АНАЛИЗ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ЛЕДНИКОВ ДЛЯ АДАПТАЦИЙ В УСЛОВИЯХ КАЗАХСТАНА

ANALYSIS OF THE EXPERIENCE OF USING ARTIFICIAL GLACIERS FOR ADAPTATION IN KAZAKHSTAN

Ismailova Zhasmin Maratkyzy,

Student, Department of Hydrology and Meteorology, Al-Farabi Kazakh National University,

Kazakhstan, Almaty

Mukhtar Madina Mereykyzy

Student, Department of Hydrology and Meteorology, Al-Farabi Kazakh National University,

Kazakhstan, Almaty

Abdullayeva Assel Sabitkyzy

Scientific supervisor, deputy dean for Scientific and Innovative Work and International Relations, associate professor, Al-Farabi Kazakh National University,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

Глобальное изменение климата оказывает серьезное влияние на гидрологические ресурсы засушливых регионов, что усугубляет проблему нехватки воды. Одним из инновационных решений на данный момент является создание искусственных ледников. Такие ледники способны служить сезонными резервуарами пресной воды, а также методом смягчения изменения климата. В данной статье рассматриваются принципы функционирования искусственных ледников, их преимущества, ограничения и перспективы внедрения в условиях климатических изменений вместе со статистическими данными опыта зарубежных стран.

ABSTRACT

Global climate change has a serious impact on the hydrological resources of arid regions, which exacerbates the problem of water scarcity. One of the innovative solutions at the moment is the creation of artificial glaciers. Such glaciers can serve as seasonal freshwater reservoirs, as well as a method of mitigating climate change. This article discusses the principles of functioning of artificial glaciers, their advantages, limitations and prospects for implementation in the face of climate change, together with statistical data from the experience of foreign countries.

Ключевые слова: искусственные ледники; ледяные ступы; изменение климата; ледники; водные ресурсы.

Keywords: artificial glaciers; ice stupas; climate change; glaciers; water resources.

Наблюдаемое потепление климата, вызванное как природными процессами, так и антропогенным влиянием, приводит к значительным изменениям ледниковых систем аридных гор Центральной Азии, включая юго-восточные регионы Казахстана. Согласно данным [1] с середины прошлого века до середины второй декады нынешнего столетия, площадь оледенения северного макросклона хребта Иле Алатау района сократилась на 124,8 км², с 287,3 до 162,5 км², или на 43,4 %, а объем уменьшился на 6,3 км³, с 11,54 до 5,2 км³, или почти на 55%. Средняя скорость сокращения площади ледников за весь период составила 2,185 км²/год, или по 0,76 %/год. Ледники играют важную роль как природные резервуары пресной воды, обеспечивающие сток в реки в засушливые периоды, что крайне важно для водоснабжения и экосистем. Однако при сохранении текущих темпов отступания ледников можно предположить, что оледенение на северном склоне Иле Алатау может практически исчезнуть к концу XXI века [2]. В связи с этим таяние ледников требует внедрения инновационных подходов к сохранению водных ресурсов. Одним из перспективных решений, успешно применяемых за рубежом, являются искусственные ледники, которые были разработаны для использования сезонного таяния и заморозков.

Наиболее известный методом является ледяные ступы, разработанный инженером Сонамом Вангчуком в Ладакхе (Индия). Технология создания искусственных ледников предусматривает сбор талой воды в зимний период, её транспортировку через вертикальные трубы под давлением и последующее распыление на высоте, где низкие температуры способствуют замерзанию. В результате образуются конусообразные ледяные структуры, которые способны сохранять воду в замороженном состоянии до теплого сезона, обеспечивая её постепенное высвобождение для восполнения водных ресурсов.

Этот метод эффективно использует естественное охлаждение окружающей среды, минимизируя энергозатраты и создавая локальные источники воды. Так же конусовидная структура уменьшает площадь попадания солнечного света, что делает ледяные ступы более эффективными (Рисунок 1). [3]

Рисунок 1. Искусственный ледник на пастбище Кара-Добо Аксыйской района Джалал-Абадской области. Фото: К. Абдыкалыкова [3]

Ниже мы рассмотрели успешное использование ледяных резервуаров на примере трех стран: Индия, Кыргызстан и Южная Америка.

