Л.И.Дубровин

Оцифровка и корректура: И.В.Капустин

Берега шириной в сотни километров

Это пространство шельфовый ледник захватывал более 30 лет. Известны и другие случаи крупных разрушений ледяных берегов на побережье Восточной Антарктиды, которые произошли в 60-х годах. Именно тогда почти полностью разрушился 100-километровый язык шельфового ледника Беллинсгаузена и исчез полуостров Челюскинцев в районе шельфового ледника Западного.
В последующие годы эти шельфовые ледники снова стали выдвигаться в море.
Крупные перемещения береговой линии произошли в 1986 г. В середине южнополярной зимы этого года, в июне, снимки, сделанные с искусственных спутников Земли, показали, что край шельфового ледника Фильхнера, который выдвигался в море со скоростью 1,5 - 2 км/год, почти на всем его протяжении обломился.
В результате этого ледяной берег на участке длиной более 230 км отступил к югу, в сторону материка, на 60 - 80 км. Обломившаяся часть шельфового ледника площадью более 13 тыс. км' раскололась на три части. Гигантские айсберги размерами примерно 65X65, 60X80 и 80Х90 км вначале оставались вблизи вновь образовавшегося ледяного берега, уплыв от него километров на сорок.
На одном из этих айсбергов оказалась советская экспедиционная сезонная база Дружная, созданная на краю шельфового ледника Фильхнера в конце 1975 г. Эта база использовалась для проведения геолого-геофизических и картографических работ на обширных пространствах, которые занимали шельфовые ледники Фильхнера и Ронне, в окружающих их горных районах и прилегающих акваториях моря Уэдделла.
В летнее время на ней находилось более 150 человек. В их распоряжении были самолеты, вертолет, наземный гусеничный транспорт, различное современное научное оборудование. На базе был создан аэродром, построена достаточно мощная электростанция, имелась радиостанция.
Разлом края шельфового ледника Фильхнера нарушил планы Советской антарктической экспедиции. Для продолжения работ в этом районе пришлось искать подходящее место и создавать новую экспедиционную базу.
На айсбергах оказались и располагавшиеся в данном районе аргентинские станции Хенераль-Бельграно и Элсуэрт, а также английская станция Шеклтон, которые были созданы во время подготовки к Международному геофизическому году в 1955 - 1957 гг.
Анализ карт, составленных в разное время, а также полученной за последние десятилетия спутниковой информации показал, что Антарктида все время изменяет свои очертания, особенно на участках плавающих ледяных берегов.
В ХХ в. на значительной части побережья Антарктического материка береговая линия перемещалась на расстояние около 50 км. В некоторых местах размах ее колебаний составлял 100 км и более. Таким образом, облом краевых частей шельфовых ледников Эймери и Фильхнера для ученых неожиданностью не был. Это явление вполне закономерно и неизбежно.
Все, что находится на поверхности и в толще антарктического покрова, рано или поздно окажется в океане. Отсюда следует, что создавать какие-либо капитальные сооружения, рассчитанные на длительный срок службы, в краевой зоне шельфовых ледников, т. е. на плавающих ледяных берегах, бессмысленно. Здесь можно обосноваться только на какой-то .определенный, ограниченный срок.
Возникает весьма существенный вопрос: как же определить этот срок? Как спрогнозировать темпы развития плавающего ледяного берега и определить время и характер его разлома? Задача эта нелегкая, однако предпосылки для ее решения имеются. Они заложены в результатах исследований ледяных берегов, которые уже многие годы ведутся в ААНИИ.
По-видимому, крупные обломы плавающих ледяных берегов имеют хорошо выраженный периодический характер. Массив льда по мере выдвижения в море все в большей и большей степени испытывает динамическое воздействие океана и, достигнув наконец каких-то критических размеров, разрушается. Периодичность таких разрушений у каждого участка плавающих ледяных берегов, вероятно, своя и зависит от ряда местных особенностей.
Если ее выявить, можно будет предсказать и время возможного разрушения берега. Рассчитать, когда выдвинувшийся в океан ледник достигнет критических размеров, сравнительно просто, так как он перемещается почти с постоянной скоростью.
Сложнее установить время его разрушения под воздействием океана.
Шельфовые ледники периодически поднимаются и опускаются в результате приливных колебаний уровня моря, испытывают воздействие течений, ветра, изгибаются на длиннопериодных волнах, которые почти беспрепятственно достигают антарктического побережья, несмотря на то что оно почти в течение всего года окружено широким поясом дрейфующих льдов.
Главной причиной разрушения плавающих ледяных берегов являются, по-видимому, длиннопериодные барические волны, возникающие при прохождении глубоких циклонов.
