Ледоход – это фаза весеннего вскрытия реки, когда разрушенный ледяной покров приходит в движение и перемещается по течению под воздействием водного потока. С точки зрения гидрологии, этот процесс включает три этапа:
- образование закраин – полос чистой воды у берегов;
- подвижки льда – локальные смещения ледяного покрова без полного разрушения;
- собственно ледоход – массовое движение обломков ледяного покрова по течению реки.
Для большинства людей ледоход служит визуальным маркером прихода весны и тепла. С научной точки зрения он начинается, когда тепловой баланс реки становится положительным: солнечная радиация прогревает воздух и поверхность, что вызывает таяние снега и льда. Стекающая с водосбора талая вода поднимает уровень в реке. Из-за подъема уровня воды и внутреннего таяния лед всплывает, теряет прочность, ломается и приходит в движение.
Ледоход означает, что река вышла из зимнего состояния («спячки») и перешла в активную фазу весеннего функционирования.
Обь – типичная равнинная река Северного полушария, текущая с юга на север – с Алтайских гор к Карскому морю Северного Ледовитого океана. Истоки Оби – это две крупные реки, Бия и Катунь, берущие начало высоко в горах и протекающие преимущественно в горной местности. Их условия вскрытия иные из-за высотной поясности и более высокой скорости течения. Соответственно, у них свои сроки вскрытия.
Ледоход на Оби начинается в районе слияния ее истоков – вблизи предгорий Алтая – и распространяется далее вниз по течению, в северном направлении. На участке Оби ниже слияния Бии и Катуни вскрытие реки происходит раньше, чем у Барнаула. Это связано как с более южным географическим положением, так и с влиянием предгорий, которые формируют более мягкий микроклимат. Затем волна вскрытия проходит мимо Барнаула, Новосибирска и движется далее на север.
Река практически никогда не освобождается ото льда мгновенно по всей длине, и на это есть несколько причин.
Прежде всего, это особенности русла: изгибы, наличие островов, проток, отмелей, изменение ширины самого русла, искусственные препятствия – это создает неравномерные условия для движения льда: на одних участках он уже сходит, на других задерживается.
Кроме того, сам лед не монолитен: он раскалывается на множество фрагментов, которые образуют заторы в сужениях русла или зажоры – закупорку мелкими льдинами. В это время снижается пропускная способность потока и замедляется его движение, а после расчистки поток воды вновь ускоряется.
В итоге движение происходит рывками: льдины могут идти десятки минут, потом внезапно остановиться, а через некоторое время снова прийти в движение.
Для вскрытия реки недостаточно одной лишь положительной температуры воздуха – должно совпасть несколько факторов. Например, один из них – мощность льда. После суровой зимы лед на Оби может достигать толщины 1–1,2 м. Такой массивный лед достаточно прочный и остается устойчивым даже при +10°С, пока не разрушится его кристаллическая структура и он не станет пористым и ломким.
Еще фактор – уровень воды. Ледоход начинается только тогда, когда приток талой воды с водосбора вызывает подъем уровня реки на десятки сантиметров, а то и на метр.
Если снег тает медленно, а почва сухая и способна впитывать значительное количество влаги, то часть талой воды будет уходить на впитывание в почву, в грунт, а не в русло реки. В результате подъем уровня не достигает критического значения, необходимого для взлома льда. Именно поэтому даже в теплую погоду ледоход может задерживаться на несколько дней или даже на неделю.
Наблюдения показывают, что ледоход может начинаться в любое время суток, но часто это случается именно ночью или под утро, и у этого есть простое объяснение. Днем солнце нагревает поверхность, что запускает процесс снеготаяния: образуются ручьи талой воды. Однако поступление этой воды в основное русло реки не происходит мгновенно. Вода стекает по склонам, впитывается в почву и грунты, и ей нужно время на этот путь.
Пик поверхностного стока, как правило, смещается на несколько часов позже максимума солнечной радиации. Для крупной реки Оби максимальный приток талых вод в русло часто приходится на вечерние и ночные часы (18:00-00:00) или на предутренние часы. В этот период наблюдается подъем уровня воды в реке, что приводит к отрыву ледяного покрова от берегов, его разлому и началу движения льдин – то есть к началу ледохода.
Хотя инициатором процесса служит дневное повышение температуры воздуха и связанное с ним снеготаяние, непосредственным пусковым механизмом ледохода выступает именно подъем уровня воды за счет поступления талого стока. Именно из-за этого временного сдвига ледоход часто начинается ночью или ранним утром.
Зимний лед имеет белый цвет из-за многочисленных пузырьков воздуха, равномерно распределенных в его толще. Эти пузырьки рассеивают падающий свет во всех направлениях, в результате чего человеческий глаз воспринимает лед как белый.
Весной, в период ледохода, структура льда претерпевает существенные изменения: он теряет прочность, пузырьки выдавливаются. Лед становится более пористым и начинает впитывать талую воду подобно губке. Если вода чистая, лед приобретает голубоватый оттенок. Однако в воду рек попадает много взвесей – пыль, сажа, песок, частицы почвы, опавшая листва, растительные фрагменты. Они и окрашивают лед в серый цвет.
Весной, когда лед трогается и вода прибывает, течение усиливается. Оно поднимает со дна осадки, размывает берега и несёт с собой мелкие частицы грунта.
Кроме того, за зиму на поверхности льда накапливаются различные примеси. Во время таяния они и проявляются.
На равнинной реке, такой как Обь, массовый ледоход против течения невозможен: основная масса льда перемещается в направлении общего уклона русла – с юга на север, по течению.
Однако на отдельных участках русла реки могут наблюдаться кратковременные и локальные обратные смещения льдин. Например на изгибах русла могут возникать водовороты и противотечения, из-за которых отдельные льдины на короткое время могут плыть назад.
То же самое происходит выше затора, когда льдины перекрывают реку. Вода ненадолго получает обратный уклон, и мелкие льдины начинают двигаться назад.
Или, например, в местах крупных притоков или при наличии локальных течений (в затонах, старицах, заливах) могут возникать зоны с обратным движением отдельных льдин. Но это всегда именно кратковременные и локальные явления, а не движение всего ледохода в целом.
Ледоход – это не только зрелищное, но и потенциально опасное природное явление, несущее угрозу для различных объектов инфраструктуры и групп населения.
Прежде всего, выходить на весенний лед смертельно опасно: он становится рыхлым и хрупким, легко ломается под весом человека или животного. Жертву может затянуть под воду или придавить льдиной. Даже нахождение на берегу требует осторожности. Возможны обрушения подмытых берегов, внезапные подвижки льда у кромки.
Кроме того, массивные льдины при их подвижках обладают огромной силой и оказывают значительное давление на стационарные конструкции. Современные сооружения проектируются с учетом ледовых нагрузок, хотя экстремальные условия (мощные заторы, аномально толстый лед) могут привести к их повреждениям.
Заторы льда приводят к резкому подъему уровня воды на несколько метров и топят участки, прибрежные постройки и хозяйства. Что касается речного транспорта, то он, как правило, защищен: суда обычно заблаговременно поднимают на берег или переводят в защищенные затоны.
