РД 52.37.890-2021. Руководящий документ. Руководство по наблюдениям за динамикой горных ледников

(утв. и введен в действие Приказом Росгидромета от 16.08.2021 № 268)

Утвержден и введен в действие Приказом Росгидромета от 16 августа 2021 г. № 268

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

РУКОВОДСТВО ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА ДИНАМИКОЙ ГОРНЫХ ЛЕДНИКОВ

РД 52.37.890-2021

Дата введения 1 декабря 2021 года

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением «Высокогорный геофизический институт» (ФГБУ «ВГИ»)

2 РАЗРАБОТЧИКИ: А.Х. Аджиев, д-р физ.-мат. наук, проф. (руководитель разработки), М.Д. Докукин, канд. геогр. наук, А.М. Керимов, канд. геогр. наук, Р.Г. Мискарова

3 СОГЛАСОВАН:

• с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно-производственное объединение „Тайфун“ (ФГБУ „НПО „Тайфун“) письмом от 25.12.2019 № 01-46/3492;»
• с Управлением государственной наблюдательной сети и научных исследований (УГСН) Росгидромета 15.08.2021

4 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом Росгидромета от 16.08.2021 № 268

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН головной организацией по стандартизации Росгидромета ФГБУ «НПО „Тайфун“ 15.08.2021»

ОБОЗНАЧЕНИЕ РУКОВОДЯЩЕГО ДОКУМЕНТА РД 52.37.890-2021

6 ВЗАМЕН РД 52.25.315-92 «Руководство по наблюдениям на горных ледниках» в части наблюдений за динамикой горных ледников

7 СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ 2026 год

ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПРОВЕРКИ 5 лет

1 Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает порядок организации и проведения наблюдений, методов измерений характеристик режима горных ледников.

Настоящий руководящий документ предназначен для применения в подразделениях Росгидромета (гидрографических партиях), выполняющих наблюдения за динамикой горных ледников.

2 Термины и определения

2.1 В настоящем руководящем документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1.1 абляция: Процесс или результат уменьшения массы ледника посредством таяния, испарения, сдувания снега ветром, обвалов льда и откалывания айсбергов. Различают три вида абляции: подледниковую, внутриледниковую и поверхностную [1].

2.1.2 баланс массы ледника: Соотношение прихода и расхода массы снега и льда на леднике за определенное время [1].

2.1.3 бергшрунд: Подгорная трещина, разрыв толщи фирна у подошвы склона, вызванный течением льда в области питания горного ледника [1].

2.1.4 граница питания ледника: Линия, разделяющая области с положительным и отрицательным балансом массы ледника, т.е. области питания и абляции [1].

2.1.5 конец ледника: Низшая точка языка ледника [1].

2.1.6 ледник: Масса льда, преимущественно атмосферного происхождения, испытывающая вязкопластическое течение под действием силы тяжести и принявшая форму потока, системы потоков, купола (щита) или плавучей плиты [1].

2.1.7 мертвый лед: Остатки ледника, прекратившего свое движение. Встречаются ниже конца активного ледникового языка и часто не имеют четкой границы с последним [1].

2.1.8 область абляции: Нижняя часть ледника, где за балансовый год вследствие абляции фирна и льда происходит уменьшение массы ледника, восполняющейся благодаря перемещению льда из области аккумуляции ледника [1].

2.1.9 область аккумуляции: Верхняя часть ледника, где за балансовый год происходит увеличение массы льда, переносимого в область абляции ледника [1].

2.1.10 снеговая граница: Уровень земной поверхности, выше которого накопление твердых осадков преобладает над их таянием и испарением. Истинная снеговая граница на ледниках представляет собой наивысшее за год положение границы снега и льда. Она может оказаться выше или ниже фирновой линии и либо ограничивает снизу область питания ледника, либо находится внутри нее [1].

2.1.11 фирн: Ледяная горная порода плотностью от 400 до 800 кг/м3, состоящая из связанных между собой ледяных кристаллов, является переходной стадией между снегом и ледниковым льдом [1].

2.1.12 фирновая линия: Нижняя граница области фирнового питания на леднике — граница распространения старого фирна. В конце летнего сезона отделяет область ледника, покрытую фирном, от области обнаженного льда [1].

2.1.13 язык ледника: Сравнительно узкая нижняя часть горного ледника, спускающаяся вниз по долине; всегда относится к области абляции [1].

3 Общие положения

3.1 В результате потепления климата и таяния ледников значительно увеличивается вклад талых вод в формирование речного стока. Важной особенностью ледникового питания рек является то, что в маловодные годы оно превышает среднюю многолетнюю величину, а в многоводные — становится ниже нормы. Путем включения многолетних запасов фирна и льда в бассейне в сезонный влагооборот и расходную часть годового водного баланса ледники обеспечивают естественную зарегулированность стока рек. Для оценки состояния и прогноза изменений водных запасов необходимы систематические данные о состоянии и динамике ледников.

3.3 К основным характеристикам режима ледников относятся: данные об изменении количества, типов и размеров ледников; показатели их внешнего (аккумуляция, абляция, баланс массы ледника, высота снеговой границы на ледниках и др.) и внутреннего массообмена (движение льда, колебания уровня поверхности, инфильтрационное льдообразование и др.).

3.4 Выполнение условия необходимости и достаточности информации обеспечивается созданием опорной сети ледников — объектов полевых наблюдений на территории, подведомственной соответствующему Управлению по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета (УГМС). Наблюдения за динамикой горных ледников проводят гидрографические партии УГМС.

3.5 Каждый объект опорной сети должен быть выбран так, чтобы результаты наблюдений на нем соответствовали наиболее характерным значениям элементов гидрологического режима (осадки, баланс массы ледника, снеговая граница и др.) и могли быть экстраполированы на соответствующую однородную группу ледников. Тогда регулярная информация по опорной сети ледников в целом будет характеризовать многолетнюю изменчивость водных ресурсов совокупности ледников в пределах речного бассейна или горной территории, даст возможность объективно и обоснованно оценить влияние климатических условий на эволюцию оледенения. Кроме этого, необходима информация о наиболее крупных ледниках, в которых сосредоточены максимальные водозапасы и режим которых может непосредственно и активно влиять на объекты экономики.