Крупные разрушения берегов (не только плавающих, но и скально-ледяных) могут вызвать и цунами, но у побережья Антарктиды они практически не наблюдаются.
Что касается шельфового ледника Фильхнера, то в 1947 г. его край находился на 75 км южнее, чем в момент облома, произошедшего в 1986 г. Известно, что ранее край этого ледника фиксировали на 35 - 40 км севернее, чем в 1986 г. Таким образом, береговая линия в этом районе в нашем столетии перемещалась с севера на юг и обратно на 110 - 120 нм.
Учитывая, что край шельфового ледника Фильхнера выдвигается в море со скоростью 1,5 - 2 км/год, нетрудно подсчитать, что полный цикл его выдвижения и облома составляет 50 - 60 лет. Для того чтобы край ледника достиг наиболее северного своего' 'положения, он должен был двигаться еще лет пятнадцать - двадцать.
Лед тает прн температуре ниже 0'С. Участки скальноледяных берегов подвергаются динамическому воздействию океана в значительно меньшей степени, поэтому в их формировании и развитии важное значение имеет тепловое взаимодействие края ледника с океаном. Основной особенностью этого взаимодействия, как показали наблюдения, является то, что теплообмен и фазовые превращения в зоне контакта морской воды со льдом происходят, как правило, при отрицательных температурах прибрежных вод, омывающих ледяной берег.
Даже в летне-осенний период, когда пояс дрейфующих льдов достигает своих наименьших размеров, а на некоторых участках побережья исчезает совсем, температура воды у ледяных берегов не поднимается выше 0 'С.
Температура поверхностных вод у ббльшей части побережья в этот период ниже - 1 'С, и только у северной оконечности Антарктического полуострова, западной части шельфового ледника Росса и некоторых участков побережья Восточной Антарктиды она изменяется от - 1 до 0 'С. Несмотря на это, прибрежные воды оказывают отепляющее влияние на край ледникового покрова и, более того, вызывают его таяние.
Откуда же берется энергия на фазовые превращения? Из школьного курса физики известно, что для того чтобы расплавить 1 г льда, необходимо затратить 80 кал. Так почему же при температуре - 1 'С вода не только не замерзает, но даже способствует таянию льда?
Оказывается, дело в том, что вода эта - морская, соленая. Соленость воды у побережья Антарктиды составляет около 34 /oo, поэтому и замерзает она не при 0 'С, а при - 1,85 'С. Если в воду с такой соленостью и температурой - 1 'С опустить кусок пресноводного глетчерного льда в герметичной упаковке (например, в полиэтиленовом мешке), он таять не будет.
А если опустить его в ту же воду без упаковки, он начнет таять, вернее, растворяться. В сущности, с этим же явлением мы сталкиваемся, когда в морозную погоду идем по тротуару, посыпанному солью, и, проклиная дворников, месим ногами ледяную кашу.
Запас энергии, расходуемой на фазовые превращения, определяется разностью температуры замерзания воды при той солености, которую она имеет, и фактической температурой. Эта разность называется тепловым потенциалом морской воды. Исследования показали, что в летнее время у побережья Антарктиды значения теплового потенциала морской ёоды колеблются от - 0,33 до 1,33 'С. По данным наблюдений, сп проводившихся у Мирного и Молодежной, большую часть года тепловой потенциал морской воды равен 0 'С и только в течение трех месяцев (с середины декабря по начало марта) имеет положительные значения. Своего максимума, 0,75- 0,81 'С, он достигает в январе.
Таким образом, несмотря на постоянно сохраняющиеся в летнее время отрицательные температуры, в морской воде все же появляется тепловая энергия, которая и обусловливает таяние ледяного берега в этот период. Расчеты показывают, что за год в результате теплового оздействия прибрежных вод ледяной берег отступает на 3 - 8 м. Объем льда, стаявшего за это время с вертикальной поверхности ледяных берегов по всему антарктическому побережью, оценивается в 10 - 30 км.
В некоторых местах побережья, где подводная часть берегового ледяного обрыва сложена пористой снежнофирновой толщей, морская вода проникает в глубь ледников, просачиваясь по трещинам и порам. Такое явление автор обнаружил на шельфовом леднике Лазарева в 1960 г. во время зимовки на станции Лазарев.
При бурении этого ледника на расстоянии 1,3 км от берега на глубине 42 м был обнаружен рассол, температура которого составляла - 3,6 'С, а соленость - более 176 %о. Образовался этот рассол следующим образом. Морская вода с соленостью 34%p и температурой около - 1,85 'С, просачиваясь в толщу ледника и удаляясь от его края, попадала в слои с более низкой температурой.
