Энергетическая оценка динамики осыпных аккумулятивных склонов верховийгорно-ледникового бассейна р. Актру | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 338.

Энергетическая оценка динамики осыпных аккумулятивных склонов верховийгорно-ледникового бассейна р. Актру

Рассматриваются особенности накопления энергетического потенциала и его реализация в динамике осыпного аккумулятивного склона. Данный подход позволяет рассчитать темпы денудации в различных природных комплексах, которые обеспечиваются одним или группой процессов, а также определить энергетическую устойчивость геоморфосистем и их реакцию на современные климатические изменения

Energy estimation of talus creep slopes of mountain glacier basin of the Aktru River headwaters.pdf В настоящее время разработано достаточное коли-динамики, связанной с колебаниями количества посту-чество методов и способов оценки современных про-пающей в систему энергии из окружающей среды.цессов рельефообразования. В основном все эти мето-ды сводятся к описанию морфометрических характери-Объект исследованиястик, скорости перемещения обломков горных породвниз по склону, иногда к описанию объёма созданныхГорно-ледниковый бассейн р. Актру находится вими форм. Получив довольно полные количественныеюго-восточной части Горного Алтая (Северо-Чуйскийхарактеристики динамики того или иного объекта, нехребет). Геоморфосистема верховья бассейна р. Актрувсегда возможно, используя их, сравнивать не толькопрактически полностью располагается в зоне высоко-темпы современного рельефообразования, но и работу,горного расчленения с высотами выше 2300 м. Четвер-произведённую одним и тем же процессом.тичное оледенение оказало большое воздействие наСопоставление современных экзогенных процессоввыработку форм современного рельефа бассейна; здесьвозможно при использовании одного «универсального»мы имеем «свежий», сильно расчленённый альпийскийпоказателя, который позволяет комплексно оцениватьрельеф высокогорного Алтая, где физическое выветри-эффективность рельефообразования и определить еёвание горных пород протекает особенно интенсивно. Всвязь с современными климатическими изменениями.формировании современного рельефа данной террито-Данный показатель характеризуется суммарным объё-рии наибольшее значение имеют быстро протекающиемом материала, перемещённого при развитии процесса,(мерзлотные, нивально-гляциальные и гравитацион-или формой рельефа, созданной в результате его дейст-ные) процессы. Примером их проявления могут слу-вия, что позволяет определить также удельную вели-жить склоны северной экспозиции с высотами болеечину объёма вещества, переработанного процессом на2700 м., где доминирующими являются нивально-единице площади территории. Кроме этого, данныйгляциальные процессы. Частые камнепады и обвалыпоказатель позволяет рассчитать темпы денудации введут к накоплению обломочного материала различнойразличных природных комплексах, которые обеспечи-размерности в виде конусов осыпей, у подножия кру-ваются одним или группой процессов, а также опреде-тых склонов [8. С. 115-143].лить энергетическую устойчивость рельефа и его от-Одной из особенностей в морфометрии горно-клик на современные климатические изменения.ледникового бассейна р. Актру является хорошо выра-Применение энергетического подхода к описаниюженная асимметрия склонов: где северные склоны бо-динамики процессов в геоморфосистемах в настоящеелее крутые (55-60º), а южные, наоборот, более пологиевремя не получило должного развития, если не считать(47-49º). В местах интенсивного развития конусов ак-решения частных вопросов изменения энергетическогокумуляций относительная высота бортов долиныбаланса взаимодействующих сил в почвогрунтах нар. Актру достигает 1200-1400 м, здесь наблюдаетсясклонах [1-5]. В пособии по динамической геоморфоло-большое количество снежников, а их таяние способст-гии [6] кратко характеризуется энергоперенос на по-вует значительному увлажнению правого склона. Кру-верхности Земли. К.С. Воскресенский [7] рассматривалтизна осыпных аккумулятивных склонов в долинеэнергетический подход, основанный на расчете суммар-р. Актру в среднем составляет 27-30º.ной энергии рельефа, которая складывается из потенци-Асимметричность бортов долины определяет харак-альной энергии рельефа и той части потока тепла втеристики прихода солнечного тепла на поверхностьгрунт, которая расходуется на криогенные процессы.склонов и, как следствие, обусловливает и параметрыВ настоящее время наблюдается значительный инте-оттаивания грунта осыпных аккумулятивных тел. По-рес к развитию методологии энергетического анализа.