В четырёх предыдущих статьях на нашем канале:
мы начали рассматривать гидросферу - водную оболочку нашей планеты. Мы ближе познакомились с океанами и морями, с реками и озёрами, с болотами и заболоченными землями - то есть с разными функциональными формами существования наземных вод; также мы познакомились и с водами подземными - почвенными, грунтовыми, межпластовыми и пещерными. Все эти воды большую часть времени находятся именно в жидком агрегатном состоянии, переход же части их в твёрдое состояние происходит лишь на некоторых территориях суши и на части морских акваторий и имеет временно-сезонный характер. Однако на Земле имеется также достаточно много мест, в которых вода постоянно находится именно в твёрдом состоянии. Вместе с территориями и акваториями сезонного замерзания они и образуют криосферу планеты Земля.
Итак, что же собой представляет криосфера? Криосфера - это совокупность территорий и акваторий Земли, на которых имеются условия, обеспечивающие возможность нахождения там воды в её твёрдой форме - в виде льда, фирна, снега, инея и др.. На большей части таких территорий и акваторий нахождение воды в твёрдом состоянии носит временно-сезонный характер - в зимний период осадки выпадают в виде снега, образующего устойчивый снежный покров; ручьи, озёра и реки покрываются льдом (а в регионах распространения экстремально-континентального климата они могут промерзать и до дна); льдом покрываются также и значительные части поверхности внутренних морей (например - части акваторий Каспийского, Азовского, Чёрного, Балтийского, Берингова, Охотского морей), а также практически все моря Северного Ледовитого и Южного океанов; также и сезонномёрзлые грунты могут промерзать на различную глубину в зависимости от климата их местонахождения; и т.д.. Но с наступлением весны снежный и ледовый покровы тают, и вода возвращается в своё жидкое агрегатное состояние, в котором она и будет находиться до наступления следующей зимы.
Однако есть на нашей планете места, где выпавшие зимой твёрдые осадки не могут или не успевают растаять в летний период года - т.е. температурно-климатические условия в которых благоприятствуют нахождению там воды именно в её твёрдом агрегатном состоянии в течение длительных периодов времени - на протяжении сотен или даже тысяч лет. Именно о них, а также о формах нахождения там твёрдой воды - и будет наш рассказ.
На Земле вода в твёрдом виде длительное время может существовать в четырёх формах, а именно - в форме ледников, в форме морского многолетнего пакового льда, в форме реликтового (ископаемого) льда, и в форме многолетних наледей. Давайте рассмотрим каждую из этих форм в отдельности.
Начнём с ледников. Ледник - это многолетнее скопление льда преимущественно атмосферного происхождения, которое находится в состоянии вязкопластического движения (течения) вследствие воздействия на эту массу льда силы тяжести. Ледники могут существовать в различных морфологических формах. Они занимают около 11% всей территории суши на нашей планете - т.е. 16,2 млн. кв. км, и располагаются во многих регионах всех континентов Земли, кроме материковой Австралии. Для образования ледников необходимо сочетание следующих условий - наличия низких температур воздуха и достаточного количества твёрдых атмосферных осадков. В этом случае происходит постепенное накопление выпавших в виде снега осадков с дальнейшим их уплотнением, которое может происходить двумя путями, а именно: а) уплотнение снега с преобразованием его в фирн (фирн - это переходная стадия между снегом и льдом; фирн состоит из отдельных крепко спаянных друг с другом зёрен льда; со временем зернистая структура постепенно превращается в однородную ледовую массу), а фирна - в лёд происходит в условиях отрицательных температур посредством рекристаллизации, вызываемой давлением вышележащих слоёв снега на нижележащие и уменьшением пористости этих последних; б) таяние снега происходит в условиях положительных температур воздуха под воздействием прямых солнечных лучей, при этом талая вода просачивается в нижележащие слои снега, где снова замерзает, уменьшая пористость и повышая плотность этих слоёв.
