Экзогенные процессы в прогляциальных зонах гор: количественные оценки и их точность
А.И. Кедич, В.Н. Голосов, С.В. Харченко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва, 119991, Россия
Институт географии РАН, г. Москва, 119017, Россия
ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ
DOI: 10.26907/2542-064X.2022.1.109-134
Для цитирования: Кедич А.И., Голосов В.Н., Харченко С.В. Экзогенные процессы в прогляциальных зонах гор: количественные оценки и их точность // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 1. – С. 109–134. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.109-134.
For citation: Kedich A.I., Golosov V.N., Kharchenko S.V. Surface processes in mountainous proglacial areas: Quantitative assessments and their accuracy. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 1, pp. 109–134. doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.109-134. (In Russian)
Аннотация
В статье дан обзор современных методов, используемых при проведении количественных оценок геоморфологических процессов и трансформации рельефа в прогляциальных зонах: проводится их сравнение с учетом точности и применимости по отношению к разным экзогенным процессам и территориальному охвату. Особое внимание уделено таким методам, как наземное и воздушное лазерное сканирование (TLS, ALS), спутниковая радарная интерферометрия (InSAR), получение цифровых моделей на основе аэрофото- и космических снимков, 3D-реконструкция из фотоизображений с БПЛА (Structure from Motion, SfM). Их основное преимущество состоит в возможности получения высокоточных количественных оценок в широком диапазоне от отдельных точек до всех прогляциальных зон. Основной недостаток обусловлен невозможностью выделения вклада отдельного процесса в трансформацию рельефа. Для решения отмеченной проблемы предложено комбинировать их с наземными методами реперов или ловушек. На примере участка у основания вала боковой морены в бассейне р. Джанкуат (Центральный Кавказ) показано, что импульсивные локальные изменения могут вносить максимальный вклад в трансформацию рельефа прогляциальных зон.
Ключевые слова: прогляциальная зона, экзогенные процессы, дистанционные методы, количественная оценка, беспилотные летательные аппараты
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 19-17-00181 (разд. 1, 3 и 4) и в рамках НИР по госзаданию № 121051100166-4 географического ф-та МГУ имени М.В. Ломоносова (разд. 2).
Литература
1. Cossart E., Fort M. Sediment release and storage in early deglaciated areas: Towards an application of the exhaustion model from the case of Massif des Écrins (French Alps) since the Little Ice Age // Nor. Geogr. Tidsskr. – 2008. – V. 62, No 2. – P. 115–131. – doi: 10.1080/00291950802095145.
2. Seppi R., Zanoner T., Carton A., Bondesan A., Francese R., Carturan L., Zumiani M., Giorgi M., Ninfo A. Current transition from glacial to periglacial processes in the Dolomites (South-Eastern Alps) // Geomorphology.– 2014. – V. 228. – P. 71–86. – doi: 10.1016/j.geomorph.2014.08.025.
3. Colombo N., Paro L., Godone D., Fratianni S. Geomorphology of the Hohsand basin (Western Italian Alps) // J. Maps. – 2016. – V. 12, No 5. – P. 975–978. – doi: 10.1080/17445647.2015.1105762.
4. Westoby M.J., Brasington J., Glasser N.F., Hambrey M.J., Reynolds J.M. “Structure-from-Motion” photogrammetry: A low-cost, effective tool for geoscience applications // Geomorphology. – 2012. – V. 179. – P. 300–314. – doi: 10.1016/j.geomorph.2012.08.021.
5. Carrivick J.L., Heckmann T. Short-term geomorphological evolution of proglacial systems // Geomorphology.– 2017. – V. 287. – P. 3–28. – doi: 10.1016/j.geomorph.2017.01.037.
6. Delaney I., Bauder A., Huss M., Weidmann Y. Proglacial erosion rates and processes in a glacierized catchment in the Swiss Alps // Earth Surf. Processes Landforms – 2018. – V. 43, No 4. – P. 765–778. – doi: 10.1002/esp.4239.
7. Slaymaker O. Criteria to distinguish between periglacial, proglacial and paraglacial environments // Quaest. Geogr. – 2011. – V. 30, No 1. – P. 85–94. – doi: 10.2478/v10117-011-0008-y.