3.6 Некоторые виды наблюдений (измерение годового баланса массы ледника, определение максимальной высоты снеговой границы) необходимо выполнять с применением дистанционных методов. С повышением разрешающей способности космофотосъемки основная часть полевых наблюдений может быть выполнена дистанционными методами при сохранении преемственности рядов наземных измерений.

4 Полевые наблюдения за динамикой горных ледников

4.1 Организация полевых наблюдений

4.1.1 Задачи полевых наблюдений

4.1.1.1 Основной целью полевых наблюдений является:

а) регулярное получение массовых данных о ежегодном изменении водных ресурсов оледенения;

б) определение изменений форм и размеров оледенения за двухлетние интервалы времени;

в) измерение годовых сумм осадков в бассейнах ледников;

г) мониторинг аномальных и катастрофических проявлений режима ледников.

4.1.1.2 Для решения перечисленных задач необходимо создание опорной сети ледников — объектов измерений суммарных за год характеристик режима оледенения.

4.1.2 Выбор ледников

4.1.2.1 Успешное выполнение полевых наблюдений на опорной сети ледников в значительной мере зависит от планирования и организации работ. Раздел планирования работ включает следующие этапы: предварительный выбор ледников, полевую рекогносцировку.

4.1.2.2 Предварительный выбор ледников выполняется путем анализа морфометрических и морфологических характеристик ледников в конкретном районе и речном бассейне по каталогам ледников, топографическим картам, аэрофотосъемкам, специальным монографиям и другим материалам, включая современные космические снимки.

4.1.2.3 Параметры ледников на космических снимках определяются по методике проекта GLIMS [2]:

а) ледяные тела, расположенные выше бергшрундов и контактирующие с ледником, рассматриваются как часть ледника;

б) притоки долинных и сложно-долинных ледников, исторически рассматриваемые как отдельные ледники (со своим названием), должны рассматриваться как часть ледника, в который они втекают;

в) скальные поверхности, с которых на ледник поступает снег в виде лавин, но на которых он не удерживается, не включаются в границы ледника;

г) массивы мертвых льдов, контактирующие с ледником, рассматриваются как часть ледника, даже если на них растет старый лес;

д) все заморененные части ледника должны быть включены в его границы;

е) находящиеся рядом, но не контактирующие друг с другом ледники, должны рассматриваться как отдельные ледники. Однако, обособленное ледяное тело может быть включено в состав ледника, который оно подпитывает;

ж) в связи с наличием рядом с ледниками снежников, размеры которых меняются от года к году, для дешифрирования границ ледников нужно подбирать снимки, сделанные в конце периода абляции для минимизации влияния сезонного снежного покрова. При этом, желательно подбирать снимки, сделанные в относительно малоснежные годы. Если прилегающие к леднику снежники можно идентифицировать, то необходимо исключить их из границ ледника.

4.1.2.4 При предварительном планировании состава опорной сети ледников необходимо учитывать средние многолетние величины аккумуляции, абляции, максимальных снегозапасов и ледникового стока, содержащиеся в атласе [3]. Эти показатели являются ориентирами при выборе средств измерений и сроков посещения ледников.

4.1.2.5 На этапе предварительного выбора ледников следует принимать во внимание ряд условий:

а) площадь ледника должна быть от 2 до 5 км2.

Этот интервал является наиболее типичным для многих районов горного оледенения. Кроме того, малые ледники достаточно однозначно и быстро реагируют на изменения климата;

б) выбор в качестве объектов опорной сети ледников площадью более 5 км2 нецелесообразен, поскольку:

• требует существенного увеличения материальных и трудовых затрат;
• препятствует региональному охвату полевыми наблюдениями основного диапазона условий существования и режима оледенения;
• ограничивает возможность распространения полученных оценок текущего состояния ледников на преобладающую по количеству часть их совокупности;

в) граница конца ледника должна четко прослеживаться на всем ее протяжении;

г) рельеф и строение бортов долины в районе конца ледника не должны затруднять организацию опорной геодезической сети, съемку концевой части ледника, наблюдения за движением льда и уровнем поверхности ледника по поперечным профилям;

д) на склонах долины ледника должны быть достаточно удобные площадки для установки нескольких суммарных осадкомеров в диапазоне высот от начала ледника до его конца;

е) выбранный ледник должен быть доступен для регулярного посещения, а условия работы в его бассейне должны удовлетворять требованиям техники безопасности;

ж) морфологический тип выбираемого ледника должен быть характерным или наиболее часто встречающимся для оледенения конкретного района или речного бассейна. Выбранная группа ледников должна охватывать весь диапазон условий существования оледенения данного района (экспозиция, интервалы высот, типы ледников, климатические и орографические особенности).

4.1.2.6 Полевые работы следует проводить также на ледниках, режим которых может непосредственно и активно влиять на объекты экономики. Такие ледники находятся в крупных узлах современного горного оледенения. Критерием выбора этих ледников является наибольшая площадь (например, ледник Безенги) или тот показатель режима, который представляет наибольший практический интерес (внезапные подвижки или обвалы, прорывы ледниковых и моренных озер и т.п.).

4.1.2.7 В некоторых районах оледенения полевые наблюдения за динамикой ледников продолжаются уже многие годы. Если какие-либо из этих ледников не удовлетворяют поставленным задачам и критериям выбора опорной сети, следует прекратить наблюдения и организовать полевые работы на новых объектах в том же районе. Ходатайство о прекращении наблюдений за динамикой конкретного ледника УГМС направляет заказчику работ — управлению Росгидромета с письменным заключением отдела (группы) ЦГМС, курирующего наблюдения за ледниками, и решением Технического совета УГМС.