Все ледники состоят из: ~ области аккумуляции, или области питания (т.е. области с положительным годовым балансом массы льда); ~ области абляции, или области расхода (с отрицательным годовым балансом массы льда); ~ фирновой линии/граничной области питания, или области равновесия (в которой накопление льда равно его убыли). В здоровом леднике зона аккумуляции составляет не менее 60%-70% от общей площади его поверхности; избыток льда из области питания ледника перетекает в область абляции, восполняя там потери ледовой массы, связанные с процессами таяния, механического разрушения и испарения. При значительном превышении аккумуляции над абляцией ледник наступает - его край движется вперёд, при обратном соотношении ледник, наоборот - отступает; при длительном равновесии процессов накопления и расхода ледовой массы положение края ледника практически не изменяется.
Как уже отмечалось выше, ледники движутся (текут) под действием сил гравитации. На глубине свыше 50 м, где на ледовую массу действует давление вышележащих ледовых слоёв - ледник движется как вязкопластический поток, тогда как верхний слой льда сохраняет свою твёрдую и хрупкую структуру и движется с большей скоростью по сравнению с нижними слоями ледника. Также из-за высокого давления на самый нижний слой ледника в плоскости его соприкосновения с ложем из горных пород, а также из-за трения там повышается температура, что обусловливает таяние самого нижнего слоя льда с образованием жидкой воды, которая выступает в качестве смазки
и делает возможным процесс т.н. базального скольжения ледника по местности; базальное скольжение более характерно для движения ледников, находящихся в регионах с умеренным или тёплым климатом. Средняя скорость движения ледников в различных условиях сильно варьирует и может составлять от 1 м в сутки до 30 м в сутки и выше.
На основании морфологических признаков все ледники можно разделить на три класса, а именно:
1. Горные - это наземные ледники, залегающие в горах; их форма зависит от подстилающего и окружающего рельефа и от уклона поверхности; они подразделяются на следующие группы:
А) Ледники вершин - располагаются на вершинных поверхностях горных хребтов и отдельных гор; они делятся на следующие подгруппы: а) ледники конических вершин; б) ледники плоских вершин; в) кальдерные ледники; Б) Ледники склонов - занимают понижения и отдельные слабо дифференцированные участки на склонах горных хребтов; они делятся на подгруппы: а) склоновые ледники; б) присклоновые ледники; в) висячие ледники; г) каровые ледники; д) карово-долинные ледники;
В) Ледники долин - расположены в верхних и средних частях горных долин; они делятся на: а) долинные ледники; б) сложные долинные ледники; в) дендритовые ледники; г) ширококонечные ледники; д) предгорные ледники; е) котловинные ледники;
Г) Перемётные ледники - располагаются на противоположных склонах и имеют общую область питания на седловине хребта; Д) Регенерированные ледники - это лишившиеся фирнового бассейна (источника питания) долинные ледники, питаемые обвалами льда с висячих ледников либо с расположенных выше долинных ледников; Е) Деградированные (остаточные) ледники (т.н. "мёртвый лёд") - это остатки ледников, полностью утратившие связь с живыми ледниками, обладающими собственными действующими источниками питания, и находящиеся в стадии активной деградации и дегляциации (т.е. исчезновения льда); не имеют вообще никаких источников питания.
