Один из самых северных архипелагов Земли - Шпицберген - классическая страна полярных исследований. Ныне этот архипелаг - удобный научный полигон для разработки новых методов и подходов многих наук, в первую очередь геологии, геофизики, гляциологии, палеогеографии, экологии, биологии, археологии. Шпицберген - единственный в наше время безвизовый природный объект, где давно сложилось и плодотворно развивается разностороннее международное научное сотрудничество.
Благодаря структурным особенностям и большому разнообразию геологических формаций на Шпицбергене соседствуют породы различного возраста, от докембрийских до четвертичных, и, что особенно ценно для исследователей, они ничем не скрыты от глаз.
В первой половине третичного периода архипелаг покрывало море. В бассейнах накапливались толщи осадочных пород мощностью в несколько сотен метров. В них встречаются остатки окаменелых морских животных и растений. В конце третичного периода суша приподнялась и острова покрылись широколиственными лесами, где наряду с дубами, кленами, ясенями, липами и буками произрастали такие теплолюбивые деревья, как магнолия, болотистый кипарис, платан и исполинская секвойя. Остатки этой растительности в породах свидетельствуют, что климат на Шпицбергене был тогда значительно теплее и влажнее, чем ныне.
Около 3 млн лет назад температура воздуха и воды в Северном полушарии заметно упала и лесной ландшафт сменился тундровым. Но особенно широко оледенение распространилось несколько сотен тысяч лет назад. Образовались гигантские ледниковые покровы, достигшие умеренных широт Европы и Северной Америки. В то время большую часть Шпицбергена покрывали ледники... Проходили тысячелетия - они то отступали, то надвигались вновь. Их площадь сильно менялась, сокращаясь до современных и даже меньших размеров.
Запасы высококалорийных каменных углей в недрах архипелага норвежские геологи ориентировочно оценивают в 10 млрд т. Основной каменноугольный район располагается в центральной части о.Западный Шпицберген, где сосредоточены все четыре ныне действующих рудника. С 60-х годов геологи ряда стран ведут активный поиск нефти на островах архипелага и особенно на его шельфе - по некоторым данным они весьма перспективны с точки зрения нефтегазоносности. В этом убеждают и результаты нескольких разведочных буровых скважин.
На Шпицбергене отмечены землетрясения силой 4 - 5 баллов. Сейсмологи допускают возможность максимальных землетрясений до 6 - 7 баллов. Архипелаг испытывает вертикальное поднятие земной коры со скоростью около 5 мм в год. Благодаря этому образовались морские террасы высотой до 100 и более метров. Некогда Шпицберген был ареной сильной вулканической деятельности. На севере имеются два потухших вулкана, в районе которых действуют горячие источники и фумаролы. Архипелаг находится в зоне устойчивой вечной мерзлоты, прерывающейся только под дном заливов и в долинах рек. Мощность мерзлоты достигает примерно 200 м. Летом оттаивает лишь незначительный верхний слой - от 0.5 до 2.5 м.
По сравнению с находящимися восточнее Землей Франца-Иосифа, Новой Землей и Северной Землей Шпицберген располагается ближе к Исландскому центру постоянно низкого давления. В районе архипелага проходит граница между теплыми водами Северо-Атлантического течения и холодными водами Арктического бассейна. Большая часть атмосферных осадков выпадает в западной, южной и восточной частях Шпицбергена, при этом увлажняется в основном прибрежная полоса шириной в несколько десятков километров. В то время как количество осадков к центру архипелага резко снижается, средняя температура воздуха в том же направлении повышается.
Суровый климат высоких широт Арктики смягчается проходящим вдоль западного берега Шпицбергена рукавом теплого Норвежского течения - одной из ветвей Гольфстрима. Благодаря его влиянию море у западных берегов Шпицбергена бывает часто свободным ото льда даже зимой, в то время как восточные проливы обычно забиты льдом и летом. В западной части архипелага в самый разгар зимы случаются оттепели и идут дожди. Наиболее высокая температура воздуха (24.5o ) была зафиксирована в июле 1978 г., а самая низкая (-46.3o) в марте 1986 г. Стоит упомянуть и о том, что для Шпицбергена характерны частые магнитные бури, резкие перепады давления атмосферы и температуры воздуха, сильные снежные бураны.
Как и для любого района Арктики, для Шпицбергена характерны длинные полярные ночь и день. С 28 октября по 14 февраля, т.е. более 100 суток, солнце не показывается над горизонтом. Зато с 20 апреля по 20 августа - около 130 суток - оно не покидает небосвод.