4.1.2.8 Материалы по составу опорной сети ледников должны быть подготовлены организацией — исполнителем работ, рассмотрены и утверждены в порядке, установленном заказчиком — управлением Росгидромета.

4.1.2.9 Вопрос пригодности выбранной группы ледников в качестве опорных объектов полевых наблюдений должен быть решен во время полевой или аэровизуальной рекогносцировки.

4.1.2.10 Во время полевой рекогносцировки окончательно решают вопрос о пригодности намеченного для наблюдений ледника, выясняют степень его доступности в разных частях, намечают поперечные профили на поверхности ледника, места для реперов опорной геодезической сети, пункты измерений осадков и годового баланса массы ледника.

Рекогносцировочное обследование группы ледников, выбранных в качестве опорных объектов наблюдений, проводят сотрудники гидрографических партий территориальных УГМС, выполняющих полевые работы на ледниках. Наиболее благоприятный период времени для полевого обследования — со второй половины августа до начала сентября.

4.1.3 Программа полевых наблюдений на ледниках

4.1.3.1 Для замыкания годового цикла (1 октября — 30 сентября) режима оледенения полевые наблюдения на опорной сети ледников должны выполняться в течение сентября, обязательно до начала установления устойчивого снежного покрова в областях абляции. Продолжительность работы на каждом отдельном леднике 1 — 2 дня. В течение этого времени необходимо провести;

а) теодолитную съемку границы концевой части ледника (проводится один раз в два года);

б) измерения уровня поверхности ледника на поперечных профилях (один раз в два года);

в) измерение годового баланса массы ледника на средней взвешенной высоте области абляции;

г) определение годовых сумм осадков в бассейне ледника по суммарным осадкомерам (СО);

д) определение максимальной высоты снеговой границы на поверхности ледника.

4.1.3.2 Во время полевых наблюдений на ледниках контролируется и обеспечивается сохранность и пригодность для измерений реперов опорной геодезической сети и профилей, СО, пункта реечных измерений годового баланса массы ледника. Часть длины рейки, оставшаяся во льду, должна обеспечивать непрерывность ряда измерений годового баланса массы ледника в течение следующего года.

4.1.3.3 Определения годового баланса массы ледника и максимальной высоты снеговой границы на его поверхности являются видами полевых наблюдений, реализуемыми путем дистанционных отсчетов, аэровизуальных наблюдений и картирования с борта вертолета или самолета, с беспилотного летательного аппарата (БПЛА).

4.1.3.4 Дистанционные (по аэрофотоснимкам и космическим снимкам) определения годового баланса массы ледника и максимальной высоты снеговой границы на ледниках необходимы для существенного расширения состава опорной сети ледников и улучшения качества оценки пространственной изменчивости годовых показателей режима оледенения.

4.1.3.5 Регулярные дистанционные определения элементов годового режима ледников необходимо проводить в сентябре до начала очередного зимнего сезона. Объектами дистанционных наблюдений являются ледники опорной сети, пульсирующие ледники, бассейны ледников, дополнительно включенных для дистанционных наблюдений.

4.1.3.6 Наблюдения на ледниках и в их бассейнах во время катастрофических прорывов моренных и внутриледниковых озер, внезапных подвижек ледников не являются видом регулярных наблюдений. В случаях возникновения опасных и стихийных явлений в бассейнах ледников полевые наблюдения проводят по специальным программам. Продолжительность наблюдений определяется поставленными задачами.

4.1.4 Организационные вопросы

4.1.4.1 Опорная сеть ледников на территории, подведомственной территориальному УГМС, включает несколько десятков объектов. Полевые наблюдения на опорной сети ледников выполняют в течение сентября двумя-тремя отрядами по 3 — 5 человек из штата гидрографических партий.

4.1.4.2 Сроки посещений одних и тех же ледников должны повторяться в одно и то же время с отклонением не более 5 дней.

4.1.4.3 До начала регулярных полевых наблюдений на опорной сети ледников проводят специальный выезд на эти объекты для назначения и установки системы долговременных геодезических реперов, необходимых при съемках границы конца ледника, контура максимального положения снеговой границы, измерений уровня поверхности ледника.

4.1.4.4 По всем видам регулярных и внеплановых наблюдений на ледниках составляют технический отчет, оформляемый в соответствии с поставленными задачами по форме, согласованной с заказчиком работ — управлением Росгидромета и методическим отделом соответствующего УГМС. Технический отчет должен быть направлен заказчику работ — в управление Росгидромета и в методический отдел соответствующего УГМС.

4.1.4.5 Обеспечение и руководство полевыми наблюдениями на ледниках осуществляет гидрографическая партия соответствующего УГМС.

4.1.4.6 Инспекция полевых наблюдений за динамикой горных ледников специалистами регионального Департамента по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды проводится не реже чем один раз в три года.

4.1.5 Основные требования по технике безопасности

4.1.5.1 Детальное описание правил по технике безопасности на различных этапах полевых наблюдений за динамикой ледников содержится в правилах [4].

4.1.5.2 Полевые наблюдения должны выполняться в соответствии с утвержденными программами, содержащими раздел по технике безопасности. Один экземпляр программы должен находиться у руководителя работ.

4.1.5.3 К руководству полевыми наблюдениями за динамикой ледников допускаются лица, имеющие законченное высшее или среднее специальное образование и опыт полевых наблюдений не менее 6 месяцев. В качестве рабочих могут быть допущены лица, имеющие общее образование и прошедшие обучение методам и приемам работ, для исполнения которых они приняты. Допуск к полевым наблюдениям на ледниках, к работам в горах лиц моложе 18 лет запрещается.

4.1.5.4 Руководящие и инженерно-технические работники подразделений, осуществляющих полевые наблюдения на ледниках, допускаются к исполнению своих служебных обязанностей только после сдачи экзаменов на знание правил, норм и инструкций по технике безопасности. Все остальные работники, в том числе и молодые специалисты, сдают экзамены в течение первого месяца работы. До сдачи экзамена они допускаются к исполнению служебных обязанностей только под руководством опытных работников.