Ледяные ступы в Ладакхе. Ледяные ступы были впервые представлены в 2013 году Сонам Вангчуком, инженером и защитником окружающей среды, для борьбы с нехваткой воды в холодной пустыне Ладакх. По трубам с самотеком вода из ручьев, расположенных выше по течению, направляется в затененные участки, где она нагревается до низких температур, образуя конусообразные ледяные структуры. Весной лед постепенно тает, обеспечивая поливную воду. Так, в октябре 2013 года Сонам Вангчук создал первый прототип шестиметровой ледяной ступы в городе Лех, заморозив 150 000 литров воды в конусообразной форме. Вода подавалась самотеком по реке, и для перекачки не использовалось электричество или техника. В результате ледяная ступа не таяла до 18 мая 2014 года и позже обеспечивала водой всю деревню. К 2021 году в Ладакхе было построено более 25 ледяных ступ, которые обеспечивали местное население миллионами литров воды во время посева. А урожайность сельскохозяйственных культур в районах, где используются ступы, увеличились на 30%. Этот проект Вангчука стал началом для широкого внедрения инновационных решений в управлении водными ресурсами в горных и засушливых регионах в разных странах. [4]

Сохранение ледниковых вод в Кыргызстане. По данным Национальной академии наук Кыргызстана, с 1950 года площадь ледников в стране сократилась на 30%, и прогнозируется дальнейшее сокращение на 50% к 2050 году. Поэтому в Кыргызстане начали также создавать искусственные ледники по технике Сонама Вангчука. Первые искусственные ледники создавались в Узгенском, Кочкорском и Кадамжайском районах Кыргызстана. Стоит отметить, что многие из этих ледников были созданы в результате взаимодействия местных жителей. Например, в селе Кашка-Суу в коллективной работе приняли участие 55 человек.  К 2020 году была успешно создана ступа диаметром 20 метров, которая обеспечила водой 3 деревни. Эти ледники позволяют сохранять около 200–300 тысяч литров воды на одну конструкцию, что достаточно для обеспечения питьевой воды и частичной ирригации. Кыргызстан успешно применяет такую модель водоснабжения в засушливых регионах страны и не собирается останавливаться на достигнутом. [3]

Опыт Чили в сохранении ледников и снега. В последние годы горные районы Чили сталкиваются с более продолжительными и интенсивными засушливыми периодами, отчасти из-за быстрого сокращения ледников в Андах. Это создает серьезную нагрузку для местных жителей, которые зависят от запасов пресной воды. Для этого в Чили начали проект получившая название «Нилус». Этот проект тоже был вдохновлен аналогичной инициативой в Ладакхе, позволяющая воспользоваться зимними дождями, чтобы потом вода снабжала жителей в засушливое лето. В 2022 году чилийская команда планировала построить 50 ледяных ступ, чтобы вместить в общей сложности 100 миллионов литров (26,4 миллиона галлонов) воды. Это далеко от размера естественных ледников, которые прорезали горные долины, но этого достаточно для снабжения небольших населенных пунктов. «Этого хватило бы для обеспечения более или менее 100 000 человек в течение трех месяцев», - инженер, Лара Роберто. [6]

Таблица 1.

Параметры и результаты применения технологии искусственных ледников в различных странах

Возможность использования технологий в Казахстане. Посмотрев на статистические данные, предъявленные в период за последние 60 лет количество ледников сократилось на 739, а если выражаться в процентах, то на целых 26,5%. [7]

Согласно прогнозам, изменение климата окажет значительное влияние на сельское хозяйство Казахстана. Ученые сходятся во мнении, что последствия изменения климата могут сказаться на горных районах Южного и юго-восточного Казахстана, где ожидается уменьшение количества осадков в течение вегетационного периода, а с изменением снежного покрова и таянием ледников Нехватка пресной воды на фоне общего дефицита будет ощущаться со следующего десятилетия. [10] Анализ текущего состояния водоснабжения также показывает крайне низкий уровень снабжения сельского населения питьевой водой. [8]