этому характеристики удельной энергетической эффек-Так, показано на конкретных фактических материалах,тивности процессов денудации на склонах разной экс-что измерение энергетической эффективности рельефо-позиции будут различаться.образующих процессов в количественных единицах -Одним из решающих факторов поступления энер-Джоулях - позволяет раскрыть не только суть самогогии в геосистему и её реализации при движении осып-процесса, но и даёт возможность сравнивать его с лю-ного материала является радиационный баланс на по-бым другим [7]. Такой подход даёт возможность сопос-верхности осыпного аккумулятивного склона. Именнотавления эффективности функционирования генетиче-от прихода солнечного тепла зависит мощность слоя,227ски разных систем, а также проследить изменение ихзадействованная в процессе перемещения обломковгорных пород, слагающих осыпное тело. Приход сол-поверхности осыпного аккумулятивного склона, °;нечной радиации на дневную поверхность осыпных0,5lsinα - высота центра тяжести над нулевым уровнем.аккумулятивных склонов достигает в долине р. АктруДля сравнения энергетических возможностей раз-1-1,3 кал/см2 мин (или 41,868-54,428 кДж/м2 в мин).личных геоморфологических систем удобно восполь-Суммарная солнечная радиация составляетзоваться величиной удельного энергетического потен-99,26 ккал/см2 в год (или 4155,82·103 кДж/м2 в год).циала Еуд, равной энергетическому потенциалу, прихо-Однако общая загороженность горизонта в долинахдящемуся на 1 м2 поверхности системы [7. С. 183]:снижает инсоляцию. К тому же она уменьшается из-заEуд = E/S. (2)большой облачности во время дождей. Поэтому дляЭта зависимость выражает вклад различных при-высокогорья характерно чередование дней с больши-родных факторов в энергетику геоморфосистем: парами и малыми суммами радиации, а следовательно, иметры l (длина склона) и α (угол наклона) учитываютдней с повышенными и пониженными температурами,морфометрию и морфологию системы, параметр ρ свя-что не может не сказываться на процессах движениязан с вещественным составом пород деятельного слоя,деятельного слоя осыпи. Граница деятельного слоя впараметр h определяется совокупностью условий рель-районе исследования располагается на определённойефа и климата в данном районе.глубине, где проходит изотерма 0° для середины ию-Потенциальная энергия, накопленная конусом акку-ля. В геосистеме бассейна р. Актру величина деятель-муляции, расходуется в процессе движения деятельногоного слоя колеблется от нескольких сантиметров вслоя осыпи. Трансформацию потенциальной энергии взоне ледников до двух метров на более освещенныхкинетическую можно выразить через коэффициент реали-склонах и во внеледниковой зоне.зации энергетического потенциала (Кр) [7. С. 184]:Энергетические характеристики динамики осыпныхКр = V/l, (3)аккумулятивных склонов рассматривались у осыпей,где V - скорость перемещения материала; l - длинанаходящихся на склонах вершины Караташ (юго-склона. Поскольку расход энергии во время действиязападная экспозиция), Кызылташ (северо-западная экс-процесса не может быть больше энергетического по-позиция), хребта Передового (юго-восточная экспози-тенциала, то величина коэффициента реализации все-ция). Данные аккумулятивные тела имеют примерногда меньше единицы.одинаковые морфометрические и морфологическиеПоказателем энергетической эффективности про-характеристики и являются наиболее репрезентатив-цессов может служить максимально полезная работаными осыпями для своего склона. Движение материала(А), произведённая в процессе движения материала,осыпного аккумулятивного склона в основном наблю-слагающего осыпной аккумулятивный склон, и удель-дается в тёплый период времени, поэтому динамиканая работа (Ауд), приходящаяся на 1м2 поверхностиосыпей рассчитывается в сезонном цикле их развития.осыпного тела. Данный показатель складывается изпроизведения величины накопленной потенциальнойМетодика исследованияэнергии (Е, Еуд) и коэффициента ее реализации (Кр) [7.С. 185]:Для оценки энергетической эффективности процес-А = ЕКр. (4)сов движения тела осыпей использовались методы,Ауд = ЕудКр. (5)предложенные К.С. Воскресенским [7. С. 183]. Акку-Максимально полезная удельная работа (Ауд) явля-мулятивные тела в геосистеме горно-ледникового бас-ется показателем, которым можно оценить энергетикусейна р. Актру рассматриваются как открытые систе-любого процесса, протекающего в рассматриваемоймы, энергетические возможности которых определяют-геоморфосистеме. Величина этого показателя будется соотношением между энергетическим потенциаломвозрастать в зависимости от интенсивности протекаю-и коэффициентом его реализации.