4.1.5.5 Все работники, как вновь приступающие к полевым наблюдениям на ледниках, так и переводимые на новое место работы с выполнением полевых наблюдений, а также студенты-практиканты должны пройти обучение безопасным методам работы в соответствии с типовой программой, уточненной применительно к конкретным местным условиям.

4.1.5.6 Работники, совмещающие различные виды работ, должны быть обучены (проинструктированы) безопасным приемам производства полевых наблюдений.

Все работники, занятые на работах по наблюдениям за динамикой горных ледников, помимо обучения безопасным приемам работ по профессии, должны быть обучены: приемам передвижения в различных условиях рельефа (по скалам, осыпям, снегу и льду), самостраховке и взаимной страховке, пользованию снаряжением, ориентированию на местности, верховой езде и вьючению транспортных животных, переправам через горные реки. Необходимо также знание режима передвижения и работы на больших высотах.

4.1.5.7 Все работники в соответствии с утвержденными нормативами должны быть обеспечены и обязаны пользоваться индивидуальными средствами защиты, спецодеждой, спецобувью, специальным снаряжением и спасательными средствами соответственно условиям работ согласно перечню инвентаря и средств техники безопасности при проведении полевых наблюдений на ледниках.

4.1.5.8 Выезд на полевые работы разрешается только после проверки готовности гидрографической партии, выезжающей на указанные работы. Состояние готовности должно быть оформлено актом, подписанным начальником гидрографической партии. Все выявленные недостатки должны быть устранены до выезда на полевые работы.

4.2 Наблюдения за динамикой ледников

4.2.1 Организация опорной геодезической сети

4.2.1.1 Опорную сеть геодезических реперов разбивают за пределами ледника вблизи его конца. Эта сеть необходима для теодолитной съемки нижней границы конца ледника, измерений уровня поверхности ледника на поперечных створах, определения планового положения максимальной высоты снеговой границы на ледниках.

4.2.1.2 Для съемки хорошо просматриваемого контура ледника обязательна установка в пределах прямой видимости двух долговременных реперов, увязанных между собой способом микротриангуляции. Это позволяет ориентировать теодолит без применения ориентир-буссоли и исключает ошибки за ориентирование.

4.2.1.3 Реперы опорной геодезической сети должны закладываться на неподвижных скальных породах. Нельзя устанавливать репер на движущихся моренах и осыпях. Реперы закрепляются типами центров, предусмотренных инструкциями, нормами и правилами, положениями [5]. Для облегчения отыскания пункта рядом с ним на скале или камне делают «сторожевую» надпись яркой краской, складывают туры из камней. При выборе места для установки следует учитывать факторы, которые могут привести к уничтожению маркировочных знаков и самого репера, т.е. наступание ледника, изменение русла реки, обрушение склонов, сход лавин и т.п. На этот случай следует иметь запасной долговременный опорный пункт, который должен быть увязан с основными реперами.

4.2.1.4 При отсутствии выходов коренных пород вблизи конца ледника, подходящих для закладки репера, в виде исключения под долговременные опорные пункты могут быть использованы крупные устойчиво лежащие валуны, которые следует увязать теодолитным ходом с ближайшим к леднику репером на скалах. Валуны должны находиться вне зоны воздействия селей и обвально-осыпных процессов.

4.2.1.5 Количество пунктов опорной геодезической сети должно обеспечивать возможность развития съемочного обоснования для топографических съемок любого участка ледника, а также геодезической привязки объектов гляциологических наблюдений.

4.2.1.6 Высотные отметки реперов определяют с помощью геодезического GPS-приемника или привязкой к ориентирам, отметки которых взяты с крупномасштабной карты.

4.2.1.7 Для определения уровня поверхности ледника достаточно по одному реперу на каждый поперечный профиль. Фиксирование линии профиля на противоположном борту долины должно производиться путем нацеливания теодолита, стоящего на репере данного профиля, на естественный устойчивый приметный знак: вершина, расщелина, контрастное обнажение пород и т.п.

4.2.2 Съемка нижней границы ледника

4.2.2.1 Для решения комплексной задачи определения планово-высотных изменений размеров ледника в целом на опорной сети наблюдений за динамикой горных ледников проводят регулярные съемки границы концевых частей ледников. Повторность съемок один раз в два года в конце периода абляции (сентябрь).

4.2.2.2 Съемкой должна быть охвачена граница фронта языка ледника от одного борта долины ледника до другого. Проводится она с ближайшего к леднику репера либо с временной стоянки, которую следует увязать с репером геодезической сети. В условиях трудности или опасности передвижения вдоль фронта ледника съемку границы следует проводить прямыми угловыми засечками со съемочных базисов.

4.2.2.3 Результатом съемки являются планово-высотные координаты точек, которые образуют контур фронта языка ледника. Количество таких точек должно быть достаточным для изображения на плане всех характерных особенностей снимаемого контура. Даже в самом простом случае должно быть не менее 5 — 6 точек.

4.2.2.4 Контуры фронта языка ледника, вычерченные по двум последовательным по времени съемкам с одних и тех же реперов, образуют совмещенный план концевой части ледника. На этом же плане, кроме границ ледника, должны быть показаны координатная сетка, положение опорных и съемочных пунктов, точки наблюдений, положение линии ширины ледника, условные ограничительные линии. Изменение площади ледника за интервал времени между двумя последовательными съемками определяется путем измерения площади между контурами границ фронта языка ледника.

4.2.2.5 Отчетными материалами съемки конца ледника являются:

а) таблица планово-высотных координат точек съемки;

б) совмещенный план концевой части ледника для двух ближайших по времени съемок;

в) фотопанорама фронта языка ледника, полученная с репера, удобного для планово-перспективного фотографирования.

4.2.3 Измерения уровня поверхности ледника на профилях

4.2.3.1 Для получения сведений об изменении за два года толщины ледника в области абляции за счет таяния снега и льда, и притока из области питания необходимы измерения уровня поверхности ледника на продольном и поперечных профилях.

