Содержание к диссертации
С.
Введение 4
1. Изученность приледниковых озер и методика исследований 10
История исследования озер 10
Проблема определения понятия «приледниковое озеро» 19
Современные подходы и методы в исследованиях приледниковых озер 21
Морфолитогенетический подход как основа изучения приледниковых водоемов 22
Применение геоинформационных технологий в исследованиях озер 24
2. Особенности распространения, морфологии и морфометрии приледниковых
озер Большого Кавказа 26
Общие сведения об озерах и распределение их по территории 26
Морфология и морфометрия приледниковых озер
Большого Кавказа 34
3. Условия и факторы формирования приледниковых озер 42
Основные понятия и положения теории ОМЛГ 42
Морфолитологические условия 44
3.2.1. Структурно-литологические особенности территории 45
Морфолитодинамические условия 48
Климатические условия формирования приледниковых озер 52
Особенности распределения температуры и осадков 52
Реакция озер на изменения климата 62
3.5 Классификации приледниковых водоемов 67
4. Эволюция и динамика приледниковых озер 75
Трансгрессивная фаза 75
Регрессивная фаза 85
Приледниковые озера в плейстоцене и голоцене 91
4.4 Динамика современных приледниковых озер 101
Динамика приледниковых озер после схода ледника Колка 102
История Санибанского озера 105
4.5 Механизмы прорыва приледниковых озер различного генезиса 108
5. ГИС «Ледниковые озера Большого Кавказа» — инструмент мониторинга
приледниковых водоемов 120
Предпосылки и задачи создания ГИС 121
Методы и средства реализации ГИС 121
Информационное обеспечение 121
Методика создания ЦМР для изучения динамики приледниковых
озер 123
5.2.3 Систематизация, анализ и моделирование в ГИС 132
5.3 Вопросы мониторинга и прогнозирования опасности прорывов
приледниковых озер 134
5.4 Моделирование прорыва приледникового озера Азау 136
Заключение 148
Список литературы 15 0
Приложения 160
Введение к работе
Последние 10 лет на Большом Кавказе ознаменованы рядом природных катаклизмов. Эти катастрофы повлекли за собой человеческие жертвы и значительный ущерб хозяйственной инфраструктуре. В этой связи актуальность темы выражается в том, что нивально-гляциальный пояс Большого Кавказа требует более пристального внимания и увеличения доли прикладных геоморфологических, гляциологических исследований, целью которых должна быть разработка новых методик прогнозирования опасных природных явлений, вызванных процессами в ледниковых системах.
Общепризнанным является факт глобального сокращения гляциосфе-ры, о котором неоднократно говорилось на гляциологических симпозиумах, различных отраслевых научных семинарах и конференциях. На этом фоне широкое развитие селевых явлений ледникового генезиса - отличительная черта многих районов Центрального Кавказа (долины рек Герхожан-Су, Азау, Адылсу, Малка, Геналдон). Приледниковые озера, являясь неотъемлемым элементом нивально-гляциальных ландшафтов, справедливо рассматриваются как один из источников формирования гляциальных селей. Такие водоемы - динамичные образования, морфометрические характеристики которых могут меняться из года в год. Существующие традиционные методики и подходы к решению проблемы определения механизмов прорыва не позволяют в полной мере использовать весь имеющийся материал по прорыво-опасным приледниковым озерам.
Цель работы заключается в изучении механизмов формирования и динамики развития приледниковых озер на Западном и Центральном Кавказе (в границах России) для построения моделей прорыва потенциальных прорыво-опасных водоемов.
Основными задачами исследования являются:
1) Предварительная инвентаризация, ретроспективный анализ и обобщение имеющихся материалов по приледниковым озерам исследуемого рай-
она, систематизация накопленных данных по морфометрии, морфологии и генезису обследованных водоемов;
Разработка новой методики геоинформационного картографирования для решения оперативных задач наблюдения за потенциально опасными приледниковыми водоемами;
Изучение морфологических, морфометрических особенностей при-ледниковых озер с позиций теории озерного морфолитогенеза (ОМЛГ);
Анализ условий, факторов, процессов и механизмов формирования озерных котловин;
Оценка современного состояния моренно-ледниковых комплексов и котловин с точки зрения прорывоопасности;
Изучение возможных механизмов прорыва приледниковых водоемов с определением и расчетом критических характеристик;
Разработка концепции и структуры региональной геоинформационной системы «Ледниковые озера Большого Кавказа» для реализации мониторинга потенциально опасных объектов и моделирования прорывов приледниковых озер.
Научная новизна заключается в использовании морфолитогенетиче-ского подхода в изучении механизмов прорыва приледниковых водоемов в сочетании с новой методикой геоинформационного картографирования и моделирования. Кроме того:
получены новые сведения о современных приледниковых озерах на северном склоне Западного и Центрального Кавказа в границах России, их количестве, морфометрических характеристиках, также приводится оценка прорывоопасности отдельных водоемов;
выявлены основные закономерности формирования озерных котловин и установлены особенности развития озерного морфолитогенеза приледниковых озер;
разработана генетическая классификация приледниковых озер для исследуемой территории;
впервые приводится сравнительная характеристика различных генетических видов приледниковых озер на основании выполненных полевых работ в комплексных гляциологических экспедициях 2001-2004 гг.
впервые выполнены расчеты критических параметров некоторых озер при возможном прорыве, определены характеристики паводковой волны при прохождении гляциального селя. Для озера Азау впервые построена прогностическая модель на основе анализа гидрометеорологических и гляциологических условий в районе.