8. Heckmann T., Morche D. (Eds.) Geomorphology of Proglacial Systems: Landform and Sediment Dynamics in Recently Deglaciated Alpine Landscapes. – Springer, 2019. – 367 p. – doi: 10.1007/978-3-319-94184-4.
9. Paul F., Bolch T. Glacier Changes since the Little Ice Age // Heckmann T., Morche D. (Eds.) Geomorphology of Proglacial Systems Landform and Sediment Dynamics in Recently Deglaciated Alpine Landscapes. – Springer, 2019. – P. 23–42. – doi: 10.1007/978-3-319-94184-4_2.
10. Legg N.T., Meigs A.J, Grant G.E, Kennard P. Debris flow initiation in proglacial gullies on Mount Rainier, Washington // Geomorphology. – 2014. – V. 226. – P. 249–260. – doi: 10.1016/j.geomorph.2014.08.003.
11. Staines K.E.H., Carrivick J.L., Tweed F.S., Evans A.J., Russell A.J., Jóhannesson T., Roberts M. A multi-dimensional analysis of pro-glacial landscape change at Sólheimajökull, southern Iceland // Earth Surf. Processes Landforms. – 2015. – V. 40, No 6. – P. 809–822. – doi: 10.1002/esp.3662.
12. Knight J., Harrison S. Mountain glacial and paraglacial environments under global climate change: Lessons from the past, future directions and policy implications // Geogr. Ann. Ser. A, Phys. Geogr. – 2014. – V. 96, No 3. – P. 245–264. – doi: 10.1111/geoa.12051.
13. Tielidze L.G., Solomina O.N., Jomelli V., Dolgova E.A., Bushueva I.S., Mikhalenko V.N., Brauche R., ASTER T. Change of Chalaati Glacier (Georgian Caucasus) since the Little Ice Age based on dendrochronological and Beryllium-10 data // Ice Snow. – 2020. – V. 60, No 3 – P. 453–470. – doi: 10.31857/S2076673420030052.
14. Pogorelov A.V., Boyko E.S., Petrakov D.A., Kiselev E.N. Fluctuations of the Fisht Glacier (West Caucasus) over 1909–2015 // Ice and Snow. – 2017. – V. 57. – P. 498–506. – doi: 10.15356/2076-6734-2017-4-498-506.
15. Warburton J. Energenetics of alpine proglacial geomorphic processes // Trans. Inst. Brit. Geogr. – 1993. – V. 18, No 2. – P. 197–206. – doi: 10.2307/622362.
16. Tsyplenkov A., Vanmaercke M., Golosov V., Chalov S. Suspended sediment budget and intra-event sediment dynamics of a small glaciated mountainous catchment in the Northern Caucasus // J. Soils Sediments. – 2020. – V. 20, No 8. – P. 3266–3281. – doi: 10.1007/s11368-020-02633-z.
17. Popovnin V.V, Rezepkin A.A., Tielidze L.G. Superficial moraine expansion on the Djankuat Glacier snout over the direct glaciological monitoring period // Earth's Cryos. – 2015. – V. 19, No 1. – P. 79–87.
18. Vehling L., Rohn J., Moser M. Quantification of small magnitude rockfall processes at a proglacial high mountain site, Gepatsch glacier (Tyrol, Austria) // Z. Geomorphol. – 2016. – V. 60, Suppl. 1. – P. 93–108. – doi: 10.1127/zfg_suppl/2015/S-00184.
19. Luckman B.H. The geomorphic activity of snow avalanches // Geogr. Ann. Ser. A, Phys. Geogr. – 1977. – V. 59, No 1–2. – P. 31–48. – doi: 10.1080/04353676.1977.11879945.
20. Matsuoka N., Ikeda A., Date T. Morphometric analysis of solifluction lobes and rock glaciers in the Swiss Alps // Permafrost Periglacial Processes. – 2005. – V. 16, No 1. – P. 99–113. – doi: 10.1002/ppp.517.
21. Kellerer-Pirklbauer A., Delaloye R., Lambiel Ch., Gärtner-Roer I., Kaufmann V., Scapozza C., Krainer K., Staub B., Thibert E., Bodin X., Fischer A., Hartl L., di Cella U.M., Mair V., Marcer M., Schoeneich Ph. Interannual variability of rock glacier flow velocities in the European Alps // Proc. EUCOP5 5th Eur. Conf. on Permafrost. – 2018. – V. 23. – P. 396–397.