2. Покровные - это ледники, форма которых не зависит от рельефа земной поверхности, а обусловлена распределением аккумуляции (питания) и абляции (расхода) слагающей их ледовой массы; подразделяются на следующие группы:
А) Ледниковые щиты - это ледники, имеющие выпуклую плоско-куполообразную конфигурацию, и характеризующиеся толщиной более 1 000 м и площадью более 50 000 кв. км, а также радиальным течением льда (от центра ледника к периферии); Б) Ледниковые шапки (ледниковые купола) - это ледники, по своей конфигурации сходные с ледниковыми щитами, но имеющие толщину менее 1 000 м и площадь менее 50 000 кв. км; В) Ледоёмы - это ледники, заполняющие межгорные котловины и впадины; они пополняются льдом из впадающих в эти котловины долинных ледников, а также получают питание в виде снежных осадков на свою собственную поверхность;
Г) Выводные ледники - это быстро движущиеся потоки льда, через которые происходит основной расход льда с того или иного ледосборного бассейна ледникового щита; Д) Ледяные потоки - это полосовидные участки ускоренного движения льда с ледникового щита, текущие в ледяных берегах; выводные ледники и ледяные потоки при впадении в морские бассейны часто питают шельфовые ледники; Е) Шельфовые ледники - это имеющие форму плиты плавучие ледники, обладающие толщиной в сотни метров и большой горизонтальной протяжённостью; источниками питания для шельфовых ледников являются: ~ аккумуляция выпадающего снега на своей поверхности; ~ приток льда с выводных ледников и/или с ледяных потоков; ~ намерзание льда из морской воды на нижнюю часть шельфовых ледников; шельфовые ледники бывают: а) внешними, прикреплёнными к ровному или выдающемуся в море берегу; и б) внутренними, которые окружены берегами залива/бухты/фьорда с нескольких сторон. Выводные ледники, ледяные потоки и шельфовые ледники являются источниками образования айсбергов.
3. Горнопокровные - это ледники переходного между горными и покровными ледниками класса, сочетающие в себе признаки этих двух
классов ледников, а именно: локальные ледниковые плато и купола - с крупными долинными и предгорными ледниками (т.н. сетчатый тип оледенения).
На нашей планете насчитывается всего около 200 тысяч
ледников различных размеров и конфигураций. Крупнейшими ледниками мира являются: ~ Антарктический ледовый щит; ~ Гренландский ледовый щит; ~ шельфовый ледник Росса (Антарктида); ~ Западный шельфовый ледник (Антарктида); ~ Южное Патагонское ледниковое плато (Чили, Аргентина); ~ ледяная шапка о. Северный (арх. Новая Земля, Россия); ~ ледник Ватнайёкюдль (Исландия); ~ Колумбийское ледниковое поле (Канада); ~ Юстедалсбреэн (Норвегия); ~ ледник Тасмана (Новая Зеландия); ~ ледник Федченко (Таджикистан); ~ ледник Маласпина (штат Аляска, США); ~ ледник Биафо (Пакистан); ~ ледник Якобсхавн (о. Гренландия, Дания); и мн. др..
Паковый (морской многолетний) лёд - это морской лёд толщиной более 3-4 м, существующий на протяжении не менее чем двух лет. Он покрывает около 12% поверхности акватории Мирового океана и располагается в приполярных областях Арктики и Антарктики - в Северном Ледовитом и Южном океанах соответственно. В Северном Ледовитом океане паковый лёд образует полярную ледяную шапку, минимальная площадь которой (т.е. площадь льдов, которые никогда не тают) составляет около 5 млн. кв. км. Паковый лёд состоит из отдельных льдин, которые в зависимости от размеров классифицируются следующим образом: ~ малые - от 20 м до 100 м в поперечнике; ~ средние - от 100 м до 500 м; ~ большие - от 500 м до 2 000 м; ~ обширные - от 2 000 м до 10 000 м; ~ гигантские - более 10 000 м. Источниками питания для паковых льдов являются: а) выпадающий на их поверхность снег; б) намерзание льда из морской воды на нижнюю часть льдин; в) занос айсбергов, отколовшихся от покровных ледников суши, в область распространения многолетних паковых льдов с последующим вмерзанием этих айсбергов в массив дрейфующих льдов.