На защиту выносятся следующие положения:
особенности распространения приледниковых озер на Западном и Центральном Кавказе в границах России;
структурно-функциональная схема формирования приледниковых озер на исследуемой территории;
генетическая классификация озерных котловин исследуемых водоемов;
механизмы прорыва приледниковых озер с различными типами за-прудных плотин;
модель прорыва приледникового озера Азау на основании гидрометеорологических расчетов и использования цифровых моделей рельефа;
концепция и структура проекта региональной ГИС «Горные озера Большого Кавказа»
Практическая значимость определяется актуальностью выбранной темы на общем фоне увеличения случаев катастрофического развития природных процессов в границах изучаемого района. Активизация современных экзогенных процессов, преимущественно гляциальных, прямо влияет на увеличение площади существующих приледниковых озер и на формирование новых котловин, которые при своем прорыве часто являются причиной гляциальных селей. 1) Результаты, полученные в ходе комплексных гляциологических экспедиций 2001-2004 гг., положены в основу научных отчетов по исследуемым озерам и потенциально опасным ледникам. Отчеты, .направ-
ленные в СК ГМЦ (Ростов-на-Дону) и ВГИ (Нальчик), используются при разработке мероприятий по прогнозированию и снижению риска, связанного с ледниковыми катастрофами. 2) Данные по морфометрии и морфологии изученных водоемов наряду с ретроспективными материалами включены в создаваемую базу данных (на основе СУБД Access с поддержкой SQL для ГИС «Панорама»). 3) Методики, изложенные в диссертационной работе (геоинформационное картографирование приледниковых озер краевых частей ледников и моренно-ледниковых комплексов), успешно применялись в рамках учебной программы курса «географическое картографирование» на отделении ГИС географического факультета.
Фактический материал. В основу диссертации положены результаты лимнологических и гляцио-геоморфологических исследований автора, полученные в ходе полевых работ в период 1998-2004 гг. в составе топографических, снегомерных, гляциологических и геоморфологических экспедиций, организованных в разное время кафедрой геологии и геоморфологии Кубанского государственного университета в район исследований, кафедрой гляциологии и криолитологии МГУ (под руководством к.г.н. В.В. Поповнина), а также Северо-Кавказского отделения Росгидромета (СК ГМЦ) в лице ведущего специалиста-гляциолога, к. г. н. Ю.Г. Ильичева. В работе также использованы материалы:
отчета по НИР «Исследование условий формирования и прорыва приледниковых и гравитационных озер Большого Кавказа» (руководитель проекта Ю.В. Ефремов) по гранту РФФИ № 03-05-96709 («Р 2003-Юг»), участником работ и соавтором отчета которого диссертант являлся в 2003-2004 гг.,
отчета по НИР «Современные ледниковые катастрофы на Большом Кавказе: возникновение, распространение, прогноз» по гранту КЦФЕ для поддержки аспирантов высших учебных заведений Минобразования № А03-2.13-274 (руководитель проекта Зимницкий А. В.).
В работе использованы результаты опубликованных автором данных по изучению озер, особенностям геологического и тектонического строения, климатических и геоморфологических условий, а также материалы обобщения и анализа. При картометрических построениях использованы метериалы масштаба 1:25 000 - 1:200 000 различных годов издания, схемы и результаты дешифрирования аэрофотоснимков, космических снимков, полученных из сети Интернет и из Госцентра «Природа». Весь иллюстративный материал (компьютерная графика) выполнен по результатам обработки АФС, картографических материалов в ГИС «Панорама», ГИС «Нева», а также по данным тахеометрических и батиметрических съемок, обработанных в геодезических пакетах ГИС-приложений, и в прорамме Surfer.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты, содержащиеся в диссертации, докладывались и обсуждались на XV и XVII Межреспубликанских научно-практических конференциях «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» (Краснодар, 2002, 2004 гг.), также на I региональной научно-практической конференции «Экономика Северо-Кавказского региона на пути к устойчивому развитию в рыночных условиях» (Краснодар, 2003 г).
Результаты полевых исследований обсуждены и опубликованы в сборниках материалов научно-практической конференции «Итоги гляциогидро-метеорологических наблюдений...» (Теберда, 2003 г), XIII Гляциологического Симпозиума (Санкт-Петербург, 2004), а также Международной конференции «Предупреждение опасных ситуаций в высокогорных регионах» (Владикавказ, 2004). Методические и теоретические аспекты диссертационной работы обсуждены и опубликованы в материалах Международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные проблемы современной лимнологии» (Минск, 2003 г), в сборнике XIII Международного научно-методического семинара «Новые направления географических и карто-
графических исследований в учебных заведениях стран СНГ» (Харьков, 2004 г).
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 12 работ (в том числе 1 публикация на английском языке), включая 6 публикаций в соавторстве.
Структура работы. Работа состоит из «Введения», 5-ти глав, «Заключения», библиографического списка. Объем рукописи составляет 186 страниц. Диссертация иллюстрирована 26 рисунками, включает 22 таблицы и 5 приложений. Список литературы представлен 132 названиями.
Автор выражает глубокую искреннюю признательность научному руководителю, д. г. н., проф. Ю.В. Ефремову за многочисленные рекомендации и советы при работе над диссертацией. Также автор выражает благодарность Ю.Г. Ильичеву за содержательные рекомендации и советы при создании рукописи. Неоценимую помощь в подборе материалов оказали сотрудники Северо-Кавказского Гидрометеоцентра (г. Ростов-на-Дону). Организации и проведению комплексных экспедиций 2001-2004 гг. активно содействовали начальник Кабардино-Балкарского ГМЦ Е.М. Богаченко, начальник гидрографической партии Г.И. Иванов, заведующий отделом географии при Президиуме Кабардино-Балкарского научного центра, к.г.н A.M. Керимов. Им автор выражает свою признательность и благодарность.
