№23-27-00050 "Реконструкция ледникового комплекса Эльбруса с середины XVI века и его прогноз до конца ХХI века"

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер: 23-27-00050

Название: Реконструкция ледникового комплекса Эльбруса с середины XVI века и его прогноз до конца ХХI века

Руководитель: Рыбак Олег Олегович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных проблем Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ

2023 - 2024

Конкурс: Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора: 07 - Науки о Земле, 07-703 - Гляциология

Ключевые слова: Горный ледник, ледниковый сток, математическая модель, прогноз, Эльбрус, Кавказ, климат, палеоклимат, палеореконструкции

Код ГРНТИ: 37.29.00


Подробности об исследованиях и ожидаемых результатах

Ледниковый комплекс Эльбруса насчитывает 16 главных ледников, общее число составляет 23 ледника. Объем оледенения Эльбруса составлял в 2017 г. 5,03 ± 0,85 куб. км, 3, 68% которого находится ниже 4000 м н у.м. со средней толщиной снежно-ледовой толщи 44,6 ± 7,3 м (рис. 1 и 2). Площадь оледенения сократилась на 10,8% с 1997 по 2017 г.: с 125,76 ± 0,65 кв. км до 112,20± 0,58 кв. км. Баланс массы ледников Эльбруса сокращался на 0,55 ± 0,04 м в.э./год за рассматриваемый период, что в три раза быстрее, чем в 1957-1997 г. Ледники в восточном секторе Эльбруса сокращаются с большей скоростью: 0,83 м в.э./год, в южном на 0,54 м в.э./год. Площадь оледенения Эльбруса с 1997 по 2017 гг. сократилась на 10,8%, а объем льда на 22,8%. Естественно ожидать, что общая тенденция деградации оледенения сохранится в дальнейшем: к концу XXI в. по данным расчетов климатической модели ГГО по среднему сценарию (RCP4.5) оледенение Кавказа сократится на 585 кв. км (76,5%), а ледниковый сток уменьшится на 74–80%.

Проект предполагает проведение математического моделирования эволюции оледенения Эльбруса и построение его вероятных проекции в будущее. Мы планируем применить комплексный подход к оценке эволюционных характеристик ледникового комплекса с использованием дендрохронологических и дендроклиматических данных, данных бурения ледово-фирновой толщи на склонах Эльбруса и иных косвенных данных. В ходе проекта мы ожидаем получить следующие результаты:

1. Будут собраны, проанализированы и адаптированы для применения в численных экспериментах имеющиеся исторические данные о конфигурации ледников и климате Эльбруса, а также дополнительные данные о конфигурации ледников Эльбруса. Этот комплекс исторических данных позволит восстановить климатическую историю региона и может быть применен в различных исследованиях: экономических, социальных, исторических.
2. С помощью трехмерной термомеханической модели и глобально гляциологической модели GloGEMflow будут получены оценки баланса массы, объема, толщины, конфигурации ледникового комплекса Эльбруса за период с середины XVI в. до начала XXI вв. Подробные модельные реконструкции позволят полностью восстановить эволюционную картину оледенения Эльбруса в зависимости от изменений регионального климата, начиная с Малого ледникового периода. Оценки одновременно по двум моделям позволят выявить преимущества и ограничения каждого модельного подхода.
3. С помощью моделей различной степени сложности будет выполнен прогноз изменения конфигурации и характеристик оледенения Эльбруса для различных климатических сценариев до 2100 г. с оценкой неопределенностей. Подобное широкомасштабное исследование будет проведено впервые и будет выполнено на мировом уровне. Результаты проекта, помимо чисто академической ценности, расширяющей наши знания о функционировании природных систем, будут иметь и очевидные практические приложения, обусловленные той ролью, которое оледенение Эльбруса играет в формировании регионального речного стока, предупреждения опасных явлений, связанных с деградацией горного оледенения, развития и диверсификацией туристско-рекреационной отрасли экономики в регионе.

Научная значимость и актуальность проекта имеют несколько аспектов

Во-первых, в результате реализации проекта будут выявлены и объяснены механизмы, определяющие эволюцию оледенения Эльбруса. Это послужит основой для реконструкции оледенения за последние несколько столетий и построения возможных его проекций до конца 21-го века и, вероятно, за указанным временным горизонтом, в зависимости от реализации того или иного климатического сценария. Ледники Эльбруса вносят заметный вклад в формирование речного стока на Северном Кавказе. В связи с этим, понимание того, какими темпами будет эволюционировать ледяной покров Эльбруса в будущем, насколько масштабным будет отступание ледников, как будет меняться ледниковый сток, - все эти вопросы чрезвычайно актуальны для стратегического планирования водопотребления в регионе.


 Рис. 1. Цифровая модель ледникового комплекса Эльбруса (м над ур. моря) по состоянию на 2017 г.

 
Рис. 2. Толщина льда ледникового комплекса Эльбруса (м) по состоянию на 2014 г.

                Cледует также иметь в виду, что Приэльбрусье – один из крупных центров рекреации и туризма на Юге России, и ледники Эльбруса играют основную роль в притяжении туристических потоков, и, следовательно, в значительной степени определяют благополучие и социально-экономическую стабильность в регионе. Поэтому понимание вероятных изменений в характеристиках оледенения Эльбруса даст возможность заранее спланировать шаги по диверсификации инфраструктуры туризма и рекреации.

               Во-вторых, полученные результаты позволят лучше понять сложную структуру процессов энерго- и массообмена горного оледенения и особенности его эволюции в различных временных рамках и в условиях меняющегося климата. Это создаст предпосылки для совершенствования прогнозов состояния оледенения. Методологический аспект особенно актуален из-за серьезных негативных последствий, которые являются потенциальным следствием деградации ледников при современном потеплении.

               Третий аспект предлагаемого исследования не столько научный, сколько научно-образовательный, но, тем не менее, не менее актуальный. Результаты проекта будут полезны для формирования новых курсов для студентов и аспирантов университетов (в частности, для студентов географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, аспирантов Института географии РАН и Института водных проблем РАН) в которых будут излагаться современные методы математического моделирования и прогнозирования процессов эволюции горного оледенения, формирования речного стока на горных территориях. Ожидается, что важную роль в практических занятиях студентов и в исследовательской работе аспирантов будет играть овладение современными методами и приемами исследовательской работы, основанной на наработках проекта (методы регионализации данных глобального климатического моделирования, применения математических моделей различной степени сложности для прогноза состояния горного оледенения, стыковка гляциологических и гидрологических моделей и т.д.)