22. Kos A., Amann F., Strozzi T., Delaloye R., Ruette J., Springman S. Contemporary glacier retreat triggers a rapid landslide response, Great Aletsch Glacier, Switzerland // Geophys. Res. Lett. – 2016. – V. 43, No 24. – P. 12,466–12,474. – doi: 10.1002/2016GL071708.
23. Schürch P., Densmore A.L., Rosser N.J., Lim M., McArdell B.W. Detection of surface change in complex topography using terrestrial laser scanning: Application to the Illgraben debris-flow channel // Earth Surf. Processes Landforms. – 2011. – V. 36, No 14. – P. 1847–1859. – doi: 10.1002/esp.2206.
24. Bremer M., Sass O. Combining airborne and terrestrial laser scanning for quantifying erosion and deposition by a debris flow event // Geomorphology. – 2012. – V. 138, No 1. – P. 49–60. – doi: 10.1016/j.geomorph.2011.08.024.
25. Micheletti N., Lane S.N., Chandler J.H. Application of archival aerial photogrammetry to quantify climate forcing of alpine landscapes // Photogramm. Rec. – 2015. – V. 30, No 150. – P. 143–165. – doi: 10.1111/phor.12099.
26. Rott H., Scheuchl B., Siegel A., Grasemann B. Monitoring very slow slope movements by means of SAR interferometry: A case study from a mass waste above a reservoir in the Ötztal Alps, Austria // Geophys. Res. Lett.– 1999. – V. 26, No 11. – P. 1629–1632. – doi: 10.1029/1999GL900262.
27. Delaloye R., Morard S., Barboux C., Abbet D., Gruber V., Riedo M., Gachet S. Rapidly moving rock glaciers in Mattertal // Graf C. (Ed.) Mattertal – ein Tal in Bewegung. – Eidg. Forschungsanst. Wald, Schnee Landschaft WSL, 2013. – P. 21–31.
28. Biggs J., Wright T.J. How satellite InSAR has grown from opportunistic science to routine monitoring over the last decade // Nat. Commun. – 2020. – V. 11, No 1. – Art. 3863, P. 1–4. – doi: 10.1038/s41467-020-17587-6.
29. Lambiel C., Delaloye R., Strozzi T., Lugon R., Raetzo H. ERS InSAR for assessing rock glacier activity // Proc. 9th Int. Conf. on Permafrost, Fairbanks, Alaska, USA. – 2008. – V. 1. – P. 1019–1025.
30. Kociuba W. Assessment of sediment sources throughout the proglacial area of a small Arctic catchment based on high-resolution digital elevation models // Geomorphology. – 2017. – V. 287. – P. 73–89. – doi: 10.1016/j.geomorph.2016.09.011.
31. Eriksen H.Ø., Lauknes T.R., Larsen Y., Dehls J.F., Grydeland T., Bunkholt H. Satellite and Ground-based interferometric radar observations of an active rockslide in Northern Norway // Engineering Geology for Society and Territory. V. 5: Urban geology, sustainable planning and landscape exploitation. – Springer, 2015. – P. 167–170. – doi: 10.1007/978-3-319-09048-1_33.
32. Resop J.P., Lehmann L., Hession W.C. Drone laser scanning for modeling riverscape topography and vegetation: Comparison with traditional aerial lidar // Drones.– 2019. – V. 3, No 2. – Art. 35, P. 1–15. – doi: 10.3390/drones3020035.
33. Lenzi M.A., Mao L., Comiti F. Interannual variation of suspended sediment load and sediment yield in an alpine catchment // Hydrol. Sci. J. – 2003. – V. 48, No 6. – P. 899–915. – doi: 10.1623/hysj.48.6.899.51425.
34. Tentschert E. Das Langzeitverhalten der Sackungshänge im Speicher Gepatsch (Tirol, Österreich) // Felsbau. – Essen: Glückauf, 1998. – Bd. 16, H. 3. – S. 194–200.
35. Beylich A.A. Geomorphology, sediment budget, and relief development in Austdalur, Austfirðir, East Iceland // Arct., Antarct. Alp. Res. – 2000. – V. 32, No 4. – P. 466–477. – doi: 10.1080/15230430.2000.12003391.
