| Введение |
| Глава 1. Принципы и методы исследования
глубинного строения ледников |
| | 1.1. История исследования глубинного строения ледников |
| | 1.2. Принципы стратиграфии и их применение
в гляциологии |
| | 1.3. Характерное время процессов, происходящих
в ледниках |
| | 1.4. Льдообразование на ледниках |
| | 1.5. Методы годичного стратифицирования |
| | | 1.5.1. Визуальное стратифицирование |
| | | 1.5.2. Изотопно-геохимическое стратифицирование |
| | | 1.5.3. Стратифицирование по горизонтам загрязнения |
| | | 1.5.4. Стратифицирование по включениям биологического материала |
| | 1.6. Датирование глубинных разрезов ледников |
| | | 1.6.1. Стратиграфические методы |
| | | 1.6.2. Реперные горизонты |
| | | 1.6.3. Методы абсолютной геохронологии |
| | | 1.6.4. Датирование по моделям растекания |
| | | 1.6.5. Корреляция с другими данными |
| Глава 2. Палеогеографическая интерпретация
глубинных разрезов ледников |
| | 2.1. Палеоклиматическая информация в кернах льда:
методы получения и интерпретация |
| | | 2.1.1. Температура воздуха |
| | | 2.1.2. Атмосферные осадки и аккумуляция |
| | | 2.1.3. Состав атмосферы |
| | | 2.1.4. Изменчивость атмосферной циркуляции |
| | | 2.1.5. Растительность |
| | | 2.1.6. Вулканические извержения |
| | | 2.1.7. Колебания солнечной активности |
| | | 2.1.8. Следы антропогенной деятельности |
| | 2.2. Пространственная интерпретация результатов
кернового бурения ледников |
| | | 2.2.1. Положение точки бурения на леднике |
| | | 2.2.2. Положение ледника в ледниковой системе |
| Глава 3. Глубинные разрезы ледников тропических
и умеренных широт |
| | 3.1. Горы Европы |
| | | 3.1.1. Альпы |
| | | 3.1.2. Кавказ |
| | | 3.1.3. Скандинавия |
| | 3.2. Центральная Азия и Гималаи |
| | | 3.2.1. Памиро-Алай |
| | | 3.2.2. Западный Кунь-Лунь |
| | | 3.2.3. Тянь-Шань |
| | | 3.2.4. Ледники муссонной циркуляции |
| | | 3.2.4.1. Гималаи |
| | | 3.2.5. Центральный Тибет |
| | | 3.2.6. Хребет Чилин-Шань |
| | 3.3. Cеверная Азия и Сибирь |
| | | 3.3.1. Алтай |
| | | 3.3.2. Камчатка |
| | 3.4. Южная Америка |
| | 3.5. Африка |
| | | 3.5.1. Ледник Льюиса |
| | | 3.5.2. Ледники Килиманджаро |
| | 3.6. Закономерности глубинного строения ледников |
| Глава 4. Климатические изменения в тропических и умеренных широтах в свете исследования ледниковых кернов |
| | 4.1. Позднее ледниковье и переход к голоцену |
| | | 4.1.1. Южная Америка |
| | | 4.1.2. Центральная Азия |
| | 4.2. Голоцен |
| | | 4.2.1. Ранний и средний голоцен |
| | | 4.2.1.1. Южная Америка |
| | | 4.2.1.2. Центральная Азия |
| | | 4.2.1.3. Африка |
| | | 4.2.2. Похолодание античного времени |
| | | 4.2.3. Последнее тысячелетие |
| | | 4.2.3.1. Средневековое потепление |
| | | 4.2.3.2. Малый ледниковый период |
| | | 4.2.3.3. Современная климатическая эпоха |
| Заключение |
| Литература |
| Introduction |
| Chapter 1. Principles and methods of glacier inner structure research |
| | 1.1. Short history of previous studies Ice-core drilling |
| | 1.2. Principles of stratigraphy and their application for glaciology |
| | | The principle of uniformitarianism |
| | | Incompleteness of stratigraphic records |
| | | Irreversibility of evolution |
| | 1.3. Characteristic time of glacial processes |
| | 1.4. Glacier ice formation |
| | 1.5. Methods of annual stratification |
| | | 1.5.1. Visual stratigraphy |
| | | 1.5.2. Stable isotopes and geochemical composition |
| | | 1.5.3. Dust layers |
| | | 1.5.4. Biological material |
| | 1.6. Dating ice cores |
| | | 1.6.1. Stratigraphic methods |
| | | 1.6.2. Reference horizons |
| | | Radioisotopic methods |
| | | High-acidity layers |
| | | Mineral impurities |
| | | 1.6.3. Radiometric dating |
| | | 1.6.4. Theoretical models |
| | | 1.6.5. Stratigraphic correlations |
| Chapter 2. Paleoenvironmental significance of ice-core data |
| | 2.1. Paleoclimatic information from ice cores:
methods and application |
| | | 2.1.1. Air temperature |
| | | Stable isotope records |
| | | Relative ice content |
| | | 2.1.2. Precipitation and accumulation |
| | | Ice layer thickness |
| | | Averaged accumulation |
| | | 2.1.3. Atmospheric composition |
| | | Gas content |
| | | Chemical composition |
| | | Dustiness |
| | | 2.1.4. Atmospheric circulation |
| | | 2.1.5. Vegetation |