Часть ее превращалась в лед, а часть приобретала ббльшую соленость, образуя рассол. При этом выделялись кристаллы так называемых криогидратов (чистых солей). Такие рассолы впоследствии были обнаружены на различных участках антарктического побережья.
Оценивая это явление с практической точки зрения, можно сказать, что на побережье Антарктиды, особенно в толще плавающих ледяных берегов, скрыты запасы рассолов с большой концентрацией солей, а также есть слой криогидратов, которые в будущем человечество, по-видимому, сможет использовать как сырье для различного вида химических производств. В толще ледников работает своя природная лаборатория, в которой происходят вымораживание морской воды и дифференциация вход ящих в ее состав солей.
Запасы этого сырья могут быть весьма значительными. Зона опасных неожиданностей. Суровы и неприступны ледяные берега Антарктиды. Почти везде это отвесные ледяные обрывы, высоко поднимающиеся над уровнем моря.
Издавна их справедливо называют ледяными барьерами. Впервые это название появилось более 150 лет тому назад, когда корабли английской экспедиции Дж. Росса вплотную подошли к шельфовому леднику, названному впоследствии именем начальника этой экспедиции. Невиданное, поражающее своей грандиозностью творение антарктической природы предстало перед английскими мореплавателями, когда на двух парусных кораблях "Эребус" и "Террор" они приблизились к самому крупному на Земле шельфовому леднику. С востока на запад тянулась отвесная белая ледяная стена высотой 25 - 30 м, преградившая путь на юг.
Эту стену английские моряки и назвали барьером, преодолеть который они так и не смогли. Пять суток плыли корабли Росса вдоль ледяного барьера, и только с высокой мачты корабля можно было видеть, что за этой стеной простирается ровная, заснеженная однообразная равнина величайшего шельфового ледника.
Найти место для безопасного подхода и разгрузки экспедиционных кораблей на побережье Антарктиды непросто. А ведь именно безопасный подход - необходимое условие для создания и снабжения научных станций или крупных полевых баз. Правда, в последнее время на помощь морякам приходят авиаторы. Они доставляют грузы с корабля на станции вертолетами, для которых характер берега не имеет особого значения.
Этим способом уже много лет снабжается станция Ленинградская на Берегу Отса. С помощью вертолетов построена и снабжается станция Русская, созданная на побережье Земли Мэри Бэрд. Однако такие большие станции, как Мирный и Молодежная, куда ежегодно завозятся тысячи тонн груза, среди которого немало крупногабаритных машин, с помощью вертолетов полностью не снабдить.
Зачастую разгрузка экспедиционных судов осуществляется через припай. В период максимального развития, в сентябре - октябре, его площадь достигает 0,5 млн. км . К концу лета припай разрушается, сохраняясь лишь в некоторых бухтах и заливах, а также между островами. Площадь участков, сохранившихся до начала следующего сезона ледообразования, составляет 0,1 млн. км . Иногда на таких участках формируется многолетний припай, который при благоприятных условиях с течением времени может превратиться в шельфовый ледник или же в какой-то период взламывается и уносится в море.
Так, многолетний припай толщиной почти 30 м, около 40 лет наблюдавшийся в Ленинградском заливе на Берегу Принцессы Астрид у станции Лазарев, разрушился в середине 60-х годов. Ширина однолетнего припая у антарктического побережья колеблется от одного-двух до нескольких десятков километров. Например, в районе Мирного к концу зимы кромка припая отодвигается от берега на 25 - 30 км, у Молодежной - на 70 - 80, а в некоторые годы - даже на 100 км.
Толщина однолетнего припая к концу зимы составляет 90 - 200 см, в зависимости от района побережья. В зоне контакта припая с ледяным берегом и на самом берегу обычно есть трещины. Неопытный глаз может их не заметить, а если и заметит, то не всегда оценит их реальную опасность. Дело в том, что эти трещины замаскированы снежными мостами, возникающими вследствие частых метелей и почти непрекращающихся поземок. Хорошо заметны только наиболее динамичные приливные трещины, которые тянутся вдоль скально-ледяных берегов. Края этих трещин непрерывно перемещаются относительно друг друга в соответствии с колебаниями уровня моря в результате прилива и отлива, и поэтому метели и поземки замаскировывать их не успевают.
У плавающих ледяных берегов, где и припай и берег при приливных колебаниях перемещаются одинаково, образуются волновые трещины. Объясняется это тем, что под воздействием волн зыби, достигающих берегов Антарктиды даже в период наибольшего развития пояса дрейфующих льдов, край плавающего ледяного берега и край припая ведут себя по-разному. Припай изгибается на волнах зыби и колеблется с такой же, как у них амплитудой, а значительно более мощный ледяной берег практически остается неподвижным. И хотя высота волн зыби у берегов Антарктиды в период существования припая невелика и составляет всего лишь несколько сантиметров, для возникновения прибрежной волновой трещины этого вполне достаточно.