Реликтовый (ископаемый) подземный лёд образовывался в различное время - от прошлых геологических эпох до наших дней. Как правило, его находят в районах распространения вечной мерзлоты на разной глубине - от 1-2 м до сотен метров. Происхождение ископаемых льдов разнообразно - они могут представлять собой как замёрзшие скопления межпластовых, грунтовых, почвенных вод в толще многолетнемёрзлых грунтов, так и промёрзшие до дна и погребённые под наносами грунта небольшие водоёмы; также ископаемые льды могут образовываться при заносах грунтовыми осыпями ледников, наледей или при замерзании свободной воды в трещинах горных пород. В регионах распространения вечной мерзлоты в обрывах очень часто можно видеть массивные вкрапления чистого льда различной конфигурации, который в этих случаях является просто одним из ископаемых минералов (больше узнать о минералах можно из тематической статьи, ранее размещённой на нашем канале):
Многолетние наледи (тарыны) - это ледяные тела, образовавшиеся вследствие изливания на земную поверхность с последующим
послойным замерзанием подземных и/или речных вод по причине возникновения гидродинамического и гидростатического напора при сезонном промерзании подземных водоносных горизонтов и наземных водотоков. Они наиболее характерны для территорий криолитозоны (многолетней/вечной мерзлоты) с суровым экстремально-континентальным климатом, характеризующихся очень холодными зимами с небольшим количеством выпадающих твёрдых осадков, что обусловливает глубокое сезонное промерзание летнеталых участков почвы (т.н. таликов) и быстрое замерзание изливающихся на поверхность вод. Такие наледи не успевают полностью растаять в тёплый период года и существуют в течение многих лет. Они могут занимать площадь от нескольких квадратных метров до нескольких десятков квадратных километров, могут содержать лёд в объёмах от нескольких кубометров до десятков и сотен миллионов кубометров, и могут иметь толщину льда от 1 м до 15 м. Многолетние наледи распространены в Восточной Сибири - в бассейнах рек Яна, Индигирка, Колыма, на притоках реки Лены; в Северной Америке - на притоках реки Юкон в штате Аляска (США), в бассейнах рек Маккензи и Коппермайн (в провинции Северо-Западные территории, Канада). Крупнейшей наледью в мире является Улахан-Тарын в Якутии, располагающаяся в долине правого притока реки Индигирки - реки Момы; её длина составляет около 26 км, ширина - более 10 км, мощность (толщина) льда - около 7 м (от 2 м до 8 м в разные годы), а объём содержащегося в ней льда составляет около 200 млн. кубометров.
Наличие многолетних льдов на Земле имеет огромное значение, которое невозможно переоценить. Многолетние льды являются крупнейшим резервуаром пресной воды на нашей планете, составляя 68,9% её общего объёма. Горные ледники являются одним из важнейших источников водного питания рек во многих регионах мира, обеспечивая питаемые ими реки водой в самый разгар лета, когда те уже начинают мелеть, а горные ледники в это время только начинают подтаивать - и поступление талой воды с ледников обусловливает начало половодья на реках, имеющих преимущественно ледниковое питание - например, таких, как Амударья, Сырдарья, Нарын, Тарим, Кескелен, и др.. Огромные массивы многолетних льдов Арктики и Антарктики оказывают мощнейшее воздействие на климат всей планеты, являясь её природными "холодильниками" и обеспечивая наличие той географически-климатической зональности, которая существует на Земле. Многолетние морские дрейфующие (паковые) льды охлаждают тёплые воды, поступающие из экваториальной зоны, и способствуют возникновению противотечений охлаждённой воды от полярных областей в направлении экватора. Также паковые льды являются средой обитания для уникальных видов животных, приспособленных к жизни именно в этих условиях - таких, как белый медведь (Ursus maritimus), нарвал (Monodon monoceros), гренландский кит (Balaena mysticetus), розовая чайка (Rhodostethia rosea), чайка-бургомистр (Larus hyperboreus), морж (Odobenus
rosmarus), многие виды тюленей.
Обусловленные изменением климата негативные тенденции чётко проявляются и в изменениях в криосфере Земли - в исчезновении части горных ледников и в сокращении площадей других горных, а также горнопокровных и покровных ледников, включая Антарктический и Гренландский ледовые щиты; в значительном уменьшении площади, покрытой дрейфующими многолетними паковыми льдами в Арктике; в сокращении территорий многолетнемёрзлых грунтов в районах распространения вечной мерзлоты; и т.д., что не может не вызывать беспокойства.
Спасибо за прочтение!
Если вам понравилась статья - жмите палец вверх, делитесь своим мнением в комментариях и подписывайтесь на канал - будет интересно!
Если вы хотите поддержать автора, вы можете это сделать, нажав на ладонь с сердечком внизу справа. Спасибо!