Самый большой остров архипелага - Западный Шпицберген, его площадь 39 тыс. км2. Это типичная гористая страна с многочисленными остроконечными горами и гребнями. Хотя горы и невысоки (наивысшая точка острова и архипелага гора Ньютона достигает 1717 м), они сильно расчленены. На востоке горы переходят в плато высотой до 800 м. Западные и северо-западные берега острова изрезаны заливами, вдающимися далеко в сушу. Крупнейшие из них - Ис-фьорд и Вейде-фьорд - вклиниваются соответственно с запада и севера в самый центр острова, разрезая его на две части. Особенность западных заливов состоит в том, что они часто не замерзают до января-февраля и освобождаются ото льда в мае-июне. В немалой степени это способствует установлению продолжительного морского сообщения между материком и основными поселками архипелага.
Неотъемлемую и характерную черту Шпицбергена представляет обширное оледенение, площадь которого превышает 35 тыс. км2. Около 60% поверхности Шпицбергена заковано в многометровую ледяную броню, придающую его природе особую красоту и привлекательность. Общий запас льда в ледниках архипелага - около 7.5 тыс. км3. Резерв "твердой" воды, сосредоточенный в ледниках, в 30 раз превышает годовой сток Волги. Гляциологи называют Шпицберген "ледниковым Эльдорадо".
Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и Северная Земля входят в одну гляциологическую провинцию. Но Шпицберген первым среди них принимает на себя обильные осадки, приносимые циклонами из Северной Атлантики в Евразийскую Арктику. Таким образом, оледенение трех российских архипелагов и Шпицбергена связаны между собой. Кроме того, выяснение условий существования и развития активных ледников Шпицбергена имеет важное значение для понимания закономерностей и особенностей эволюции оледенения во всей Евразийской Арктике. Колебания полярных ледников, как хорошо известно, служат чутким природным индикатором глобальных изменений климата.
Чрезвычайно разнообразное по морфологии, режиму и динамике оледенение Шпицбергена делает его уникальным гляциологическим объектом во всей Арктике. Здесь, словно в нерукотворном фантастическом музее под открытым небом, сконцентрированы почти все разнообразные типы ледников, существующие на земном шаре. Такое многообразие обусловлено различиями в рельефе и климате архипелага.
Основная масса ледников покрывает горные долины и плоскогорья, причем высота поверхности ледников редко превышает 1000 м. У многих ледников зимой отмечены внутренний и подледниковый стоки и приледниковые наледи. Наличие водной смазки стимулирует скольжение масс льда, что способствует их механической неустойчивости. В конечном счете это вызывает резкую регулярную подвижку (пульсацию) ледника - сёрдж. На Шпицбергене насчитывается свыше 50 пульсирующих ледников-сёрджей. Наиболее неустойчивые из них имеют двухслойное строение из "холодного" и "теплого" водосодержащего льда.
Особый интерес у гляциологов вызывает сетчатое (или шпицбергенское) оледенение. С воздуха оно может показаться гигантской шахматной доской, где белые поля - это ледниковые потоки, заполнившие более чем на половину систему долин района и соединяющиеся друг с другом в верховьях, а черные поля - это торчащие изо льда отдельные острые вершины и гребни гор.
По характеру оледенения вся территория Шпицбергена делится на три крупные области. К первой, покровного оледенения, относится о.Северо-Восточная Земля. Большая часть (80%) этого второго по величине острова архипелага занята тремя значительными ледниковыми куполами (Аустфонна, Вестфонна и Сёрфонна) общей площадью около 11 тыс. км2. Объем же сосредоточенного в них льда составляет 44% всего объема льда на архипелаге. Горно-покровное оледенение встречается на островах Западный Шпицберген, Земля Принца Карла, Баренца и Эдж. Основная масса ледников архипелага (более 60%) находится на о.Западный Шпицберген. Область горного оледенения занимает среднюю центральную часть этого острова, вытянувшуюся с юга на север.
Практическое изучение ледников архипелага вызывается необходимостью знать особенности их режима и строения при проектировании поселков, шахт, дорог, мостов, линий передач... Это требуется и для учета ценных запасов "твердой" воды, ибо большинство населенных пунктов Шпицбергена используют для питья и хозяйственной деятельности талые снеговые и ледниковые воды. Наконец, ледники можно считать и рекреационной зоной архипелага, так как они являются излюбленным местом островитян для катания на быстроходных снегоходах - сноускутерах и лыжах.
