Помощь студентам в учебе
Оценка сезонного снегонакопления ледника Джанкуат по данным георадиолокации
|
Введение 4
Глава 1. Основы метода георадиолокации 6
Глава 2. Физико-географический очерк 15
Глава 3. Геофизическая изученность ледника 17
Глава 4. Георадарные исследования мощности сезонных осадков 21
4.1 Методика выполнения работ 21
4.2. Методика обработки данных 23
Глава 5. Результаты 26
Список литературы 28
Глава 1. Основы метода георадиолокации 6
Глава 2. Физико-географический очерк 15
Глава 3. Геофизическая изученность ледника 17
Глава 4. Георадарные исследования мощности сезонных осадков 21
4.1 Методика выполнения работ 21
4.2. Методика обработки данных 23
Глава 5. Результаты 26
Список литературы 28
Ледник Джанкуат на Центральном Кавказе является объектом геофизических, гляциологических, гидрологических и других исследований на протяжении многих лет. В 1965 году, в рамках Международного гидрологического десятилетия (МГД) сотрудниками МГУ имени М.В. Ломоносова были начаты исследования данного долинного ледника. Целью этих работ являлось совместное измерение балансов тепла, жидкой воды и льда. Ледник Джанкуат был выбран как опорный для данных исследований по причине сходства его морфометрических параметров со среднестатистическим ледником Кавказа. С 1968 г. проводятся непрерывные ежесезонные изыскания. Также комплексные исследования позволили установить тенденции эволюции ледника и прогнозировать его изменения в будущем. В 1960-70х годах ледник Джанкуат был одним из полигонов по апробации геофизических методов исследований [Лаврентьев и др., 2014]. По продолжительности прямых инструментальных наблюдений и детальности полученных данных этот ледник можно считать наиболее изученным в России.
В 2018 году, впервые для определения мощности сезонного снегонакопления на леднике Джанкуат было выполнено георадарное профилирование. Этот сравнительно молодой геофизический метод в течение последних нескольких лет активно применяется и уже зарекомендовал себя как надежный способ для изучения приповерхностной части ледников, в частности, обнаружения в них трещин, пустот и прочих неоднородностей [Arcone, Delaney, 2000; Grigoreva и др., 2019; Lavrentiev и др., 2015; Nath, Vaughan, 2003; Popov и др., 2016; Popov и др., 2017; Taurisano и др., 2006; Владов, Старовойтов, 2004; Лаврентьев и др., 2014]. Электромагнитные методы на протяжении многих лет успешно применяются для изучения снежно-фирновой толщи и ледников Антарктиды и Арктических регионов [Popov и др., 2019; Zamora и др., 2007; Богородский В. В., 1983; Мачерет Ю.Я., 2006], при изучении горных ледников, включая погребенные льды [Kutuzov и др., 2019]. Однако работ по применению георадара как экспрессного метода оценки мощности сезонных снежных отложений мало, хотя актуальность данных исследований в свете изучения климатических изменений, оценки лавиноопасности склонов и т.д., очевидна. В июне 2018 года были выполнены опытно-методические работы, которые подтвердили надежность метода георадиолокации в гляциологических изысканиях, что позволило провести полноценные работы по оценке сезонного снегонакопления в июне 2019 г.
Актуальность работы заключается в том, что на данный момент основным методом изучения сезонного снегонакопления в пределах ледника Джанкуат является ручная снегомерная съемка. Такой способ требует затрат огромного количества времени и сил, а также является не самым точным в случаях, когда за подошву снега принимается посторонний объект в толще. В качестве альтернативы в данной работе предлагается исследовать мощность сезонных осадков с помощью георадара. Применение данного метода не только значительно ускорит и упростит изучение снежных отложений на леднике, но и позволит избежать ошибок в определении подошвы снега. Ручная снегомерная съёмка в этом случае может проводиться в гораздо меньших объёмах в целях заверки данных георадилокации. В рамках исследования были поставлены следующие цели и задачи:
Цель работы
• Составление карты мощности сезонного снегонакопления на леднике Джанкуат по данным снегомерных работ за 2018-2019 гг. с использованием георадара
Задачи работы:
• Выполнение полевых работах: георадиолокационная съемка и сопутствующие топогеодезические работы на леднике Джанкуат в июне 2019 г.;
• Привязка навигационных данных в программе «Gaea», обработка радарограмм в программе «Geoscan32» и «Gaea»;
• Выделение границ различных сред на радарограммах и последующая их оцифровка в программе «Gaea»;
• Построение карт в программе «Surfer12»;
• Анализ и интерпретация полученных результатов.
В 2018 году, впервые для определения мощности сезонного снегонакопления на леднике Джанкуат было выполнено георадарное профилирование. Этот сравнительно молодой геофизический метод в течение последних нескольких лет активно применяется и уже зарекомендовал себя как надежный способ для изучения приповерхностной части ледников, в частности, обнаружения в них трещин, пустот и прочих неоднородностей [Arcone, Delaney, 2000; Grigoreva и др., 2019; Lavrentiev и др., 2015; Nath, Vaughan, 2003; Popov и др., 2016; Popov и др., 2017; Taurisano и др., 2006; Владов, Старовойтов, 2004; Лаврентьев и др., 2014]. Электромагнитные методы на протяжении многих лет успешно применяются для изучения снежно-фирновой толщи и ледников Антарктиды и Арктических регионов [Popov и др., 2019; Zamora и др., 2007; Богородский В. В., 1983; Мачерет Ю.Я., 2006], при изучении горных ледников, включая погребенные льды [Kutuzov и др., 2019]. Однако работ по применению георадара как экспрессного метода оценки мощности сезонных снежных отложений мало, хотя актуальность данных исследований в свете изучения климатических изменений, оценки лавиноопасности склонов и т.д., очевидна. В июне 2018 года были выполнены опытно-методические работы, которые подтвердили надежность метода георадиолокации в гляциологических изысканиях, что позволило провести полноценные работы по оценке сезонного снегонакопления в июне 2019 г.
