зачернение ледников
ЗАЧЕРНЕНИЕ ЛЕДНИКОВ
Искусственное добавление пыли на ледники с целью уменьшения альбедо их поверхности и соответственно усиления таяния льда и увеличения стока. Впервые исследовано Г. А. Авсюком [3] на леднике Карабаткак на Тянь-Шане, где получено 4,5 кг воды на 1 г угля при норме зачернения 5 г/м2. Впоследствии проводились эксперименты в лаборатории, на ледниковых площадках, а в КНР также на больших участках ледников.
На основе проведенных в СССР полевых и лабораторных опытов сформулированы основные требования к частице зачерняющего материала: малое альбедо, способность тонуть в воде, хорошая смачиваемость и такие размеры, которые позволили бы этой частице погрузиться под поверхность тающего снега или льда, но в то же время долго оставаться в пределах их верхнего горизонта. В качестве зачерняющего материала наиболее эффективны угольные частицы диаметром около 0,2 мм, особенно пред, варительно обезжиренные для улучшения смачиваемости. Механизм уменьшения альбедо состоит не только в поглощении радиационного тепла пылью, но и в таянии снега или льда вокруг частиц. C этим связано нарастание эффективности зачернения при увеличении температуры воздуха до 2 °С и последующее снижение этой эффективности в случае существования естественной водяной пленки (см. рис.) Эффективность зачернения нарастает также с ростом нормы зачернения до 5 г/м2; дальнейший рост нормы вызывает увеличение объема дополнительной воды, но эффективность каждого грамма пыли падает из-за перекрытия частичек друг другом, соединения в агрегаты и слияния водяных капель- Увеличение нормы зачернения до 35 г/м2 на снежной и 150 г/м2 на ледяной поверхности не приводит к заметному росту объема дополнительного таяния. Эффект зачернения растет от первого к третьему дню после зачернения вследствие увеличения шероховатости поверхности, что усиливает турбулентный обмен и снижает ее альбедо. После зачернения на поверхности возникают мелкие кающиеся снега и льды — их периодический рост и разрушение вызывает циклические колебания таяния. Пыль от зачернения вымывается с ледника через 10—30 дней, но часто дополнительное таяние от зачернения прерывают летние снегопады, хотя свежий снег над пылью сходит быстрее.
[s]image_35.png[/s]
Влияние зачернения ледников на дополнительное таяние льда: а — зависимость интенсивности дополнительного таяния С, получаемого от каждого грамма зачерняющего материала при разных нормах зачернения, от температуры воздуха t; б — зависимость дополнительного количества талой воды от на 1 г шлака от нормы запыления п — результаты на первый (/), второй (2) и третий (3) дни после начала опыта.
Эффективность З. л. зависит от типа климата (растет с ростом континентальности), абс. высоты и типа льдообразования. Зачернение увеличивает поглощение радиационного тепла в холодной фирновой зоне втрое (от 0,2 до 0,6 суммарного тепла при падении альбедо от 0,8 до 0,4), в теплой фирновой зоне вдвое (от 0,3 до 0,6 при уменьшении альбедо от 0,7 до 0,4), в зоне ледяного питания на 50 % (при падении альбедо от 0,5 до 0,25), в области абляции на 25 % (с уменьшением альбедо от 0,35 до 0,18). Однако в холодной фирновой зоне около половины полученной талой воды замерзает в толще. Расчеты эффективности зачернения, учитывающие движение границы сезонного снега, выполненные для бассейна р. Пскем, показали, что на I г зачерняющей пыли на льду может быть получен 1 кг воды, а на снегу—12 кг воды. В КНР на 1 г угольной пыли получено 18 кг воды. Теоретически ресурсы дополнительного таяния от зачернения ледников Средней Азии составляют 6—8 км3/год, что лишь частично может покрыть дефицит воды в сухие годы.
Проблема З. л. должна решаться путем экспериментов полупроизводственного характера на одном или нескольких ледниках для отработки методики и аппаратуры, уточнения эффективности метода с экономической точки зрения, выявления влияния зачернения всего ледника на его естественную эволюцию и природные процессы в ледниковом бассейне (сели, оползни и т. п·). Однако следует помнить, что зачернение областей питания ледников может привести к их необратимой деградации из-за смены типов льдообразования и появления значительной межгодовой автокорреляции таяния. Необходимо также учитывать возможность разноса зачерняющей пыли ветром.
Метод распыления мелкодисперсных материалов — угольной пыли, золы, сажи, шлака и др. — применяется для регулирования стока с наледей, а также при создании радиационных каналов в озерном и морском льду для проводки судов.
А. Н. Кренке