36. Matsuoka N. Solifluction rates, processes and landforms: A global review // Earth-Sci. Rev. – 2001. – V. 55, No. 1–2. – P. 107–134. – doi: 10.1016/S0012-8252(01)00057-5.
37. Matsuoka N. Solifluction and mudflow on a limestone periglacial slope in the Swiss Alps: 14 years of monitoring // Permafrost Periglacial Processes. – 2010. – V. 21, No 3. – P. 219–240. – doi: 10.1002/ppp.678.
38. Oppikofer T., Jaboyedoff M., Keusen H.-R. Collapse at the eastern Eiger flank in the Swiss Alps // Nat. Geosci. – 2008. – V. 1, No 8. – P. 531–535. – doi: 10.1038/ngeo258.
39. Strozzi T., Delaloye R., Kääb A., Ambrosi C., Perruchoud E., Wegmüller U. Combined observations of rock mass movements using satellite SAR interferometry, differential GPS, airborne digital photogrammetry, and airborne photography interpretation // J. Geophys. Res. – 2010. – V. 115, No F1. – Art. F01014, P. 1–11. – doi: 10.1029/2009JF001311.
40. Vehling L., Baewert H., Glira P., Moser M., Rohn J., Morche D. Quantification of sediment transport by rockfall and rockslide processes on a proglacial rock slope (Kaunertal, Austria) // Geomorphology. – 2017. – V. 287. – P. 46–57. – doi: 10.1016/j.geomorph.2016.10.032.
41. Micheletti N., Lambiel C., Lane S.N. Investigating decadal‐scale geomorphic dynamics in an alpine mountain setting // J. Geophys. Res. Earth Surf. – 2015. – V. 120, No 10. – P. 2155–2175. – doi: 10.1002/2015JF003656.
42. Kellerer-Pirklbauer A., Kaufmann V. About the relationship between rock glacier velocity and climate parameters in central Austria // Austrian J. Earth Sci. – 2012. – V. 105, No 2. – P. 94–112.
43. Kenner R., Bühler Y., Delaloye R., Ginzler C., Phillips M. Monitoring of high alpine mass movements combining laser scanning with digital airborne photogrammetry // Geomorphology. – 2014. – V. 206. – P. 492–504. – doi: 10.1016/j.geomorph.2013.10.020.
44. Ødegård R.S., Isaksen K., Eiken T., Ludvig Sollid J. Terrain analyses and surface velocity measurements of the Hiorthfjellet rock glacier, Svalbard // Permafrost Periglacial Processes. – 2003. – V. 14, No 4. – P. 359–365. – doi: 10.1002/ppp.467.
45. Liu L., Millar C.I., Westfall R.D., Zebker H.A. Surface motion of active rock glaciers in the Sierra Nevada, California, USA: Inventory and a case study using InSAR // Cryosphere. – 2013. – V. 7, No 4. – P. 1109–1119. – doi: 10.5194/tc-7-1109-2013.
46. Francou B., Reynaud L. 10 year surficial velocities on a rock glacier (Laurichard, French Alps) // Permafrost Periglacial Processes. – 1992. – V. 3, No 3. – P. 209–213. – doi: 10.1002/ppp.3430030306.
47. Whalley W.B., Palmer C.F., Hamilton S.J., Martin H.E. An assessment of rock glacier sliding using seventeen years of velocity rdalur rock glacier, North Iceland // Arct. Alp. Res. – 1995. – V. 27, No 4. – P. 345–351. – doi: 10.2307/1552027.
48. Berthling I., Etzelmüller B., Eiken T., Sollid J.L. Rock glaciers on Prins Karls Forland, Svalbard. I: internal structure, flow velocity and morphology // Permafrost Periglacial Processes. – 1998. – V. 9, No 2. – P. 135–145. – doi: 10.1002/(SICI)1099-1530(199804/06)9:2<135::AID-PPP284>3.0.CO;2-R.
49. Potter N. Jr., Steig E.J., Clark D.H., Speece M.A., Clark G.M., Updike A.B. Galena Creek rock glacier revisited – new observations on an old controversy // Geogr. Ann. Ser. A, Phys. Geogr. – 1998. – V. 80, No 3–4. – P. 251–265. – doi: 10.1111/j.0435-3676.1998.00041.x.
