Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В сентябре 2022 г. в кратере Горшкова на вулкане Ушковский на высоте 3950 м было проведено керновое бурение. Полученный керн, длиной 14 м, который был доставлен в Москву в замороженном состоянии. В холодной лаборатории Института географии РАН было выполнено стратиграфическое описание керна и измерена его плотность. В настоящее время проводятся химические анализы керна. Снежно-фирновая толща в вершинной области кратера вулкана Ушковский характеризуется очень высоким содержанием льда в результате замерзания талой воды и жидких осадков при отрицательных температурах в верхней части ледника. Метеорологические условия в период проведения работ характеризовались активной циклонической деятельностью, связанной с обострением дальневосточной ветви полярного фронта, протянувшейся вдоль Алеутских островов через Курилы и Приморский край. Обострение этого участка высотной планетарной фронтальной зоны было связано с формированием очага аномально холодного арктического воздуха над материковой частью Дальнего Востока в сочетании с выносом морского тропического воздуха над акваторией Тихого океана. В итоге погодные условия характеризовались крайней нестабильностью. Среднее значение температуры за 10-дневный период (с 13 по 23 сентября) составило -11 °С. Максимальные средние значения скорости ветра были достигнуты 20 сентября и составили 27 м/с. Ветер в порывах достигал 40 м/с. В период работ к юго-востоку от Камчатского полуострова и в точке бурения сформировалось фронтальное струйное течение, характеризуемое самой высокой скоростью ветра в Северном полушарии. В полученном керне были измерены концентрации основных неорганических (Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, F-, Cl-, Br-, NO2-, NO3-, SO42-) и нескольких органических (ацетат и формиат) ионов с помощью ионной хроматографии. Основным отличием керна вулкана Ушковский от других ранее изученных является очень низкий вклад антропогенных источников загрязнения. Концентрации таких типичных маркеров горения топлива как сульфат (SO42-) и нитрат (NO3-) значительно ниже (в среднем 118 ppb для камчатского керна против 394 ppb для кавказского керна) по сравнению со значениями для керна Эльбруса. Это позволяет пренебречь антропогенным влиянием на химический состав керна и, соответственно, рассматривать преимущественно вклад других факторов, таких как леса, лесные пожары, вулканическая активность, океан и морские льды. В качестве маркеров биопродуктивности лесов и лесных пожаров можно использовать аммоний (NH4+) и формиат. Для этих соединений прослеживается определенная периодичность колебаний концентрации. Однако небольшая глубина бурения не позволяет выявить сезонность этих изменений и, как следствие, не дает провести датировку керна. На основании полученных результатов можно выделить основные маркеры горения биомассы (аммоний и формиат), биопродуктивности лесов (аммоний, формиат, ацетат) и распространения морского льда (ионы натрия и хлора). Изучение космических снимков и архивных материалов показало целесообразность проведения дендрохронологические исследования в двух районах – Эссо и Ключевская группа (Ушковский). Эссо – повторный отбор образцов для продления хронологий, построенных в 1970-е-1990-е гг. Это позволит оценить устойчивость климатического сигнала, обнаруженного в этих хронологиях ширины колец лиственницы и ели ранее. На основе новых образцов будут впервые на Камчатке построены хронологии оптической плотности по высотному профилю для выявления климатического сигнала, который обычно является более четко выраженным в плотности колец, чем в ширине. В обоих районах будут заложены площадки для оценки динамики надземной/полной древесной биомассы/биопродуктивности за последние 100–200 лет. Впервые будут получены хронологии пожаров в двух локациях: в вулканическом и невулканическом районах. По материалам космической съемки были рассмотрены озера, расположенные в приледниковой зоне в Срединном хребте, на Кроноцком полуострове, в Ключевской группе вулканов и в районе вулкана Шивелуч. Учитывая транспортную доступность, наиболее целесообразно сосредоточиться на двух последних районах – вулкане Шивелуч и ледниках Ключевской группы. На основе литературных источников и с использованием еженедельных данных Камчатской группы реагирования на вулканические извержения была составлена сводка исторических и реконструированных эксплозивных извержений вулканов Камчатки за последнюю тысячу лет, пеплы которых могут быть захоронены в леднике Ушковского вулкана. Помимо основных источников в сводку были также включены крупные извержения конуса Штюбеля на вулкане Ксудач (Южная Камчатка), а также извержение вулкана Малый Семячик. Для отдельных объектов (Шивелуч, Авачинский и Малый Семячик) кроме перечня исторических извержений были приведены сведения об извержениях, реконструированных при помощи тефростратиграфических и/или дендрохронологических методов. Сводка включает 206 извержений, большинство которых связано с двумя объектами – вулканом Ключевским (66 извержений с 1697 по 2021 г.) и вулканом Безымянным (55 извержений с 1955 по 2022 г.). Эти вулканы расположены на расстоянии чуть более 10 км от вулкана Ушковского и могут поставлять наибольшее количество тефры в ледовый материал. В отличие от Ключевского вулкана, все извержения вулкана Безымянного являются эксплозивными, сопровождаются пеплопадами и имеют высокую частоту. В сводку было внесено 22 извержения вулкана Шивелуч – одного из наиболее активных вулканических центров Камчатки, расположенного в 80 км к северу от Ушковского ледника. Список исторических событий включает два катастрофических извержения в 1854 и 1964 гг. Извержения вулкана Кизимен (110 км к юго-западу от Ушковского ледника) не отличаются высокой частотой в последнюю тысячу лет, однако пеплопады от его недавнего извержения в 2010–2013 гг. распространялись на значительные расстояния, в том числе и в направлении вулкана Ушковского. На основе собранной информации о масштабах и характере извержений наиболее активных эксплозивных вулканов Камчатки, а также имеющихся данных о направлении распространения пепловых шлейфов, в сводке были выделены события, пепел которых потенциально может присутствовать в леднике. Наиболее подробно в литературе и открытых источниках задокументированы извержения последних 20 лет, когда при помощи спутникового мониторинга и систем видеонаблюдения фиксировались направления, протяженность и площадь распространения пепловых шлейфов. Для более ранних исторических извержений информация о распространении пепловых шлейфов крайне ограничена и для выделения потенциальных событий учитывались косвенные свидетельства, такие как упоминания о пеплопадах в поселках, ближайших к вулкану Ушковский (Ключи, Майское, Козыревск). Всего было выделено 36 извержений, тефра которых могла быть захоронена в леднике, в том числе 11 событий, которые произошли с начала текущего столетия.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Показано, что ледники северной части Срединного хребта с 1950 по 2016-2017 гг. сократились на 125 км2 или 35.6%. Выявлено умеренное потепление в регионе (в среднем 0.3С/10 лет) и значительное сокращение количества зимних осадков в северных и западных районах Камчатки (до 10%/10 лет). За период 1950–2020 гг. произошел существенный рост радиационного баланса в теплый период года, который в период 1950–2002 гг. был обусловлен уменьшением отраженной от поверхности коротковолновой радиации и альбедо, а в 2003-2020 увеличением приходящей коротковолновой радиации за счет уменьшения количества облачности. Рост приходящего коротковолнового потока и ясной погоды связан с увеличением повторяемости антициклонов в регионе, а уменьшение зимних осадков связано с уменьшением Западно-Тихоокеанского индекса циркуляции (ослаблением циклона над Охотским морем в зимний период). На фоне общего фонового потепления в регионе деградации оледенения способствовал рост радиационного баланса в теплый сезон, а для ледников Срединного хребта помимо этого еще уменьшение зимних осадков. На основе результатов численных экспериментов с моделью SNOWPACK за для периодов 2010–2022 гг. и 1990–2022 гг. получены сведения о стратиграфии, динамике температуры, плотности и других характеристик снежного покрова. Оценено воспроизведение моделью SNOWPACK динамики снежного покрова в сравнении с данными изотопного анализа по 18О в керне 2022 г. По численному эксперименту для 1986–1997 гг. получены данные о стратиграфии, температуре и плотности снежного покрова, которые сопоставлены с результатами бурения 1996 г. Верификация результатов показала, что модель SNOWPACK значительно занижает температуру снега, особенно в средней части толщи. Выполнены измерения ширины и оптической плотности колец деревьев для трёх площадок на склонах вулк. Ушковский. Всего измерено74 образца по ширине годичного кольца (RW) и оптической плотности поздней древесины (dBI). Полученные хронологии по RW и dBI колец достигают продолжительности от 276 до 365 лет. Результаты дендроклиматического анализа указывают на наличие чёткого лимитирующего прирост лиственницы фактора – температуры воздуха лета. Самая сильная связь отмечена для наиболее высоких участков. Оптическая плотность древесины раннее не измерялась для территории Камчатки. Продолжение начатых работ позволит построить первую для данной территории хронологию dBI, которая станет основой для палеоклиматической реконструкции. Для исследования динамики пожаров был проведен отбор образцов на участках горелого леса, предварительно выделенных по спутниковым данным. Построено три RW древесно-кольцевых хронологии, которые были объединены в одну протяженностью 420 лет (с 1603 по 2023 гг.). Анализ положения пожарных шрамов в кернах и спилах деревьев свидетельствует о наличии сильных верховых пожаров в период с 1955 по 1983 г. Была отработана методика идентификации и датирования пожарных событий в спилах и кернах деревьев на участках горелого леса, предварительно выделенных при анализе космических снимков. На основе анализа