щего процесса.Для того чтобы рассчитать потенциальную энергию, накопленную конусом аккумуляции (Е), восполь-Результаты исследованиязуемся следующей формулой [7. С. 183]:E = ρghS0,5lsinα, (1)На основе данных, полученных в результате экспеди-где ρ - средняя плотность пород, слагающих осыпнойционных исследований динамики осыпных аккумулятив-аккумулятивный склон, кг/м3; g - ускорение силы тя-ных склонов в горно-ледниковом бассейне р. Актру, пожести, м/с2; h - мощность деятельного слоя, м; S -формулам 1-5 были определены энергетические характе-площадь поверхности, м2; l - длина, м; α - угол наклонаристики осыпей, которые представлены в таблице.Энергетические характеристики динамики осыпных аккумулятивных склонов горно-ледникового бассейна р. Актру№ осыпиЕ, кДжЕуд, кДж/м2КрА, кДжАуд, кДж/м2115,6-106954,140,00578·1034,771222,6-1061287,20,011248,6·10314,16319,54-10610580,016312,64·10316,93Примечание. № 1 - осыпи склона г. Караташ; № 2 - осыпи склона г. Кызылташ; № 3 - осыпи склона хр. Передовой.В ходе оценки также рассматривался ряд факторов,1) характером растительного покрова деятельного слоя;которые влияют на приход энергии извне в систему.2) глубиной прохождения изотермы июля 0° и тре-Эти факторы представлены:нием на этой границе;2283))величиной угла внутреннего трения и сцеплениявследствие чего и значение Ауд самое минимальное из грунта [6. С. 44-46];рассматриваемых геосистем.4))воздействием внешних факторов по отношению кПредложенная методика расчёта энергии динамики геосистеме экзогенных агентов, влияющих на балансосыпных аккумулятивных склонов позволила количе-вещества на его границах [7. С. 184].ственно оценить работу, совершаемую в ходе движе-Полученные данные свидетельствуют о том, что наи-ния материала по склону. Результаты расчётов энерге-больший запас Е и Еуд соответствует осыпям № 2, которыетической эффективности для осыпей, находящихся нанаходятся на склоне северо-западной экспозиции, так каксклонах разных экспозиций, показывают, что каждомуна них приходится более значительная доля теплового по-аккумулятивному телу соответствует определённоетока в течение дня, чем на склоны, которые в светлое времязначение Ауд. Сравнивая значения Ауд, мы можем оха-суток большую часть времени находятся в тени.рактеризовать степень реализации энергии накоплен-Основным параметром реализации Еуд служит дви-ной системой: чем больше значение этого показателяжение материала осыпи. У осыпей № 1, располагаю-при максимальном значении накопленной потенциаль-щихся в зоне на склоне вершины Караташ, отмечаетсяной энергии, тем, с позиции энергетического подхода,весьма незначительное движение обломков горныхэффективнее протекает данный процесс.пород - до нескольких десятков сантиметров в год. НаДанный показатель также характеризует энергети-противоположном склоне № 2 (Кызылташ) скоростьческую устойчивость рельефа. Под энергетическойдвижения обломков составляет до нескольких метров вустойчивостью мы понимаем степень реализации гео-год. Причем максимальные скорости движения отме-системой накопленного энергетического потенциала.чаются на тех осыпях, которые сложены в основномИными словами, чем выше значение Ауд при данноммелкообломочным материалом, а иногда случаютсязначении Еуд, тем система более устойчива, и наоборот,достаточно сильные подвижки материала, которыечем меньше значение Ауд при данном значении Еуд, темпринимают характер селевых потоков. Максимальныесистема, в энергетическом плане, менее устойчива.значения Кр, характерные для осыпей №3 хр. Передо-Применение предлагаемого подхода позволяет рас-вой, у которых отмечаются более высокие скоростикрыть динамику современных экзогенных процессов,движения материала (2,5 м/год), слагающего осыпнойпрогнозировать поведение той или иной геоморфоси-аккумулятивный склон. Поэтому и Ауд отличается бо-стемы в настоящее время и оценить влияние климати-лее высокими значениями, т.к. затраты энергии на пре-ческих колебаний на развитие процессов современногоодоление внутренних сил (трение и сцепление) мень-рельефообразования.ше, чем у осыпей противоположных склонов (№ 1 иАвтор выражает благодарность за помощь в прове-№ 2). У осыпного склона №1 г. Караташ скорость дви-дении исследований Ю.К. Нарожному и С.Н. Сухано-жения и мощность слоя осыпного материала невелики,ву.

