклиматология, гляциогидрология, структурная гляциология, динамическая гляциология, изотопная и геохимическая гляциология. Вместе с геокриологией (мерзлотоведением), изучающей многолетнюю криолитозону, гляциология объединяется в криологию Земли, объектом которой служит криосфера в целом. Развивается инженерная гляциология, направленная на решение комплекса хозяйственных задач, поиск новых путей и способов целенаправленного воздействия на гляциальную среду, изучение воздействия этой среды на хозяйственные объекты, выявление региональных особенностей подобных воздействий.

Исторический очерк. Начало гляциологии как науке о ледниках положил швейцарский естествоиспытатель О. Соссюр своим сочинением «Путешествие в Альпы» (тома 1-4, 1779-96). В 19-20 веках большое значение для становления гляциологии имели труды Ж. Л. Р. Агассиса, одного из создателей ледниковой теории; Дж. Тиндаля, исследовавшего строение, свойства и движение льда; швейцарского гляциолога Ф. А. Фореля, изучавшего колебания ледников Альп; немецкого гляциолога С. Финстервальдера, выполнившего фотограмметрическую съёмку ряда ледников; А. Гейма, занимавшегося оледенением Альп. С середины 19 века параллельно с зарубежными исследованиями Альп в России велись наблюдения за следами геологической деятельности прошлых ледников (П. А. Кропоткин, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов, В. А. Обручев и др.). Основы науки о снежном покрове были заложены в 1880-е годы А. И. Воейковым, тогда же начала разрабатываться проблема снежных заносов, создана теория метелей (Н. Е. Жуковский), систематизированы сведения о замерзании и вскрытии рек (К. С. Веселовский, М. А. Рыкачёв). В 1880-90-е годы по инициативе Русского географического общества в России создана ледниковая комиссия под руководством И. В. Мушкетова, возглавившая исследования ледников на Кавказе, Алтае, в горах Средней Азии. В 1894 организована Международная ледниковая комиссия (ныне Комиссия криосферных наук Ассоциации гидрологических наук Международного союза геодезии и геофизики; с 2007 получит статус самостоятельной ассоциации этого союза). В начале 20 века разработаны теоретические основы образования речных заторов, формирования внутриводного льда и других особенностей режима рек. Изучение морских льдов в России связано с именами С. О. Макарова, А. Н. Крылова, Н. Н. Зубова.

Обширные гляциологические исследования были проведены во время 2-го Международного полярного года (1932-33). В СССР экспедиции работали на ледниках Кавказа, Алтая, Тянь-Шаня, Памира, на Полярном Урале (где впервые были обнаружены современные ледники). На основе анализа полученных материалов С. В. Калесник сформулировал представление о хионосфере, развитое в работах М. В. Тронова, Г. К. Тушинского, П. А. Шумского. 1940-50-е годы - период качественного объяснения сложного поведения ледников в условиях изменяющихся характеристик климата и рельефа. М. В. Тронов ввёл понятие ороклиматической базы оледенения и предложил принцип соответствия форм рельефа, вмещающих ледники, тем возможностям оледенения, которые даёт климат. В книге Шумского «Основы структурного ледоведения» (1955) было заложено учение о типах и зонах льдообразования, их связях с климатом. Г. А. Авсюк усовершенствовал геофизическую классификацию ледников Х. Альмана и выделил особый, континентальный, тип ледников.

В середине 20 века определены реологические характеристики льда (английский исследователь Д. Глен, российский учёный К. Ф. Войтковский и др.), разработаны генетические классификации льдов и теории пластического и вязкопластического движения ледников (английский учёный Д. Най, французский исследователь Л. Либутри, П. А. Шумский и др.), сменившие гипотезы скольжения, режеляции, скалывания и др. Расширены представления о зависимости ледников от колебаний климата (Д. Най), о балансе вещества и энергии в ледниках, температурном режиме ледников (М. Лагалли, Г. А. Авсюк и др.), о циклах оледенения (У. Хобс, К. К. Марков, С. В. Калесник). Собран и проанализирован обширный материал о распространении ледников на Земле и их колебаниях. Открыты новые районы современного оледенения в Сибири, составлены сводки современного оледенения Северного полушария (под редакторством американского исследователя В. Филда) и Высокой Азии (немецкий учёный Г. Висман).

В СССР опубликованы сводки о ледниках Кавказа (К. И. Подозерский, П. А. Иваньков), Алтая (М. В. Тронов), Средней Азии (Н. Л. Корженевский, Н. Н. Пальгов, Р. Д. Забиров), Камчатки (П. А. Иваньков), Российской Арктики (П. А. Шумский и др.), Антарктиды (П. А. Шумский, В. М. Котляков и др.). В 1970-е годы сформулировано понятие о ледниковых системах и полях их характеристик, выраженных числами, векторами или тензорами. Эта концепция была использована при разработке методов расчёта осадков и стока в горах и картографировании ледников. Раскрыты причины и механизм климатически обусловленных колебаний ледников, введён ряд новых понятий - изохронные поверхности, кинематические границы. Открыт и изучен новый класс ледников - пульсирующие, проявившиеся в 1960-е годы, при внезапной подвижке ледника Медвежий на Памире. Создана кинематическая модель поведения пульсирующего ледника и разработаны принципы прогнозирования его подвижек по скорости достижения ледником критической массы в стадию восстановления (Л. Д. Долгушин). Основанный на этих принципах прогноз подвижки ледника Медвежий в 1973 оправдался с точностью до одного года. В 1980-е годы завершено составление «Каталога ледников СССР», который издан как серия однотипных томов, охватывающих все речные бассейны страны. Ныне каталоги ледников составляются в ряде стран.

