Снег и лед планеты

Н. И. Осокин

Около половины населения Земли видело снег только по телевизору, а лед только в холодильнике. Однако природные льды на земной поверхности и в верхних слоях земной коры занимают площадь 72,4 млн. км2, что составляет 14,2% площади планеты и более половины поверхности суши. Запасы льдов на Земле составляют более 30 млн. км3 почти две трети объема пресных вод на планете, что равно стоку всех рек земного шара за 700 лет. В разные годы площадь, покрытая снегом и льдами, изменяется от 53,6 до 91,2 млн. км2, абсолютный максимум в последние годы достигал 99,2 млн. км2 Но если к этим цифрам прибавить еще площадь распространения айсбергов и разреженных льдин, то общая площадь распространения льда на Земле окажется равной 100 млн. км2 (19,6% земной поверхности) с ежегодными колебаниями от 81 до 119 млн. км2 Подавляющую массу наземных льдов образуют ледники и ледниковые покровы. В современную эпоху в них сосредоточено около 99% всей массы льда, что почти в 32 раза больше массы поверхности вод суши. Средняя толщина ледников составляет около 1,7 км, а максимальная из измеренных превышает 4 км. Суммарный сток льда в 14 раз меньше речного, несмотря на то, что масса ледников в 20 тыс. раз больше массы речных вод. Это объясняется очень малой скоростью течения льда в сотни раз меньшей, чем у воды. Большая часть современного оледенения располагается в Антарктиде, его площадь 13 979 тыс. км2, объем 23 296 тыс. км3 Площадь оледенения в Северной Америке с Гренландией -2077 тыс. км2, а объем 2432 тыс. км3 В Евразии площадь оледенения -229 тыс. км2, объем 37 тыс. км3 В Южной Америке площадь 32 тыс. км2, объем 12,7 тыс. км3 В Африке площадь 20 км2, объем 6 км3 Снега и льды играли важную роль в эволюции Земли и, являясь продуктом климата, сами всегда оказывали существенное влияние на климат. Так, гренландский ледниковый покров, занимающий площадь около 1,8 млн. км2 и имеющий длину около 2 тыс. км, может разрушать циклоны средних размеров. А благодаря этому ледниковому покрову и Восточно-Гренландскому холодному течению Исландский минимум атмосферного давления существует круглогодично, тогда как другой известный минимум Алеутский, расположенный вдали от ледниковых покровов, носит сезонный характер. Наибольшее воздействие на климат оказывает антарктический ледниковой покров

Здесь формируется постоянная область повышенного давления. Огромный ледяной материк это главная причина того, что южное полушарие Земли на 2,2° холоднее северного. Высокая отражательная способность (альбедо) снежно-ледовых поверхностей перестраивает радиационный баланс системы Земля атмосфера. По сравнению со средним альбедо земной поверхности отраженная в космос солнечная радиация увеличена над материковыми ледниковыми покровами в 3,5 раза. Чистый и сухой снежный покров отражает около 95% коротковолновой радиации. Поглощение солнечной радиации из-за высокого альбедо снежного покрова уменьшается в целом для всей планеты на 4%. В механизме возникновения и деградации оледенений роль снежного покрова очень велика. Любое продолжительное глобальное похолодание приводит к росту площадей и продолжительности залегания снежного покрова и тем самым увеличивает глобальное альбедо и способствует дальнейшему похолоданию. И наоборот, если произойдет сокращение снежного покрова на Земле, глобальное альбедо уменьшится, вызывая еще большее потепление. Интерес к природным льдам возник очень давно. Атмосферный лед, снежные лавины, ледники упоминаются еще у Аристотеля, Страбона и многих других античных историков и географов. Первым научным сочинением по гляциологии была книга О. Соссюра Путешествие в Альпы , изданная в 1779 г., в которой уже рассматривалось и движение льда, и падение снежных лавин. С начала XX века формируются отдельные отрасли гляциологии. Во все времена главное внимание гляциологии сосредоточивалось на ледниках самых крупных снежно-ледовых образованиях. Наряду с ледниковедением более 100 лет назад в России зарождается снеговедение. Основы его были заложены крупным российским ученым А. И. Воейковым, указавшим на большую климатообразующую роль снежного покрова. В XIX в. в связи со строительством железных дорог в России исследовалась проблема снежных заносов, а позднее Н. Е. Жуковский разработал теорию метелей. В 50-е гг. ГД. Рихтер предложил районирование СССР по режиму снежного покрова как научную основу снежных мелиораций. Исследования снежных лавин начались в XIX в. в Альпах. В 30-е гг. в альпийских странах разрабатываются первые методы прогноза лавин и организуются службы защиты от них. В эти же годы создается служба защиты от лавин на комбинате Апатит в Хибинах, разрабатывается теория движения лавин, измеряется сила воздействия лавин на сооружения. Начало изучения морских льдов связано с именами С. О. Макарова, А. Н. Крылова и Н. Н. Зубова. Основные исследования ведутся в Арктическом бассейне.

В 50-е гг. разрабатывается теория сжатия льдов, изучается влияние условий образования льда на его прочность, выясняются взаимосвязи океана, атмосферы и морских льдов в Арктике и Антарктике. Сведения о замерзании и вскрытии рек в России собирались еще в прошлом столетии. В начале XX в, разработаны теоретические основы образования речных заторов и других особенностей ледового режима рек. Позднее изучаются ледяной покров и ледовый режим рек и водохранилищ в связи с созданием различных гидротехнических сооружений. Интерес к подземным льдам возник давно. Еще в XVIII в., после того как на севере Сибири нашли остатки мамонтов, стали вести наблюдения за погребенными льдами, а в конце XIX в. после исследования Э. Толля возникла снежно-ледниковая гипотеза происхождения подземных льдов. За последние 20 лет изучены процессы формирования льда в земной коре, условия залегания, строения и распространения. В последние десятилетия особенно возрастает значение снега и льда в природе и хозяйстве многих территорий земного шара и, прежде всего северных стран России, Канады и США. Хозяйственное освоение высокогорных и полярных районов приводит к обострению стихийных нивально-гляциальных процессов и заставляет изучать законы их развития. Прогнозы изменения природной среды, как в прошлом, так и в будущем невозможны без знаний, относящихся к снегу и льду. Этими вопросами и занимается гляциология. Гляциология наука о природных системах, свойства и динамика которых определяются в основном льдом. Объекты ее исследования это атмосферный лед, снежный покров гор и равнин, покровные и горные ледники, морские и пресные водоемы, подземные льды и наледи. В пределах планеты в целом все эти снежно-ледовые явления образуют гляциосферу, представляющую собой самостоятельную часть планетарной системы атмосфера океан оледенение. Гляциосфера обладает важными специфическими свойствами. Ей свойственно наличие воды в твердой фазе, замедленный массообмен, высокая отражательная способность, огромные затраты тепла на фазовые переходы, особый механизм воздействия на сушу и земную кору. В отличие от других земных оболочек сфера снега и льда весьма изменчива. Гляциосфера играет огромную роль в эволюции Земли. Она в значительной мере определяет современную широтную зональность, усиливает межширотный обмен воздушных масс, влияет на уровень Мирового океана. Распространение на Земле природных льдов. Вид льда Площад, млн км2 Среднее время жизни, годы Доля площади % Ледники и ледниковые покровы 16 10 000 11 (суши) Подземные льды 32 30 - 75 22 (суши) Морские льды 26 1 7 (океана) Снежный покров 72 0,3 - 0,5 14 (планеты) Айсберги 63 3 19 (океана)