Актуальность работы заключается в том, что на данный момент основным методом изучения сезонного снегонакопления в пределах ледника Джанкуат является ручная снегомерная съемка. Такой способ требует затрат огромного количества времени и сил, а также является не самым точным в случаях, когда за подошву снега принимается посторонний объект в толще. В качестве альтернативы в данной работе предлагается исследовать мощность сезонных осадков с помощью георадара. Применение данного метода не только значительно ускорит и упростит изучение снежных отложений на леднике, но и позволит избежать ошибок в определении подошвы снега. Ручная снегомерная съёмка в этом случае может проводиться в гораздо меньших объёмах в целях заверки данных георадилокации. В рамках исследования были поставлены следующие цели и задачи:
Цель работы
• Составление карты мощности сезонного снегонакопления на леднике Джанкуат по данным снегомерных работ за 2018-2019 гг. с использованием георадара
Задачи работы:
• Выполнение полевых работах: георадиолокационная съемка и сопутствующие топогеодезические работы на леднике Джанкуат в июне 2019 г.;
• Привязка навигационных данных в программе «Gaea», обработка радарограмм в программе «Geoscan32» и «Gaea»;
• Выделение границ различных сред на радарограммах и последующая их оцифровка в программе «Gaea»;
• Построение карт в программе «Surfer12»;
• Анализ и интерпретация полученных результатов.
Таким образом, в результате работ была построена карта мощности сезонного снега с наложением точек бурения, точек ручной снегомерной съемки и профилей (рис. 11). По данной карте можно судить о зонах наибольшего сезонного снегонакопления, что в свою очередь позволяет провести корреляцию с расположением понижений рельефа фирнового покрова или наличием крупных трещин. Действительно, в юго-западной части ледника (профили PR_1906_01 - PR_1906_04) мощность снега достигает 6-8 метров, что связано с расположением этой зоны вблизи резких лавиноопасных склонов и ледопадов. Также, наблюдаются еще две зоны высоких значений мощности снега (до 9 метров). Одна из них расположена между 56 и 57 точками бурения, а вторая между 289 и 299 точками ручных снегомерных работ, обе эти зоны соответствуют крупным трещинам, имеющим ширину до 4-5 метров в центральных частях. Обильное накопление сезонных снежных осадков вблизи 66 и 68 точек бурения (профили PR_2206_03 - PR_2206_07) связано с близким расположением к перевалу, и активным выдуванием снега с Джантуганского плато.
По итогу работ, в результате анализа расхождений значений мощности снега, определенных по шурфам или методом ручных снегомерных работ и методом георадиолокации можно с уверенностью сказать, что использование радара точнее в съемках на площади, так как при обработке разрезов однозначно определяется искомая граница, а объекты, которые могли быть приняты за нее при ручной съемке, исключаются. Помимо этого, применение георадара в исследованиях мощности сезонных отложений затрачивает значительно меньше времени и усилий, что в условиях работ на леднике играет очень большую роль. Вместе с тем необходимо учитывать таяние снежного покрова, которое достигает 20 см в сутки и при длительных измерениях возникнет необходимость введения поправок, которые, в свою очередь приведут к большой погрешности. Также стоит учитывать, что ручная снегомерная съемка позволяет выполнять исключительно точечные измерения, в то время, как с помощью георадиолакционного профилирования проводится площадная съемка. В совокупности эти выводы доказывают, что георадиолокация, как метод оценки сезонных снегонакоплений, является хорошей альтернативой ручной съемке.
Данные, полученные по итогу выполнения данной работы будут использованы сотрудниками кафедры гляциологии МГУ для построения карты аккумуляции снега, сравнения результатов с данными прошлых лет, что имеет большое значение для изучения климатической ситуации данного региона.
По итогу работ, в результате анализа расхождений значений мощности снега, определенных по шурфам или методом ручных снегомерных работ и методом георадиолокации можно с уверенностью сказать, что использование радара точнее в съемках на площади, так как при обработке разрезов однозначно определяется искомая граница, а объекты, которые могли быть приняты за нее при ручной съемке, исключаются. Помимо этого, применение георадара в исследованиях мощности сезонных отложений затрачивает значительно меньше времени и усилий, что в условиях работ на леднике играет очень большую роль. Вместе с тем необходимо учитывать таяние снежного покрова, которое достигает 20 см в сутки и при длительных измерениях возникнет необходимость введения поправок, которые, в свою очередь приведут к большой погрешности. Также стоит учитывать, что ручная снегомерная съемка позволяет выполнять исключительно точечные измерения, в то время, как с помощью георадиолакционного профилирования проводится площадная съемка. В совокупности эти выводы доказывают, что георадиолокация, как метод оценки сезонных снегонакоплений, является хорошей альтернативой ручной съемке.
Данные, полученные по итогу выполнения данной работы будут использованы сотрудниками кафедры гляциологии МГУ для построения карты аккумуляции снега, сравнения результатов с данными прошлых лет, что имеет большое значение для изучения климатической ситуации данного региона.