Преобладание описательных работ, характерное для 1-й половины 20 века, сменилось массовыми измерениями нивально-гляциальных явлений и процессов в период Международного геофизического года (1957-1958) и Международного гидрологического десятилетия (1965-74). Получены результаты, в которых особенно выделяются балансовые и гляциоклиматические, разработаны радиолокационные и геохимические методы, давшие толчок развитию географической и математической теории гляциологии. Завершающим этапом этого периода стало создание под руководством В. М. Котлякова «Атласа снежноледовых ресурсов мира» (1997), обобщившего современные знания о снеге и льде.

Современные аспекты гляциологии тесно связаны с проблемами окружающей среды и взаимодействия природы и общества. Выделяются 4 главных направления: исследование роли льдов в эволюции и прогнозе изменения природной среды, и в частности, в колебаниях уровня моря; изучение роли нивально-гляциальных явлений в природной среде; выяснение влияния снежного покрова и льдов на регулирование водных ресурсов; разработка путей искусственного воздействия на снежный покров и разные виды льдов в целях предотвращения нежелательного развития событий. Новые методы и автоматизированная аппаратура для исследований позволяют организовать летающие лаборатории для зондирования горных ледников, создать наземно-воздушно-космическую службу наблюдений за снегом и льдом, проводить автоматизированный прогноз лавинной опасности. Среди важнейших прикладных задач гляциологии - наращивание крупных массивов льда многоцелевого назначения, доставка айсбергов к населённым районам и получение из них пресной воды, регулирование режима ледников в производственных масштабах, с сохранением снега и льда как важнейшего элемента окружающей среды.

Научные организации и печать. В России с 1961 года функционировала Советская секция гляциологии, которая регулярно проводила гляциологические симпозиумы. После распада СССР она преобразована в Гляциологическую ассоциацию, которая объединяет также гляциологов всех бывших республик СССР; гляциологические исследования проводятся в системе АН: в Географии институте (Москва), Мерзлотоведения институте (Якутск), Институте криосферы Земли (Тюмень); в составе Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета) - в Гидрометеорологическом центре Российской Федерации (Москва), Гидрологическом институте, в Арктическом и Антарктическом НИИ (Санкт-Петербург), Высокогорном геофизическом институте (Нальчик); на кафедрах в Московском, Санкт-Петербургском, Казанском, Томском, Алтайском университетах.

В ряде зарубежных государств функционируют специализированные гляциологические учреждения: в Швейцарии (Цюрихе) - Всемирная служба мониторинга ледников, в Аргентине - Институт гляциологии и снеговедения (Мендоса), в Великобритании - Полярный институт имени Р. Скотта (Кембридж), в Китае - Институт гляциологии, геокриологии и пустыневедения (Ланьчжоу), во Франции - Лаборатория гляциологии и геофизики окружающей среды (Гренобль), в Японии - Институт низких температур (Саппоро) и Национальный полярный институт (Токио); работают также Норвежский полярный институт (Тромсё), Швейцарский федеральный институт снега и снежных лавин (Давос); в Канаде гляциологические исследования ведутся в рамках Проекта исследований континентального шельфа (Оттава), в США - при Геологической службе, в Лаборатории по изучению и освоению холодных районов при Корпусе военных инженеров (Хановер, штат Нью-Гэмпшир). Ряд отделов гляциологии существует в университетах Австрии, Австралии, Германии, Дании, Индии, Италии, Испании, Китая, Норвегии, Новой Зеландии, США, Швеции, Японии и др.

В России главное академическое издание по гляциологии - «Материалы гляциологических исследований» (публикуются с 1960; к 2006 издано 100 выпусков).

Лит.: Klebelsberg R. Handbuch der Gletscherkunde und Glazialgeologie. W., 1948-1949. Bd 1-2; Шумский П. А. Основы структурного ледоведения. М., 1955; Charlesworth J. The Quaternary era. L., 1957. Vol. 1-2; Дюнин А. К. Механика метелей. Новосиб., 1963; Калесник С. В. Очерки гляциологии. М., 1963; Lliboutry L. Traité glaciologie. Р., 1964-1965. Vol. 1-2; Оледенение Урала. М., 1966; Тронов М. В. Ледники и климат. Л., 1966; Оледенение Новой Земли. М., 1968; Оледенение Эльбруса. М., 1968; Оледенение Заилийского Алатау. М., 1969; Оледенение Земли Франца-Иосифа. М., 1973; Оледенение Шпицбергена. М., 1975; Ходаков В. Г. Водно-ледовый баланс районов современного и древнего оледенения СССР. М., 1978; Paterson W. S. В. The physics of glaciers. 3rd ed. Oxf., 1981; Кренке А. Н. Массообмен в ледниковых системах на территории СССР. Л., 1982; Оледенение Памиро-Алая. М., 1993; Котляков В. М. Избр. соч.: В 6 т. М., 2000-2004.