гляциологические поля
ГЛЯЦИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОЛЯ
Поля гляциологических характеристик, выраженных числами, векторами или тензорами. Математически поле определяется как область пространства (плоскости), каждой точке которого соответствует число, вектор или тензор. Частным случаем полей являются гидрометеорологические поля, понятие о которых плодотворно используется в динамической метеорологии и океанологии. Систематически понятие поля в гляциологию ввел П. А. Шумский [225] для представления состояния отдельных ледников, трактуемых как совокупности полей, хотя фактически отдельные поля строились намного раньше.
[s]image_16.png[/s]
Рис. 1. Поля компонент скорости движения льда и изменения высоты поверхности ледника Обручева на Полярном Урале за 1968—1969 гг. (значения всех изолиний даны в м/год): а — горизонтальная компонента Uf. скорости движения поверхностного слоя ледника: 1 — точки наблюдений, 2 — изотахи (изолинии Uf.), 3 — линии движения, 4 — линии градиента скорости, 5 — линии наклона поверхности ледника; б — скорость изменения высоты поверхности ледника Uz за счет движения льда: 1 — изолинии Uzt 2 — изолинии Urdh/dr, 3 — изолинии Ug, т. е. изменения высоты поверхности за счет аккумуляции — абляции.
Каждый ледник характеризуется набором полей показателей внешнего массоэнергообмена (аккумуляции, абляции, составляющих теплообмена с атмосферой и т. д.), морфологических показателей (высоты поверхности и ложа над ур. м., толщины ледника, уклонов поверхности и ложа и т. д.), показателей внутреннего состояния и массоэнергообмена (плотности, температуры, напряжений, скорости движения, отдельных компонент этой скорости, деформации и т. д.). Среди этих показателей часть относится к любой точке в леднике (тензор деформации), часть — только к его поверхности (уклон поверхности), часть — к проекции ледника на плоскость (толщина ледника). Соответственно первые поля трехмерны (или четырехмерны с учетом времени), вторые — двухмерны (трехмерны с учетом времени). Примеры двухмерных полей в пределах отдельного ледника показаны на рис. 1. Среди полей характеристик отдельных ледников различаются скалярные (температура, плотность, аккумуляция), векторные (скорость движения льда, уклон поверхности), тензорные (деформации). Аналогичные поля характеристик могут строиться для ледяного покрова морей, снежного покрова и др.
[s]image_17.png[/s]
Рис. 2. Поле высоты границы питания на Памире.
Под "точками" полей подразумеваются объемы, достаточно малые по сравнению с объемами ледников, лавин и т. п., но большие по сравнению с объемом кристаллов льда и содержащихся во льду включений, т. е. некоторые осредненные характеристики. В случае ледниковых систем в качестве точки поля выступает отдельный ледник или группа ледников [115].
Полями характеристик ледниковых систем являются поля высот снеговой линии на ледниках в горных странах, строившиеся с конца XIX в. (Е. Рихтер в 1888 г. для Альп; X. Гесс в 1904 г. для Кавказа). Эти поля остаются непрерывными, несмотря на дискретность точек, по которым они вычисляются или строятся графически. Значения высот границы питания ледников или снеговой линии определяются в любой точке карты, хотя и не совпадают с высотой поверхности в этой точке. Поле представляет некоторую абстракцию, построенную по объективным правилам, оно подчеркивает закономерности ледниковых систем, обусловленные воздействием непрерывно распределенных, напр. климатических, факторов, и исключает воздействие случайных, дискретно распределенных, напр. орографических, факторов. Последнее достигается осреднением по группам ледников в процессе построения поля. Чаще всего строятся поля высоты границы питания ледников, подобные показанному на рис. 2. Аналогично строятся поля температуры воздуха на высоте границы питания, аккумуляции на этой высоте, среднего слоя аккумуляции или стока с ледников.
Поэтапная генерализация полей позволяет разделить влияние фоновых факторов, а сопоставление полей, в частности выявление независимой информации на них (взаимной энтропии), дает возможность оценить степень взаимосвязи между различными характеристиками. При построении полей векторных величин проводятся изолинии и линии тока, а тензорные величины представляются покомпонентно. Применяются объективные и субъективные методы; в последнем случае облегчается согласование полей. Над гляциологическими полями могут производиться операции, предусмотренные теорией поля, — вычисляться градиенты, дивергенции, вихри.
А. Н. Кренке
