Атмосферная циркуляция и химическое загрязнение ледников Тянь-Шаня

А.Н.Диких, д.г.н., проф.

Ледники Тянь-Шаня – один из стокоформирующих элементов природной среды Центральной Азии. Максимально их влияние на водность рек проявляется в теплую часть года, количественно завися от площади оледенения речного бассейна и интенсивности таяния.

Начиная со второй половины ХIХ столетия размеры ледников направленно сокращаются и немалое количество их растаяло или образовались мелкие за счет распада крупных ледников. Только на северной периферии Тянь-Шаня за период с 1955 по 1990 годы исчезло 57 ледников, а при распаде 56 крупных образовалось 131 новых ледников, при этом площадь оледенения сократилась на 29,2% [4].

Причинами деградации оледенения являются происходящее потепление климата и увеличение загрязненности поверхности ледника, повышающее интенсивность таяния. Загрязнение ледника обусловлено несколькими факторами, но в данной работе рассматривается проявление только одного – циркуляции атмосферы.

Располагаясь в центре Азиатского материка и поднимаясь до 5000-7000 м, горная система Тянь-Шань активизирует циркуляционные процессы, связанные с вторжениями воздушных масс с различных направлений. Содержащиеся в атмосфере аэрозоли выпадают главным образом с осадками, но нередко оседают и в сухом виде. Количественный и качественный состав аэрозолей не одинаков в воздушных массах, пришедших из различных регионов земного шара, и обусловлен физико-географическими условиями районов формирования и прохождения воздушных масс. Поступление аэрозолей в атмосферу происходит как за счет естественных процессов (выветривание пород), так и антропогенных выбросов. Только в результате усыхания Аральского моря подъем пыли в атмосферу с 1975 по 1990 год возрос в два раза и достиг 90 млн. т в год [8]. Важным при этом является не столько общая величина поступающей в атмосферу пыли, сколько ее доля, достигающая ледников Тянь-Шаня. По результатам натурных исследований дальность выноса аэрозолей зависит от их веса и высоты слоя перемешивания атмосферы. Мелкие взвеси в атмосфере могут переноситься на расстояние несколько тысяч километров. По наблюдениям на станциях “Северный полюс” выявлен принос в Российскую Арктику тяжелых металлов и хлорорганических пестицидов даже из районов юго-восточной Азии и Северной Америки, хотя выбросы промышленных предприятий городов Архангельск, Воркута, Норильск распространяются на расстоянии 80-100 км, а иногда до 250 км [6].

Пыль, поднимаемая в районе Аральского моря, доходит до Хорезма и Ташкента [10]. Исключительное влияние на загрязнение атмосферы оказывают извержения вулканов, когда столб пепла поднимается до 15-35 км, а в отдельных случаях и до 70-80 км, растекается впоследствии по значительной части всех континентов. Так, облако от извержения вулкана Эль-Чичон в 1982 г обошло земной шар за 21 день [5]. На ледниках Тянь-Шаня осаждалась сажа после нефтяных пожаров в Кувейте, возросло количество радиоактивных веществ после Чернобыльской аварии [7]. Большое влияние на загрязнение поверхности льда оказывает перенос пыли из пустынных районов Такла-Макана и Тарима в виде мглы. После ее прохождения от осевшей пыли зона аккумуляции ледника приобретает желтоватый цвет, а интенсивность таяния резко возрастает. На примере изменения повторяемости количества дней с мглой по мере удаления от южной и юго-восточной периферии Тянь-Шаня к северной и северо-западной можно говорить о снижении массы выпадающих аэрозолей в этом же направлении. Если на южной окраине Тянь-Шаня в среднем за год отмечается 9,3 дней с мглой (ГМС Чатыр-Куль), то к северу их повторяемость уменьшается до 8,1 дней (ГМС Тянь-Шань) и 5,7 дней (ГМС Пржевальск) [9].

Число отдельных типов синоптических процессов значительно больше и в целом они должны определять химическую загрязненность поверхности ледников, хотя в их проявлении отмечаются значительные внутри- и межгодовые колебания. Синоптические процессы Средней Азии исследованы достаточно детально и результаты представлены в капитальном труде В.А.Бугаева, В.Н.Джорджио и др. [2]. Со времени выхода этой монографии прошел большой срок и выяснилось, что, несмотря на масштабность процессов, когда в сфере их деятельности оказываются огромные территории, интенсивность вторжения воздушных масс и, соответственно их последствия, в горных регионах не всегда одинаковы. Исходя из этого, для Кыргызстана была скорректирована [11] общая типизация синоптических процессов, в которых нашли отражение региональные особенности. В последние годы конструктивны исследования И.А.Павловой [12, 13], результаты которых являются одной из основ данной работы.

Над территорией Кыргызстана проявляются 17 типов синоптических процессов, повторяемость которых изменяется от 0,1% (широкий вынос теплого воздуха) до 15,1% (западное вторжение). Если учесть, что на высотах более 3000 м, т.е. в зоне распространения оледенения, воздушные потоки всех подтипов периферии Сибирского антициклона характеризуются западным или близким к нему направлением, то повторяемость этих воздушных течений достигает 47,5% [13]. В среднем за год смена синоптических процессов происходит 239 раз, что соответствует средней продолжительности процесса в 1,5 суток. В отличие от повторяемости вторжений, количество которых изменяется в широких пределах, продолжительность их проявления однотипна как для часто, так и для редко повторяющихся процессов. Для первых средние значения составляют 1-2 суток, для вторых 0,86–2,59 суток [13].

Для оценки интенсивности загрязнения и его элементного состава кроме рассмотренных средних показателей проявления синоптических процессов важна и их временная изменчивость. Смена преобладающих направлений с широтной на долготную обусловливает изменения в величинах накопления различных химических элементов. Обратимся к данным таблицы 1, в которой представлены результаты определения загрязнения металлами поверхности ледников, расположенных в различных регионах Центральной Азии. Эти данные позволяют выявить временные и пространственные особенности приноса различных аэрозолей в регион. В таблице 1 помещены результаты анализа проб, отобранных различными исследователями [7, 15] и наши данные, полученные при работе по проекту Международного научно-технического центра (МНТЦ)

Анализ величин химических содержащихся во льду и сезонном снеге свидетельствует о значительной временной и пространственной изменчивости геохимической загрязненности ледников. К сожалению, представленные данные к настоящему времени не позволяют сделать однозначный вывод о проявлении превалирующего фактора в годовой аккумуляции металлов на ледниках. За период с 1973 по 1984 год резко возросло содержание химических элементов на леднике Энилчек:: от 3,2 раза свинца до 13,1 раза никеля. Несмотря на значительное повышение величины накопления металлов в годовом слое, за исключением железа, их концентрация была значительно ниже предельно допустимой концентрации (ПДК.) Такую высокую концентрацию элементов в годовом слое можно связать только с неблагоприятным балансовым состоянием ледника и низкой высотой места отбора пробы.

Таблица 1

Содержание металлов в ледниках Центральной Азии, мкг/л