С этой целью на участке от конца ледника до средней многолетней границы области питания ледника в доступных для передвижения местах закрепляют на противоположных бортах долины три-четыре поперечных профиля.

4.2.3.2 Измерение уровня поверхности ледника производят в период полевых работ методом теодолитного хода по фиксированному направлению данного поперечного профиля. Нивелирование рельефа поверхности в характерных точках поперечного профиля начинают с опорного пункта данного профиля и производят на длину до 500 м. При необходимости инструмент может быть перенесен на временную новую стоянку на теле ледника.

4.2.3.3 Если поверхность ледника сравнительно ровная и однообразная, точки на поперечном профиле следует располагать на расстоянии 40 — 50 м одну от другой.

4.2.3.4 Отчетными материалами по измерению уровня поверхности ледника на поперечных профилях служат:

а) совмещенный график распределения высот на профиле по результатам измерений в два последовательных момента времени;

б) данные полевых измерений с краткими методическими пояснениями;

в) фотография поверхности ледника с опорного пункта по направлению профиля.

4.2.4 Геодезические наблюдения на поперечных профилях могут проводиться с использованием геодезических GPS-приемников [6].

5 Определение годового баланса массы ледника

5.1 Общие положения

5.1.1 Годовой баланс массы ледника является одним из основных показателей его многолетнего и внутригодового гидрологического режима. Для решения различных научных и прикладных задач используются суммарный или средний, а также удельный балансы массы ледника. Каждая из этих характеристик представляет собой алгебраическую сумму годовых величин аккумуляции (+) твердых осадков и абляции (-) снега и льда.

5.1.2 Регулярные измерения годового баланса массы на опорной сети ледников необходимы для оценки многолетней изменчивости водных ресурсов оледенения. Эти сведения вместе с результатами измерений толщины льда, данными съемок границы концевой части ледников являются основой для анализа эволюции оледенения.

5.1.3 В результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что для получения суммарных или средних за конкретный год значений баланса массы ледника в интервале высот от конца ледника до уровня нулевого баланса аккумуляции и абляции достаточно в конце периода абляции определить удельный баланс массы ледника на средней взвешенной высоте языка ледника и максимальную высоту снеговой границы.

5.1.4 Организация пункта измерений годового баланса массы ледника на средней взвешенной высоте области абляции имеет следующие преимущества по сравнению с выбором мест на средних взвешенных высотах ледника в целом или его области аккумуляции:

а) безопасность передвижения по открытому льду;

б) устойчивость рейки в монолитном льду;

в) отсутствие необходимости в измерении плотности остатка зимнего снега, что очень важно при дистанционном определении годового баланса массы ледника.

5.1.5 Измерение удельного годового баланса массы ледника на средней взвешенной высоте области абляции позволяет рассчитать распределение, а также суммарное или среднее значение годового баланса массы для ледника в целом.

5.2 Организация и производство измерений баланса массы ледника

5.2.1 Для организации пункта измерений годового баланса массы ледника среднюю взвешенную высоту области абляции \tilde{Z} , км, определяют с помощью крупномасштабной топографической карты в интервале между отметками конца ледника и средней многолетней высотой границы питания ледника (сведения о высотах границы питания содержатся в каталогах ледников). Этот интервал делится на части с шагом 50 или 100 м по высоте и для каждой части планиметрированием или с помощью палетки находится площадь. Затем определяют средние высоты всех частных интервалов, которые равны полусумме высот изогипс, оконтуривающих верхнюю и нижнюю границы соответствующих частей. Перечисленные выше промежуточные результаты подставляют в формулу для расчета средней взвешенной высоты области абляции \tilde{Z} , км.

\tilde{Z} = \frac{1}{\sum_{i}^{n} {}_{= 1}fi} \sum_{i}^{n} {}_{= 1}Z_{i}f_{i}, (1)

где Zi — средняя высота i-го частного интервала, км;

fi — площадь i-го частного интервала, км2;

n — количество частей в диапазоне от конца ледника до средней многолетней высоты границы питания ледника.

5.2.2 Привязка пункта измерений баланса массы на леднике осуществляется с помощью GPS-навигатора. Ошибка определения на местности абсолютной высоты пункта измерений годового баланса массы ледника должна быть не более +/- 10 м.

5.2.3 Пункт измерений баланса массы ледника следует располагать в осевой части ледника на однородном, горизонтальном или слабонаклонном участке поверхности, лишенном трещин, водотоков и сплошного моренного покрова.

5.2.4 Пункт измерений баланса массы ледника представляет собой две скважины, разнесенные на 100 м вдоль продольной оси ледника, глубиной не менее 4 — 5 м. В каждую скважину для отсчетов измерения уровня поверхности ледника вставляют одну над другой две деревянные рейки длиной 300 см, имеющие прямоугольное сечение 40 x 50 мм или абляционные рейки, представляющие собой полиэтиленовые трубы диаметром от 3 до 5 см и длиной от 1,5 до 2 м, которые соединяются в несколько звеньев. Длина каждой отдельной рейки зависит от конкретного места забуривания (ближе к концу языка ледника, где стаивание может быть значительным, или ближе к фирновой линии, где стаивание составляет до 1,5 — 2 м).

Примечание - В области абляции алгебраическая сумма годовых величин аккумуляции и абляции почти всегда отрицательна, т.е. результат зависит практически только от слоя стаявшего льда. Эта особенность годового баланса массы на средней взвешенной высоте области абляции избавляет от необходимости определения плотности снежного остатка на поверхности ледника при массовых аэродистанционных отсчетах слоя стаявшего льда по специальной рейке.

5.2.5 Рейка для аэродистанционных и наземных измерений годового баланса массы ледника должна быть оборудована поперечными металлическими планками, которые складываются и плотно прилегают к рейке при погружении ее в скважину. По мере стаивания льда и понижения поверхности ледника, поперечные планки одна за другой оказываются снаружи и автоматически откидываются в сторону, образуя вертикальную шкалу с шагом 20 см для определения слоя стаявшего льда. Части реек между поперечными планками раскрашиваются контрастными 10-сантиметровыми полосами. Точность дистанционного отсчета по рейке составляет +/- 10 см.