Зимой на многих участках побережья у ледяного барьера на припае образуются снежинки, по которым можно подняться на берег с морского льда, пересекая волновые трещины.
Сами по себе эти трещины не опасны, но, как правило, они образуются в снежных мостах, прикрывающих довольно обширные полости между снежинками и барьерами. Если снежный мост недостаточно прочен, он может сыграть коварную роль перекрытия над охотничьей ловушкой.
Вблизи береговых обрывов ледниковый покров нередко разбит трещинами. Они также обычно скрыты снежными мостами, и увидеть их зачастую невозможно, а они представляют собой серьезную опасность.
Участки берега, где ледниковый покров практически неподвижен, чередуются с такими участками, на которых в течение суток он выдвигается на десятки сантиметров, а то и на метры. Выдвигающийся край прибрежного ледника давит на припай, который вследствие этого также выдвигается в море. Поскольку скорости выдвижения ледникового покрова на соседних участках различны, в припае образуются трещины разрыва.
Там, где на пути выталкиваемого припая встречаются препятствия в виде островов или стоящих на мели айсбергов, припай наползает на берега, образуя своеобразную гофрированную поверхность. Это хорошо видно в районе Мирного, где на пути движения припая стоят острова Хасуэлл. Восточнее научного поселка в море с большой скоростью выдвигается выводной ледник Хелен.
В результате этого на рейде Мирного каждый год образуется система трещин, которые вначале возникают только у островов, а затем распространяются в юго-западном направлении, где и выклиниваются, не доходя до берега.
У островов они, естественно, шире и к тому же замаскированы предательскими снежными мостами. Критерием оценки ледяных берегов с точки зрения хозяйственного освоения является их доступность со стороны моря для подхода и разгрузки судов, а также с воздуха для посадки самолетов и вертолетов.
Кроме того, следует учитывать возможность создания дорог, ведущих от берега к станциям или полевым экспедиционным базам, а также строительства на прибрежных участках различного рода инженерных сооружений. В этом отношении ледяные берега могут быть подразделены на четыре категории:
1) пригодные для освоения в естественном виде без каких-либо подготовительных инженерно-гляциологических мероприятий;
2) пригодные для освоения после осуществления незначительных инженерно-гляциологических мероприятий (с экспедиционными средствами);
3) пригодные для освоения после проведения крупных специальных инженерно-гляциологических мероприятий, которые могут выполнить только специальные отряды, использующие специальное оборудование и соответствующие механизмы;
4) совершенно непригодные для освоения. К первой категории относятся участки скально-ледяных берегов с высотой ледяного барьера до 10 м, достаточными глубинами у ледяной стенки и отсутствием опасных трещин в прибрежной части ледникового покрова.
Скорости движения прибрежного ледникового покрова на этих участках небольшие и процесс термоабразии выражен слабо. Именно такие участки берега есть в районе Молодежной. Это причал # 1 в бухте Опасной и край ледникового покрова в бухте Сибирячка.
К данной категории относятся и края шельфовых ледников небольшой мощности, т. е. плавающие ледяные берега термоабразионного типа. Однако, с точки зрения хозяйственного освоения, э;и участки менее надежны, поэтому рассчитывать на длительное их использование нельзя.
Более часто по сравнению с ледяными берегами, относящимися к первой категории, на побережье Антарктиды встречаются ледяные берега второй категории. Это берега высотой более 10 м с трещинами на ледниковой поверхности и другими недостатками, от которых можно избавиться экспедиционными средствами (например, высоту ледяного барьера понижают с помощью бульдозеров, а трещины заполняют снегом или льдом и т. д.), а также преимущественно низкие (до 15 м) ледяные барьеры шельфовых ледников и скальноледяных берегов.
Еще шире распространены ледяные берега третьей категории, которые подготовить для хозяйственного освоения экспедиционными средствами не представляется возможным.
К ним относится 66льшая часть ледяных барьеров крупных шельфовых ледников, возвышающихся над морем более чем на 20 м, а также высокие ледяные обрывы скально-ледяных берегов.
К четвертой категории относятся берега, на которых имеются ледоломы, выходы выводных ледников и т. д. Они также достаточно широко распространены на побережье Антарктиды. Никакие современные инженерно-гляциологические мероприятия не могут привести берега этой категории в такое состояние, чтобы их можно было использовать в хозяйственных целях.