Ключевые слова

динамика экзогенных процессов, энергетическая устойчивость рельефа, аккумулятивные склоны, exogenic processes, energy of the relief, relief dynamics, energy stability

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Кузнецов Александр СергеевичИнститут мониторинга климатических и экологических систем СО РАНаспирант лаборатории самоорганизации геосистемkas.sgs@mail.ru
Невидимова Ольга ГеннадьевнаИнститут климатических и экологических систем СО РАНмладший научный сотрудник лаборатории Самоорганизации геосистемolga-nevidimova@mail.ru
Всего: 2

Ссылки

Симонов Ю.Г. Анализ геоморфологических систем // Актуальные проблемы теоретической и прикладной геоморфологии. М.: Моск. фил. ВГО СССР, 1976. С. 69-93.
Симонов Ю.Г., Болысов С.И. Методы геоморфологических исследований: Методология. М.: Аспект-Пресс, 2002. 190 с.
Тимофеев Д.А. Поверхности выравнивания суши. М.: Наука, 1979. 270 с.
Тимофеев Д.А. От Дэвиса до наших дней: чему учит история геоморфологии // Геоморфология. 2002. № 2. С. 3-9.
Динамическая геоморфология / Под ред. Г.С. Ананьева и др. М.: Изд-во МГУ, 1992. 448 с.
Поздняков А.В. Динамическое равновесие в рельефообразовании. М.: Наука, 1988. 207 с.
Воскресенский К.С. Современные рельефообразующие процессы на равнинах Севера России / Науч. ред. и предисл. проф. Ю.Г. Симонов. М.: Изд-во МГУ, 2001. 262 с.
Титова З.А., Петкевич М.В. // Гляциология Алтая. 1964. Вып. 3. С. 115-143.
 Энергетическая оценка динамики осыпных аккумулятивных склонов верховийгорно-ледникового бассейна р. Актру | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 338.

Энергетическая оценка динамики осыпных аккумулятивных склонов верховийгорно-ледникового бассейна р. Актру | Вестн. Том. гос. ун-та. 2010. № 338.

Полнотекстовая версия