5.2.6 Бурение скважин и установку реек на средневзвешенных высотах областей абляции опорной сети ледников проводят ежегодно перед началом периода зимней аккумуляции, но не ранее 10 сентября.

5.2.7 В настоящее время для проходки скважин на ледниках применяют следующие способы бурения: ручное, механическое, термоэлектрическое, паровое, огневое. Наиболее целесообразным при массовой проходке и регулярном возобновлении скважин для измерения годового баланса массы ледника на опорной сети ледников является и ручное и механическое бурение.

5.2.8 Ручное бурение скважин на глубину 4 — 5 м и более ведут с помощью бурового стакана диаметром 70 мм с набором легких дюралюминиевых штанг и рукоятки для вращения штанг с буровым стаканом. Этот буровой комплект обладает небольшим весом (около 10 кг), портативен и удобен для переноски. Буровой стакан позволяет за день проходить скважины до 20 — 25 м (на проходку 5-метровой скважины требуется 1 — 2 ч чистого времени работы трех человек). Скорость бурения существенно зависит от заточки и контура режущей части стакана.

5.2.9 По мере заполнения бурового стакана ледяным шламом его необходимо поднимать на поверхность и опорожнять. Для этого следует использовать слесарный или альпинистский молоток с длинным клювом. Для облегчения проходки скважины необходимо периодически очищать ее канал путем вращения бура против часовой стрелки с одновременным подъемом его на поверхность.

5.2.10 Механическое бурение является наиболее быстрым способом проходки скважин глубиной 5 — 10 м и более. Работу выполняют мотобуром для льда.

При проходке скважины мотобуром ледяной шлам подается на поверхность вращающимися шнеками. Следует остерегаться примерзания резца в скважине при остановке бурения для удлинения шнеков.

Скорость чистого бурения трехметровой скважины при благоприятных условиях (отсутствие воды в канале) составляет примерно 5 мин. Около 10 мин уходит на удлинение шнеков. Вес бурового комплекта в рабочем состоянии 21 кг. Переносится он в рюкзаке или на специально изготовленной конструкции типа станкового рюкзака.

5.2.11 После проходки тем или иным способом двух вертикальных скважин в каждую из них опускают по две трехметровые рейки. В таблицу наблюдения по форме, согласованной с заказчиком работ — управлением Росгидромета и соответствующим УГМС, записывают длину части верхней рейки, возвышающуюся над поверхностью ледника после установки ее в скважине.

5.2.12 После схода зимнего снега с поверхности ледника и начала таяния многолетнего льда определяют значение годового баланса массы ледника по длине части верхней или нижней рейки, оказавшейся над льдом в конце периода абляции. Отсчет выполняется авиадистанционным или наземным способом в период посещения пункта измерений баланса массы ледника для забуривания реек на очередной интервал их действия. В таблицу наблюдения записывают среднее из двух отсчетов.

5.2.13 Для выражения баланса массы ледника в весовых или объемных единицах среднее по двум отсчетам значение годового баланса массы ледника умножают на 0,9 в соответствии с [7].

5.2.14 В качестве исходной точки отсчета, относительно которой определяется изменение уровня поверхности ледника (или баланс его массы), может быть выбран любой из концов системы двух реек, установленных в скважине. Выбор конца нижней рейки К1 обеспечивает большую сохранность точки отсчета от повреждений. Использование для той же цели рейки К2, конец которой находится над поверхностью ледника, удобно при дистанционном определении изменения длины реек.

5.2.15 При определении изменения уровня поверхности ледника относительно конца рейки К2 искомая величина равна разности длины рейки над поверхностью ледника в конце и начале периода наблюдений.

5.2.16 При отсчете уровня поверхности ледника относительно конца рейки К1 изменение уровня равно разности длины рейки во льду в начальный и конечный моменты периода наблюдений.

5.2.17 При наземном измерении точность отсчета длины рейки над поверхностью льда составляет +/- 1 см. Для измерения длины следует положить рядом с рейкой деревянную планку, чтобы зафиксировать на вертикальной шкале рейки уровень непосредственно прилегающей к ней поверхности ледника. Затем определяют расстояние от планки до верхнего конца рейки над льдом, или длину рейки, находящейся внутри ледника.

5.2.18 При авиадистанционном определении длины рейки с низколетящего вертолета точность отсчета зависит от расстояния между бортнаблюдателем и рейкой. Учитывая тарировку вертикальной шкалы на рейке, возможные крайние пределы точности отсчета от +/- 5 до +/- 20 см.

5.2.19 Для установки реек на очередной годовой период следует пробурить скважины рядом с рейками, оставшимися во льду. Как и в начале предыдущего года, в эти скважины устанавливают по две трехметровые рейки, которых в каждом пункте измерений годового баланса массы ледника должно быть по два комплекта на скважину. В конце следующего по времени годового периода рейки, ранее оставшиеся во льду, вытаивают и их можно вновь использовать для установки в скважины.

5.2.20 За счет движения ледника отметка пункта измерения годового баланса массы ледника со временем незначительно понижается, поэтому раз в 5 лет необходимо восстанавливать его на первоначальной абсолютной высоте.

5.2.21 Измерения параметров изменения поверхности ледника можно производить на основе создания топопланов при помощи съемок с БПЛА и обработки материалов в программах по созданию геоинформационных систем.

5.2.22 Отчетными материалами по измерениям годового баланса массы ледника являются:

а) паспорт пункта измерений баланса массы ледника на средней взвешенной высоте области абляции, составляемый по форме, согласованной с заказчиком работ — управлением Росгидромета и соответствующим УГМС;

б) результаты измерений максимальной толщины снежного покрова на поверхности ледника;

в) результаты измерений годового баланса массы ледника.

