Теперь нам становится понятной необходимость большого количества приборов в домике и на площадке около него. На разных уровнях над ледниковой поверхностью установлены психрометры, измеряющие температуру и влажность воздуха. Рядом на этих же высотах – анемометры, дающие скорость ветра.
Вглубь льда уходят провода с электротермометрами. Они регулярно фиксируют температуру, определяющую еще один, хотя и небольшой поток тепла, направленный на прогревание «озябшего» за зиму тела ледника. В приходо-расходной книге он записывается в графе расходов тепла. При этом соответственно уменьшается затрата тепла на таяние льда, то есть главная статья бюджета.
За долгую зиму верхние слои льда выхолаживаются, а в течение лета постепенно прогреваются, но волны холода и тепла оказываются не в силах проникнуть глубоко: ведь лед является неплохим теплоизолятором, и на глубине 10–15 м температура почти постоянна. На графике видно, как распределяется температура в толще языковой части одного из ледников Урала в начале и в конце периода таяния. Площадь между двумя кривыми пропорциональна тому количеству тепла, которое идет на ликвидацию зимнего холода. Чтобы выразить ее в калориях, достаточно помножить теплоемкость льда (0,5 кал/г.град) на его плотность (0,9 г/куб. см), глубину проникновения тепловой волны (в сантиметрах) и среднее по глубине изменение температуры (в градусах). В нашем примере О,5Х0,9Х 1000X1,8 = 810 кэл/кв. см. Таким образом, ледник как бы недодает 10 г/кв. см талой воды (800 кал/кв. см : 80 кал/г). Это немного. Ведь за лето здесь стаивает 250 см снега с плотностью 0,4 г/куб. см и 150 см льда с плотностью 0,9 г/куб. см, то есть всего 235 г/кв. см. Но в районах с суровой и малоснежной зимой соотношение затрат тепла на прогревание и таяние льда существенно изменяется.
Тепло к леднику поступает не только сверху, но и снизу. Тепловой поток, идущий из недр Земли, называют геотермическим. Обычно его величина незначительна: всего около 40 кал/кв. см за год, что эквивалентно количеству талой воды 0,5 г/кв. см. Но в вулканических районах, таких, как Камчатка, он может быть в десятки раз больше и занимать заметное место в приходо-расходе тепла.
Просматривая приходо-расходные книги для ледников разных районов мира, можно убедиться в том, что относительный вклад разных по своей природе потоков тепла в таяние различен.
На высоко лежащих ледниках Памира основная масса льда стаивает благодаря коротковолновой радиации. Хотя и здесь, чем ниже в долины спускаются ледниковые языки, тем все большую роль играет тепло воздуха и длинноволновое излучение атмосферы и нагретых скал. В районах, лежащих в глубине континентов, ледники тают тем сильнее, чем больше тепла получают они от Солнца.
Но и на туманных берегах Западной Скандинавии шумят потоки талых вод, и здесь тают льды, хотя солнца здесь мало. Тепло и влага, приносимые сильными ветрами,– вот главные виновники интенсивного таяния льда в районах с морским климатом.
Даже по внешнему виду поверхность ледников в морских и континентальных районах заметно различается.
Тают льды в горах. Мчатся вниз шумливые ледниковые воды, наполняя реки и водохранилища, орошая поля, вращая турбины электростанций. И сила этих потоков целиком определяется приходом тепла к ледниковой поверхности. Поэтому так важно детально и точно определить все тепловые потоки, проанализировать определяющие их факторы.
Сколько же стаивает за лето льда на горных ледниках, какова их продуктивность? Поднимаясь к домику на фирне, мы видели; на некоторой высоте таяние становится настолько незначительным, что образовавшаяся вода не стекает в реку, а замерзает в теле ледника. Пока, к сожалению, нет надежного и простого метода для определения высоты этой важной природной границы – границы нулевого стока талых вод. Ниже этой границы таяние и сток воды постепенно увеличиваются.
Но в тех случаях, когда фирновые поля, питающие ледник, велики, а долина узка, язык ледника может спускаться очень низко для данного района. На таких ледниках можно наблюдать рекордные величины таяния. Так, в концевой части горного ледника Федченко может стаивать за лето до 10 м льда (10X0,9 = 9 м в слое воды), на ледниках Южной Норвегии более 15 м, а на языках некоторых ледников Каракорума и более 20 м льда (целый пятиэтажный дом!).
Сравним эти величины с удельной водностью, то есть с отдачей воды с единицы площади неледниковых участков. Каждый квадратный метр равнин в умеренных широтах дает за год в реки 0,1–0,3 т воды. Горы отличаются гораздо большей щедростью. Высокогорья Средней Азии, например, «отпускают» из своих кладовых до тонны воды с 1 кв. м. Но ледниковые языки этих же районов оказываются в несколько раз более мощными источниками воды. А выше отмеченные наиболее «продуктивные» ледники являются абсолютными рекордсменами по удельной водности на земном шаре, давая 10–15 т/кв. м и более. И чем солнечнее и жарче лето, тем ледниковых вод больше.
Богатство или бедность! Тают льды, но ледники живут века и неутомимо питают водой реки. Истощаются ли их запасы? Грозит ли им гибель? Чтобы разобраться в этих вопросах, откроем книгу учета прихода и расхода массы льда.
Поздно наступает на леднике весна. В мае, а часто и в июне здесь все еще по-зимнему идет снег, крутят метели. Все толще становится слой снега, начавшего накапливаться с сентября прошлого года. Над его поверхностью местами еще видны кончики забуренных в лед многометровых реек. Пройдет еще немного времени, и концы реек скроются совсем. И тогда толщу накопившегося снега придется определять методом снегомерных съемок.
Но рано или поздно наступает такой момент в жизни ледника, когда таяние снежного покрова превзойдет по величине его прирост. Этим моментом заканчивается сезон нарастания массы ледника, или период аккумуляции, и начинается сезон убыли – период абляции.
До недавнего времени гляциологи изучали только второй период. Он длится на большинстве горных ледников всего два-три месяца и заканчивается в сентябре, с первыми значительными снегопадами. Только на низко спускающихся языках крутых ледников период абляции растягивается иногда с мая по октябрь. В начале этого периода, когда тает снег, ледники отдают воду медленно, как бы нехотя. Но усиливается таяние, вздуваются мутные ледниковые ручьи, наполняются водой реки.