Если рассматривать строительство сооружений для искусственных ледников в Казахстане стоит принять во внимание, что главными нюансами в постройке является другой естественный горный ледник, который будет питать искусственный в зимний период. Из этого исходить что создать искусственный ледник мы сможем только в горных регионах с ледниками, а именно на юго-восточной и восточной части Казахстана. Искусственный ледник, в селе Кашка-Суу построен около Кыргызского Алатау, который, так же как наши Жетысуский и Илийский Алатау является продолжениям западного Тянь-Шяня. Если рассматривать отчет от ФАО [9], который в свое время предоставил помощь в построениях искусственного ледника одними из положительных вещей было как раз увеличение поступления питьевой и орошаемой воды. Так же упоминалось о том, что это также положительно повлияло на биоразнообразие местности.

Изменение климата активно влияет на деградацию ледников в Казахстане. Это, в свою очередь, будет все больше и больше сказываться на близлежащие села и города, уменьшая сток талой воды в вегетационный период. Тем самым, вызывая нехватку питьевой и ирригационной воды.

Опыт рассмотренных стран демонстрирует увеличене стока воды в весенний период. Но также инициативу самих местных жителей, страдавших от нехватки воды.

Создание и поддержание искусственных ледников в Казахстане может стать выходом для смягчения последствий изменения климата в предгорных, засушливых регионах.

Список литературы:

1. Барретт Т., Феола Дж., Хусниддинова М., Крылова В. Agricultural water use in Southeast Kazakhstan: current challenges and adaptations to water stress: Research Brief. — Reading: University of Reading, 2017. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://centaur.reading.ac.uk/70564/2/Feola%20et%20al_CCKAZ_Research%20Brief_English.pdf (дата обращения 28.08.2023).
2. Вилесов Е.Н. Изменение размеров и состояния ледников Казахстана за 60 лет (1955–2015 гг.) // Лёд и Снег. — 2018. —  170 с.
3. Вилесов Е.Н. Изменение состояния оледенения северного макросклона Иле Алатау за 60 лет (1955...2015 ГГ.) // Гидрометеорология и экология. — 2015. — 68 с.
4. Вилесов Е.Н., Уваров В.Н. Эволюция современного оледенения Заилийского Алатау в XX веке. — Алматы: КазНУ, 2001. — 252 с.
5. Гавриленко С.Ю. Проблема обеспечения пресной водой населения Республики Казахстан // ВСЕМИРНЫЙ ДЕНЬ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЧТЕНИЯ - 2015): Материалы Междунар. науч.-практ. конф. (Омск, 05 июня 2015 года). — 2015. — 30 с.
6. Проект ФАО в горном кыргызском ауле: искусственный ледник // Организация Объединенных Наций. — 2023. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://news.un.org/ru/story/2023/08/1444052 (дата обращения 26.08.2023).
7. Создание искусственных ледников: уникальный метод адаптации к изменению климата путем высотного сбора и сохранения воды из горного источника в виде вертикально замороженной ледяной башни / FAO/Kyrgyz Jayiti. — [б.м.], [б.г.]. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/d0d79770-a3b9-47ea-8feb-6afc7e6b9828/content (дата обращения 28.01.2022).
8. Чили пытается создать искусственные ледники // Futurj Prossimo. — 2022. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://ru.futuroprossimo.it/2022/01/il-cile-sta-provando-a-creare-ghiacciai-artificiali/ (дата обращения 31.01.2022).
9. Gupta K. The Ice Man of Ladakh building artificial glaciers in the Himalayas // BBC Future. — 2024. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://www.bbc.com/future/article/20240612-the-ice-man-of-ladakh-building-artificial-glaciers-in-the-himalayas (дата обращения 13.06.2024).
10. Mancini M. How Artificial Glaciers Are Hydrating the Himalayas // HowStuffWorks. — 2023. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: https://science.howstuffworks.com/environmental/conservation/issues/ice-stupas.htm (дата обращения 09.06.2023).