50. Berthling I., Etzelmüller B. Holocene rockwall retreat and the estimation of rock glacier age, Prins Karls Forland, Svalbard // Geogr. Ann. Ser. A, Phys. Geogr. – 2007. – V. 89, No 1. – P. 83–93. – doi: 10.1111/j.1468-0459.2007.00309.x.
51. Bodin X., Thibert E., Fabre D., Ribolini A., Schoeneich P., Francou B., Reynaud L., Fort M. Two decades of responses (1986–2006) to climate by the Laurichard rock glacier, French Alps // Permafrost Periglacial Processes. – 2009. – V. 20, No 4. – P. 331–344. – doi: 10.1002/ppp.665.
52. Wagner S. Creep of alpine permafrost, investigated on the murtel rock glacier // Permafrost Periglacial Processes. – 1992. – V. 3, No 2. – P. 157–162. – doi: 10.1002/ppp.3430030214.
53. Strunden J., Ehlers T.A., Brehm D., Nettesheim M. Spatial and temporal variations in rockfall determined from TLS measurements in a deglaciated valley, Switzerland // J. Geophys. Res. Earth Surf. – 2015. – V. 120, No 7. – P. 1251–1273. – doi: 10.1002/2014JF003274.
54. Mohadjer S., Ehlers T.A., Nettesheim M., Ott M.B., Glotzbach C., Drews R. Temporal variations in rockfall and rock-wall retreat rates in a deglaciated valley over the past 11 k.y. // Geology. – 2020. – V. 48, No 6. – P. 594–598. – doi: 10.1130/G47092.1.
55. Matsuoka N., Sakai H. Rockfall activity from an alpine cliff during thawing periods // Geomorphology. – 1999. – V. 28, No 3–4. – P. 309–328. – doi: 10.1016/S0169-555X(98)00116-0.
56. Sass O. Temporal variability of rockfall in the Bavarian Alps, Germany // Arct., Antarct. Alp. Res. – 2005. – V. 37, No 4. – P. 564–573. – doi: 10.1657/1523-0430(2005)037[0564:TVORIT]2.0.CO;2.
57. Sailer R., Bollmann E., Hoinkes S., Rieg L., Sproß M., Stötter J. Quantification of geomorphodynamics in glaciated and recently deglaciated terrain based on airborne laser scanning data // Geogr. Ann. Ser. A Phys. Geogr. – 2012. – V. 94, No 1. – P. 17–32. – doi: 10.1111/j.1468-0459.2012.00456.x.
58. Kellerer‐Pirklbauer A., Lieb G.K., Avian M., Carrivick J. Climate change and rock fall events in high mountain areas: Numerous and extensive rock falls in 2007 at Mittlerer Burgstall, Central Austria // Geogr. Ann. Ser. A, Phys. Geogr.– 2012. – V. 94, No 1. – P. 59–78. – doi: 10.1111/j.1468-0459.2011.00449.x.
59. McSaveney M.J. Recent rockfalls and rock avalanches in Mount Cook National Park, New Zealand // Evans St.G., Degraff J.V. Catastrophic Landslides. – Geol. Soc. Am., 2002. –P. 35–70. – doi: 10.1130/REG15-p35.
60. Ravanel L., Allignol F., Deline P., Gruber St., Ravello M. Rock falls in the Mont Blanc Massif in 2007 and 2008 // Landslides. – 2010. – V. 7, No 4. – P. 493–501. – doi: 10.1007/s10346-010-0206-z.
Показать весь список литературы (всего ссылок: 78) 
Поступила в редакцию
22.07.2021
Кедич Андрей Игоревич, студент кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета; инженер
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
Институт географии РАН
Старомонетный переулок, д. 29, г. Москва, 119017, Россия
E-mail: kedich22@gmail.com
Голосов Валентин Николаевич, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник НИЛ эрозии почв и русловых процессов им. Н.И. Маккавеева географического факультета; главный научный сотрудник
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
Институт географии РАН
Старомонетный переулок, д. 29, г. Москва, 119017, Россия
E-mail: gollossov@gmail.com
Харченко Сергей Владимирович, кандидат географических наук, старший научный сотрудник кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета; старший научный сотрудник
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
Институт географии РАН
Старомонетный переулок, д. 29, г. Москва, 119017, Россия
E-mail: xar4enkkoff@yandex.ru
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