6 Определение годовых сумм осадков в бассейне ледника

6.1 Общие положения

6.1.1 Определение общего количества твердых и жидких осадков, выпавших в бассейне ледника в течение года, производят для составления водно-ледового баланса ледника и его бассейна, получения необходимой информации о фоновых метеорологических и климатических условиях в бассейне ледника.

6.1.2 Общее за год количество осадков включает сумму жидких осадков и водного эквивалента твердых осадков.

6.1.3 Одним из основных требований к измерению осадков является удачный выбор площадки для установки СО. Условия места расположения СО должны обеспечивать минимум ветрового воздействия непосредственно на СО, предотвращать перехват осадков окружающими предметами, обеспечивать возможность распространения результатов измерений на ту область бассейна ледника или высотно-морфологическую зону, где факторы осадконакопления предполагаются сравнительно однородными.

6.1.4 Перечисленным условиям в той или иной степени удовлетворяют горизонтальные или слабонаклонные площадки на дне и бортах долины ледника. Не следует устанавливать СО вблизи крутых склонов, на перевалах, в лавиноопасных местах и там, где возможны камнепады. Расстояние от СО до окружающих предметов должно быть не менее их четырехкратной высоты.

6.1.5 Места установки СО и подходы к ним должны удовлетворять требованиям техники безопасности при работе в высокогорных условиях.

6.1.6 После начала наблюдений необходимо систематически анализировать результаты измерений и условия накопления осадков. При выявлении обстоятельств, препятствующих получению надежных и репрезентативных данных об осадках, следует перенести СО на более подходящее место.

6.2 Организация и производство измерений осадков

6.2.1 В бассейнах ледников, образующих опорную сеть объектов наблюдений, устанавливают по два СО. Один из них вблизи и ниже конца ледника, а другой — на средней взвешенной высоте бассейна, замыкаемого концом ледника, на неледниковой поверхности. Время посещения СО для измерения годовых сумм осадков, профилактического осмотра и ремонта — сентябрь, т.е. одновременно с другими полевыми работами на опорной сети ледников.

6.2.2 В настоящее время для измерения количества твердых и жидких осадков в необжитых высокогорных районах используют СО М-70, рассчитанный на долголетнюю работу. Максимальный слой осадков, измеряемый СО М-70, равен 1500 мм.

6.2.3 Измерение количества осадков осуществляется с помощью специального измерительного стакана СО-200. Отсчет выполняется в целых делениях стакана по нижней части вогнутого мениска воды. Каждое деление измерительного стакана соответствует 2 см3 жидких осадков или слою жидких осадков в приемном сосуде толщиной 0,1 мм.

6.2.4 Перед сборкой и установкой необходимо проверить нижний конус СО на отсутствие течи и отсутствие деформации приемного отверстия.

6.2.5 Высота верхнего края СО над деятельной поверхностью должна быть 2 м, поэтому в многоснежных районах следует увеличивать длину опорных ног. Особенно тщательной и надежной должна быть установка СО на наклонных площадках, где наблюдается сползание снега.

6.2.6 После установки СО окрашивают снаружи черной масляной краской, за исключением нижнего оцинкованного конуса. На верхнем конусе яркой краской пишут номер СО. По мере необходимости окраску и номер подновляют.

6.2.7 По окончании сборки и установки СО через окно в верхнем конусе вливают положенное количество вазелинового (турбинного, трансформаторного) масла, после чего окно прочно закрывают задвижкой, и СО считается введенным в действие.

6.2.8 Для измерения количества накопленных осадков необходимо тщательно осмотреть СО и отметить все обнаруженные неисправности в полевой книжке, оформляемой по форме, согласованной с заказчиком работ — управлением Росгидромета и соответствующим УГМС.

6.2.9 Отчетными материалами по установке СО и определению годовых сумм осадков в бассейне ледника являются:

а) паспорта СО, составляемые по форме, представленной в [8];

б) значения количества осадков за годовые периоды.

7 Определение максимальной высоты снеговой границы на поверхности ледника

7.1 Общие положения

7.1.1 Максимальная высота снеговой границы на ледниках является простым, легко определяемым и в то же время важным интегральным показателем, характеризующим ежегодные колебания годового баланса массы ледника и элементов гидрологического режима оледенения. Для различных климатических условий неоднократно была подтверждена тесная связь максимальной высоты снеговой границы Zмакс с объемом ледникового стока, абляцией и балансом массы.

7.1.2 Систематические ежегодные определения Zмакс на опорной сети ледников представляют собой ценный фактический материал. Эти данные весьма важны для разработки и совершенствования методов гидрологических прогнозов на июль — сентябрь, а также для анализа и оценки состояния современного оледенения и его эволюции.

7.1.3 Положение Zмакс на ледниках определяют по наземным наблюдениям, материалам космической съемки, аэрофотосъемки, аэровизуальным наблюдениям. При использовании дистанционных методов количество ледников, где определяется Zмакс, может быть существенно увеличено по сравнению с составом опорной сети объектов, предназначенных для наземных экспедиционных работ.

7.1.4 Дату максимального положения снеговой границы на ледниках устанавливают путем ежедневных определений Zмакс в конце абляционного периода. В сентябре — начале октября ледники постепенно или сразу полностью покрываются нестаивающим снегом очередного зимнего периода. Непосредственно перед этим моментом снеговая граница на ледниках достигает своего наивысшего уровня, который зависит от зимней аккумуляции твердых осадков и интенсивности стаивания зимнего и летнего снега.

7.1.5 Ежедневные определения Zмакс на ледниках возможны по материалам космической съемки. Вероятное несовпадение момента наземных или аэровизуальных наблюдений с фактической датой достижения снеговой границей максимальной высоты в конкретном году является источником возможной ошибки в оценках Zмакс. Однако даже в самом неблагоприятном случае эта погрешность не превышает 50 м, поскольку скорость подъема снеговой границы невелика в конце абляционного периода.