| | | 2.1.6. Volcanic eruptions recorded in ice cores |
| | | Electrical conductivity and dielectric profiling methods |
| | | Sulfate concentration |
| | | 2.1.7. Solar activity |
| | | 2.1.8. Evidence of anthropogenic activity |
| | | Global atmosphere pollution |
| | | Radioactive pollution |
| | | Agricultural activity |
| | 2.2. Spatial interpretation of ice-core records |
| | | 2.2.1. Drilling site position on the glacier surface |
| | | 2.2.2. Drilling site position in the glacier system |
| Chapter 3. Inner structure of glaciers in non-polar regions |
| | 3.1. Europe |
| | | 3.1.1. Alps |
| | | 3.1.2. Caucasus |
| | | Marukh Glacier |
| | | Djantugan Firn Plateau |
| | | Mt. Elbrus glaciers |
| | | 3.1.3. Scandinavia |
| | 3.2. Central Asia and Himalayas |
| | | 3.2.1. Pamir-Alai |
| | | West Pamir and Gissaro-Alai |
| | | Pamir Firn Plateau |
| | | South and East Pamirs |
| | | 3.2.2. Western Kunlun |
| | | Guliya Ice Cap |
| | | 3.2.3. Tien Shan |
| | | Central Tuyuksu Glacier |
| | | Gregoriev Ice Cap |
| | | Inilchek Glacier |
| | | Glacier No. 1 |
| | | 3.2.4. Glaciers of monsoon circulation |
| | | 3.2.4.1. Himalayas |
| | | Southern slope |
| | | Yala Glacier |
| | | Northern slope |
| | | Dasuopu Glacier |
| | | East Rongbuk Glacier |
| | | Hailuogou Glacier |
| | | 3.2.5. Central Tibet |
| | | Puruogangri Ice Cap |
| | | 3.2.6. Qilian Mountains |
| | | Dunde Ice Cap |
| | 3.3. North Asia and Siberia |
| | | 3.3.1. Altai |
| | | Sofiyskiy Glacier |
| | | Mt. Belukha glaciers |
| | | 3.3.2. Kamchatka |
| | | Ushkovsky Ice Cap |
| | 3.4. South America |
| | | Quelccaya Ice Cap |
| | | Huascaran |
| | | Sajama |
| | | Cerro Tapado Glacier |
| | | Patagonia icefields |
| | | San Rafael Glacier |
| | | Tyndall Glacier |
| | 3.5. Africa |
| | | 3.5.1. Lewis Glacier |
| | | 3.5.2. Kilimanjaro glaciers |
| | 3.6. Main features of glacier inner structure in non-polar regions |
| Chapter 4. Ice-core evidence of climatic changes
in non-polar regions |
| | 4.1. The Late Glacial Stage and transition to the Holocene |
| | | 4.1.1. South America |
| | | 4.1.2. Central Asia |
| | 4.2. The Holocene |
| | | 4.2.1. The Early and Middle Holocene |
| | | 4.2.1.1. South America |
| | | 4.2.1.2. Central Asia |
| | | 4.2.1.3. Africa |
| | | 4.2.2. The Early Subatlantic Age cool event |
| | | 4.2.3. The Last Millennia |
| | | 4.2.3.1. The Medieval Warm Period |
| | | 4.2.3.2. The Little Ice Age |
| | | 4.2.3.3. Recent climate period |
| | | Glacier mass balance |
| | | Isotopic and geochemical stratification |
| | | Temperature regime |
| Conclusion |
| References |
Особенностью современного этапа развития климата является глобальное
потепление, на фоне которого резко участились аномалии погоды и связанные с
ними природные катастрофы. Многие исследователи видят причину таких изменений в
антропогенном воздействии на климат в результате возрастающей эмиссии
парниковых газов. Однако существуют и естественные климатические
вариации, которые были весьма значительными в истории Земли. Реконструкции
климатов прошлого основаны на изучении геологических отложений, годичных колец
деревьев, исторических хроник и ледниковых кернов. Идея использовать для этой
цели глубинное строение ледников возникла в 40-х гг. XX в., но технически это
стало возможным только с развитием глубокого кернового бурения ледников. Первый
керн льда от поверхности до ложа был получен только в 1966 г. на станции Кемп
Сечури в Гренландии. Благодаря быстрому развитию техники и технологии
глубокого кернового бурения ледников и применению аналитических методов при
исследовании кернов льда в последние годы был достигнут значительный прогресс в
области изучения палеоклимата, главным образом в результате работ в Антарктиде
и Гренландии. Возможность использования ледниковых кернов из более низких широт
в качестве палеоиндикатора поначалу вызывала большие сомнения из-за большого
количества талых вод, нивелирующих в фирновой толще стратиграфические и
изотопно-геохимические различия. Однако исследования последних десятилетий
показали, что методы исследования глубинного строения ледников, разработанные в
полярных районах, могут применяться также в тропических и умеренных областях с
учетом высокогорной специфики.