Надо всегда помнить, что "тихие" белоснежные ледники таят в себе серьезную опасность. В первую очередь, во время таяния это бездонные трещины, прикрытые обычно непрочными снежными "мостами", а также крутые обрывы ледопадов, снежно-водяные болота и озера, наледи и лавины.
Вторая мировая война прервала изучение Шпицбергена. Новая веха исследований началась после проведения работ Международного геофизического года (1957/58). В это время на Северо-Восточной Земле и на юге Западного Шпицбергена работали шведская и польская научные станции. Однако надо признать, что до середины 60-х годов оледенение Шпицбергена оставалось изученным явно недостаточно. Отсутствовала даже обобщающая сводка о его ледниках. Комплексные и планомерные гляциологические исследования, проведенные экспедициями Института географии АН СССР на Земле Франца-Иосифа, Новой Земле и Полярном Урале, подсказали необходимость детального изучения оледенения Шпицбергена.
В 1965 г. Институт географии Академии наук СССР организовал на Шпицбергене первую советскую гляциологическую экспедицию. Ее начальником был назначен полярный иследователь Е.М.Зингер, который работает здесь до настоящего времени."Ледниковым Эльдорадо" архипелаг назван с его легкой руки.
За долгие годы полевых работ участники экспедиций совершили сотни многокилометровых маршрутов по всему архипелагу пешком, на лыжах, на шлюпке и вертолете. Был выполнен огромный цикл исследований внутреннего строения, гидродинамического режима и эволюции ледников в связи с изменением климата. Впервые в истории Шпицбергена на ледниках были удачно применены радиолокационное зондирование и глубокое термическое бурение скважин с выборкой ледяного керна на различные анализы.
По времени запаздывания и характеру отраженных радиосигналов удается определять профили толщины льда и подледного рельефа, а также изучить внутреннее строение ледника. С борта вертолета были выполнены радиолокационные исследования около 150 ледников разных типов и форм. Наибольшей толщина льда оказалась на куполе Аустфонна (Северо-Восточная Земля) и ледниковом плато Хольтедаль (северо-запад о.Западный Шпицберген) - около 600 м. В разных зонах льдообразования было пробурено 60 скважин, в том числе керновых - 25.
Наиболее глубокими, достигшими коренного ложа, оказались скважины, пробуренные на ледниковом плато Амундсена (южная часть о.Западный Шпицберген) и в центре купола Аустфонна, - соответственно 586 и 566 м. В результате бурения установлена неоднократная смена питания во время формирования ледниковой толщи, обусловленная изменением климатических условий за последнее тысячелетие2. Удалось выявить потепление климата в XVI в., похолодание в XVII - первой половине XIX в. ("малый ледниковый период") и потепление с конца XIX в. Больше столетия после окончания "малого ледникового периода" оледенение Шпицбергена находится в относительно теплых климатических условиях. Несколько последних десятилетий на Шпицбергене наблюдается медленное похолодание и как следствие этого замедление отступания ледников...
Одна из главных особенностей деятельности экспедиций Института географии состояла в изучении гляциальных процессов на всей территории архипелага в сочетании со стационарными наблюдениями на нескольких эталонных ледниках, расположенных в разных районах. В 1995 г. совместно с Национальным институтом полярных исследований (Япония) на ледниковом куполе Аустфонна на 79ос.ш. проведено электромеханическое кабельное керновое бурение и взят непрерывный керн до глубины 210 м для последующего комплексного изотопно-геохимического анализа. Одновременно проводилось структурно-стратиграфическое описание керна, измерение значений pH и электропроводности верхних горизонтов, термометрия скважины, шурфовочные работы, метеонаблюдения и другие исследования.
В настоящее время Шпицбергенская гляциологическая экспедиция участвует в проекте "Механизмы взаимодействия полярных ледников с атмосферой и океаном и эволюция оледенения" (руководитель В.М.Котляков). Цель проекта - изучение закономерностей и механизмов глобальных и региональных изменений климата и природной среды Арктики, режима и эволюции ледников и ледниковых покровов, реконструкция оледенения и климатических колебаний за последние 20 тыс. лет и их прогноз для выявления роли оледенения в изменениях уровня Мирового океана. Эти работы будут выполнены на основе анализа керна льда и численного моделирования на Шпицбергене, Земле Франца-Иосифа и Северной Земле. Суммированные результаты должны войти в коллективную итоговую монографию "Современное и древнее оледенение Арктики".