7.2 Аэровизуальные и наземные определения максимальной высоты снеговой границы

7.2.1 Аэровизуальное определение с борта самолета, вертолета или с БПЛА снеговой границы на поверхности ледника основано на качественных оценках различий альбедо или яркости льда, старого фирна (возрастом более одного года) и зимнего снега. Их различия обусловлены рядом причин: количеством морен, мелкозема и эолового материала, развитием поверхностной сети водотоков, насыщенностью деятельной поверхности талой водой. Плотность всех этих элементов убывает от конца ледника к его началу, и по отражательной способности на поверхности ледников достаточно четко выделяются четыре основные области: лед под сплошной мореной, открытый лед, старый фирн, зимний снег.

Линия раздела между льдом и старым фирном является фирновой линией, а старый фирн и зимний снег разделяет снеговая граница. Определения за длительный ряд лет или расчеты абсолютной высоты фирновой линии дают средний многолетний уровень границы питания на леднике.

7.2.2 В зависимости от сочетания годовых значений аккумуляции и абляции Zмакс может располагаться ниже, выше или точно на средней многолетней высоте фирновой линии Zфл. Наиболее просто оконтурить Zмакс, когда она находится ниже фирновой линии. Определение Zмакс при условии Zмакс > Zфл требует навыка и более тщательной оценки распределения снега и фирна на ледниках. Опыт аэровизуальных наблюдений и дистанционного фотографирования поверхности ледников показывает, что и в этом случае Zмакс выявляется достаточно надежно. Для удобства ориентировки в полете и зарисовки контура Zмакс на планы ледников необходимо нанести положение средней многолетней фирновой линии.

7.2.3 Высоту снеговой границы после завершения аэровизуальных наблюдений просто и быстро определяют в камеральных условиях путем привязки ее контура к изолиниям абсолютных высот на крупномасштабном плане ледника.

7.2.4 Качество определения Zмакс тем и другим методами зависит от подготовленности бортнаблюдателя и точности зарисовки контура снеговой границы на плане ледника. Максимально возможная погрешность не превышает 50 — 70 м.

7.2.5 Контур максимально высокого за период абляции положения снеговой границы на поверхности ледника наносится на план во время полевых работ на опорной сети ледников. Зарисовку контура и планово-перспективное фотографирование соответствующей части ледника производят с пунктов на склонах долины, обеспечивающих хороший обзор и надежное опознавание снеговой границы и ориентиров в натуре и на плане. В этом случае дешифровочные признаки для оконтуривания снеговой границы те же, что и при аэровизуальных наблюдениях.

7.2.6 Еще один способ нанесения контура снеговой границы на план ледника по наземным наблюдениям представляет собой теодолитную съемку этого контура. Эти измерения выполняют и обрабатывают так же, как теодолитную съемку конца языка ледника. После перенесения контура снеговой границы на план ледника высоту Zмакс определяют путем привязки к изолиниям высот или с помощью гипсографической кривой.

7.2.7 При наличии геодезического GPS-приемника, позволяющего находить абсолютную высоту с ошибкой +/- 2 — 5 см, Zмакс легко определяют непосредственно в момент посещения ледника. Для этого надо пройти точно по контуру снеговой границы на поверхности ледника, снимая показания GPS в характерных точках контура. Среднее из полученных отсчетов и есть высота Zмакс.

7.2.8 Отчетными материалами по наблюдениям за максимальной высотой снеговой границы являются:

а) планы ледников с нанесенным на них контуром Zмакс;

б) таблица высот Zмакс и ледниковых коэффициентов при положении Zмакс в данном году;

в) планово-перспективная фотография ледника с контуром Zмакс и ориентирами для перенесения его на план.

БИБЛИОГРАФИЯ

[1]	Гляциологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 528 с.
[2]	Raup B., Khalsa S.J.S. GLIMS data analysis tutorial. 2010. 15 p.
[3]	Атлас снежно-ледовых ресурсов мира = World atlas of snow and ice resources/Рос. акад. наук, Ин-т географии. Т.2, книга 1. М.: ИГ РАН, 1997. — 371 с.
[4]	Правила по охране труда при производстве наблюдений и работ на сети Росгидромета, 2004. — 567 с.
[5]	ГКИНП (ГНТА)-01-006-03 Геодезические, картографические инструкции, нормы и правила. Основные положения о государственной геодезической сети Российской Федерации в части, не противоречащей Федеральному закону «О геодезии, картографии и пространственных данных и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 30.12.2015 г. № 431-ФЗ, а также приказам Минэкономразвития России № 137 от 29 марта 2017 г. «Об установлении структуры государственной нивелирной сети и требований к созданию государственной нивелирной сети, включая требования к нивелирным пунктам», № 138 от 29.03.2017 г. «Об установлении структуры государственной геодезической сети и требований к созданию государственной геодезической сети, включая требования к геодезическим пунктам», № 139 от 29.03.2017 г. «Об установлении требований к содержанию технического проекта геодезической сети специального назначения, порядка утверждения технического проекта геодезической сети специального назначения, включая основания для отказа в его утверждении, требований к форме и составу отчета о создании геодезической сети специального назначения и каталога координат пунктов геодезической сети специального назначения, порядка передачи отчета о создании геодезической сети специального назначения и каталога координат пунктов указанной сети в федеральный фонд пространственных данных»
[6]	Руководство по мониторингу составляющих водного баланса высокогорных водосборных бассейнов Алтае-Саянского экорегиона в условиях изменения климата/Галахов В.П., Самойлова С.Ю.; Всемирный фонд дикой природы (WWF России). Проект ПРООН/ГЭФ/МКИ «Сохранение биоразнообразия в российской части Алтае-Саянского экорегиона». — М.: 2011. — 36 с.
[7]	РД 52.25.315-92	Руководство по наблюдениям на горных ледниках
[8] РД 52.37.889-2020
Руководство по снеголавинным и снегомерным работам в горах

Ключевые слова: ледник, годовой баланс массы ледника, высота снеговой границы, полевые наблюдения

---