кернов древесины из 100 деревьев выполнен расчет прироста и запасов фитомассы в районе пос. Эссо. Полученные ряды будут также сравниваться с данными дистанционного зондирования. На основе сравнения данных о составе тефры в керне льда с вулк. Ушковский с опубликованными данными по составу стёкол тефры современных извержений вулканов Камчатки определена принадлежность каждого горизонта тефры к конкретному вулкану-источнику. Показано, что основным источником является вулкан Ключевской – самый близкий к леднику и наиболее продуктивный среди вулканов Камчатки. Значения концентрации неорганического углерода низкие и меняются в пределах от 200 до 550 ppb, что соответствует фоновому переносу пыли с близлежащих открытых участков скал. Значения концентрации органического углерода меняются от 75 до 16800 ppb, что говорит о высоком влиянии лесных пожаров и служить маркером биопродуктивности лесов. По данным изменения концентрации NH4+ и Ca2+, совместно с результатами анализа тефры и анализа содержания стабильных изотопов, была выполнена датировка керна. Палеоклиматические данные охватывают не более 20 лет. При сравнении трендов ионов Na+ и Cl- и спутниковых данных о покрытии акватории морским льдом показано, что вклад последнего в палеоклиматический сигнал в XIX в. оказался незначительным. При этом сравнение ионного соотношения в керне со стандартным морским и соотношением ионов в атмосферных осадках для разных регионов Камчатки показало, что основным источником большинства ионов в керне являются вулканические выбросы как непосредственно во время извержений, так и в результате фоновой фумарольной активности. Весь керн был проанализирован на содержание микроэлементов с разрешением 15–30 см методом атомной эмиссии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) и методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП). Маркеры антропогенной активности (Al, Ti, V, Cr, Ni, Co, As, Sr, Pb, Be, Mo, Cd, Sn, Sb, Cs) показали низкие значения (до 8 ppb). На основании этих результатов можно утверждать, что антропогенная нагрузка на ледник минимальна и основной вклад вносят природные факторы. На основе данных, полученных на счетчике Коултера Multisizer 4e, а также на химическом анализе образцов и стереоскопических снимках, получена первая оценка общего содержания микрочастиц в толще с выявлением источников поступления. Установлено, что вклад антропогенных загрязнителей минимален, в основном преобладают естественные источники поступления материала. Значения δ18О и δ2Н льда варьируют от −16 до −24‰ и от −110,5 до −177,7‰ при средних значениях −20,5 и −150,2‰, соответственно. Величина дейтериевого эксцесса меняется по глубине от 8,7 до 21,3‰ при среднем значении 13,7‰. Зимние горизонты в среднем характеризуются величинами δ18О от −19 до −24‰ и значениями d-excess 12…16‰ В распределении значений δ18О и δ2Н льда заметен тренд повышения значений с глубины 10.66 м в.э. к поверхности на фоне слабовыраженного тренда уменьшения величин d-excess. Это свидетельствует о повышении роли летних атмосферных осадков в формировании ледникового льда. Сопоставление с керном 1998 г. показало, что к 2022 г. общая годовая амплитуда значений δ18О сократилась, и тенденция к росту значений δ18О, отмеченная для периода с 2008 по 2022, не отмечается в керне 1998 г., по крайней мере для продолжительных отрезков времени, превышающих 3-5 лет. Это может говорить о климатических изменениях в Тихоокеанском регионе, произошедших в последние 20 лет и связанных с циркуляцией атмосферы, что проявилось в увеличении доли летних осадков. Колебания ледника Бильченок в Ключевской группе вулканов, носивших пульсирующий характер по крайней мере последние 400–500 лет, прослеживаются по боковым моренам. В XX в. мощная подвижка ледника произошла в 1959/60 г., когда его язык продвинулся на 2 км и спустился до высоты 615 м, внедрившись в березовый лес. Частично этой подвижкой перекрывались боковые морены двух крупных предыдущих пульсаций в конце и начале XX в. Еще одна крупная подвижка ледника прослеживается по фрагментам морены в 4-х км вверх по левому борту долины и датируется по-видимому началом Малого ледникового периода. Изменения климата и оледенения в районе Ключевской группы вулканов находились под влиянием интенсивной вулканической деятельности. Как показали тефрохронологические исследования последних десятилетий, в начале голоцена происходили катастрофические извержения вулкана Ушковский (PL1 - 11,650 л.н. и PL2 - 10,200 л.н.) с образованием обширных кальдер на его вершине и эксплозиями до 12 км3 изверженного материала (Ponomareva et al, 2013). Эти извержения практически должны были почти полностью уничтожить область питания ледника Бильченок и осложнить его дальнейшее существование в процессе роста шлаковых конусов во вложенной молодой кальдере и их эруптивной деятельности. Очевидно, что можно определенно говорить о наличии морены возрастом 4 тыс. лет, в то время как датируемая 8 тыс. л.н. скорее всего является остатками деградации верхнеплейстоценового оледенения.