В книге рассмотрены методические аспекты исследования глубинного строения
ледников и особенности его климатической интерпретации применительно к
высокогорным условиям. Временные рамки исследования определяются возрастом льда
в придонных слоях ледников. В отличие от полярных ледниковых покровов, где он
насчитывает сотни тысяч лет, горные ледники редко содержат информацию,
выходящую за пределы голоцена. Поэтому в работе наиболее детально рассмотрен
голоцен, хотя по отдельным ледникам, имеющим более древний возраст,
реконструируются изменения климата и ход дегляциации в конце позднего
плейстоцена. Верхним хронологическим рубежом данного исследования служит конец
XX в.; в ледниковых кернах этот этап выявляется по признакам современного
потепления климата. Автор не пользуется номенклатурой, принятой в
палеогеографии для разных отрезков голоцена, поскольку она до сих пор не
унифицирована для всех регионов. Для целей корреляции разрезов разных ледников
в работе используется календарный возраст их элементов, к этому возрасту
приведены и все радиоуглеродные датировки.
В основе работы лежат полевые исследования автора 1980-2000-х гг. в различных
горно-ледниковых районах (Кавказ, Тянь-Шань, Анды, Кунь-Лунь, Тибет, Гималаи,
Африка), а также многочисленные опубликованные данные. Разные аспекты
исследования глубинных разрезов ледников в работе изложены с неодинаковой
степенью детальности. Большое внимание уделено стратиграфическому строению
разрезов: этот источник палеоклиматической информации, составляющий основу для
понимания происходящих в ледниках процессов, до настоящего времени
использовался слабо, что можно объяснить сложностью формализации
стратиграфических описаний. Несколько меньшее место уделено палеоклиматической
интерпретации глубинного строения горных ледников. Первая глава посвящена общим
принципам и методам исследования глубинного строения ледников. В ней
рассмотрены основные принципы стратиграфии и их применимость в гляциологии, а
также методы годичного стратифицирования и датирования ледниковых разрезов. Во
второй главе освещаются вопросы палеоклиматической интерпретации ледниковых
кернов. В третьей главе приводятся характеристики глубинных разрезов горных
ледников и показано, как меняется их стратиграфия в зависимости от условий
льдообразования. Здесь же рассмотрены различные аспекты глубинного строения, в
частности визуальное и изотопно-геохимическое стратифицирование льда и его
стратифицирование по включениям минерального и биологического материала.
Материал третьей главы разделен по географическому принципу. Наконец,
заключительная глава посвящена климатическим изменениям, анализируемым на
основе результатов исследований глубинного строения ледников. В ней рассмотрены
такие крупные климатические события, как окончание ледникового периода и
переход к голоцену, ранний и средний голоцен, похолодание античного времени,
средневековое потепление, малый ледниковый период и современная климатическая
эпоха.
Работа выполнена в Институте географии РАН. Автор благодарен В. М. Котлякову,
который стал редактором книги, а также ряду коллег, советами и помощью которых
он пользовался, – С. М. Архипову, В. Н. Голубеву, В. С. Загороднову, М. Б.
Дюргерову, М. Г. Гросвальду, О. Н. Соломиной, М. Г. Кунаховичу, Ю. Я. Мачерету,
Я. Д. Муравьеву и В. В. Поповнину. Особая благодарность адресуется Л. Г.
Томпсону (Университет штата Огайо), в тесном сотрудничестве с которым было
выполнено большинство исследований. Работы по этой проблеме проводились при
поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 04-05-64644,
07-05-00410), Программы N13 Президиума РАН, Международного научно-технического
центра (гранты KR-334, 2947).