Заилийский Алатау относится к наиболее северной цепи хребтов Тянь-Шаня. Этот мощный снеговой хребет в широтном направлении с запада на восток протянулся почти на 300 км, ширина его — 30—40км.
В верховьях рек Дженишке и Тургень Заилийский Алатау на востоке граничит с Сюгатино-Богутинскими горами и хребтом Турайгыр, на западе — с Киргизским Алатау.
Наиболее высокая точка Заилийского Алатау находится восточнее г.Алматы на расстояний 20 км. Это Талгарский горный узел с пиком Талгар, достигающим высоты 5017 м над уровнем моря.
Средняя высота Заилийского Алатау — 4000 м, наибольшие абсолютные высоты (4500—5000 м) в средней части хребта в Чилико-Кебинском горном узле, где Заилийский Алатау соединяется с мощным снеговым хребтом Кунгей-Алатау, который далее на запад отделяется от Заилийского Алатау долиной реки Чонг-Кемин и на востоке — долиной реки Чилик. Восточнее Тургенского ущелья Заилийский Алатау постепенно понижается до 3300—3400 м. Западная оконечность хребта за перевалом Костек переходит в систему Кандыктаских возвышенностей (2000—3000 м) и не имеет ледников.
Около города Алматы Заилийский Алатау — это мощный снеговой хребет с ледниками и высокими пиками. Северный склон Заилийского Алатау расчленен множеством ущелий с глубокими и крутосклонными долинами. Южный склон очень крутой, более короткий и менее расчленен на ущелья. От основного хребта на северном склоне отходят боковые отроги в виде «прилавков», менее крупных хребтов — Талгарского, Нового, Малоалматинского и Кумбель.
В высокогорьях Заилийского Алатау па высоте 2600—3000м распространены плосковершинные поверхности — сырты, занятые высокогорными лугами. Это знаменитые летние пастбища джайляу. Верхняя часть гор представляет собой горно-ледниковый островершинный ландшафт из скал, осыпей и ледников.
Предгорья Заилийского Алатау, называемые «прилавками», занимают пояс от 1000 до 1700м над уровнем моря. Сложены они мощной толщей лёссовидных суглинков, имеют относительно плоские вершины, склоны довольно крутые. Полоса «прилавков» наиболее развита в районе городов Талгар и Алматы и имеет ширину до 10—15 км. Западнее и восточнее этих мест полоса «прилавков» уменьшается до 1—10 км ширины, местами полностью исчезает. За «прилавками» начинается основной хребет Заплнйского Алатау, который отличается более крутыми склонами, скалами, осыпями и частыми выходами на поверхность горных пород, в основном грантов. Геологическое строение хребта довольно пестрое и сложное, его описание кратко приводится в следующем разделе.
У основания Заилийского Алатау образовались мощные делювиальные и аллювиальные отложения конусов выноса рек и селевых потоков, представляющие собой слегка наклонную на север равнину, на которой расположены села, города и красавиц Алматы. Тянь-Шань - это серия хребтов, долин, высокогорных плато и ледников. За хребтом Заилийского Алатау идет Чонг-Куминская долина, за ней - мощный хребет Кунгей-Алатау, затем Иссыкульская котловина и опять высочайший снеговой хребет Терскей-Алатау.
Тянь-Шань относится к сравнительно молодым горным системам альпийского горнообразовательного периода складчатости. Хребет Заилийский Алатау возник в последние 12 млн. лет, но наиболее интенсивно горы поднимались в течение последнего миллиона лет в антропогенный период. Рельеф гор формировался и в последние 10—12 тыс.лет под воздействием землетрясений, кампепадов, селевых потоков и изменения русл рек. В последние столетия значительная часть гор покрылась террасами и садами, построены дороги и населенные пункты. Появился антропогенный культурный ландшафт.
Ученые утверждают, что процесс горообразования на хребте Заилийский Алатау продолжается и в настоящее время. Хребет ежегодно поднимается в среднем на 5 мм в год, что способствует землетрясениям, камнепадам и изменению рельефа местности.
Заилийский Алатау в далекие прошлые времена представлял собой относительно плоскую равнину. Все прошлые горные системы, образовавшиеся в результате герцианской складчатости за сотни миллионов лет, были пенипленизированы, то есть превращены в выравненные места.
В плиоцене начинается поднятие хребта Заилийского Алатау. За 13—14 миллионов лет горы достигли высоты примерно 2 500 м. Одновременно с поднятием хребта постепенно понижались предгорья и междугорные долины на востоке хребта. После периода относительного спокойствия в тектонической деятельности в среднеантропогеновую эпоху (около 600 тыс.лет тому назад) тектонические движения резко возрастают, и горы достигают высоты, близкой к современной, — 4 700 м.
На формирование рельефа Заилийского Алатау с громадными конусами выноса горных пород в предгорьях и моренными отложениями в верхнем поясе в значительной мере повлияли оледенения.
Им мнению В.М.Чупахина (1964), были две эпохи оледенения — первая приходилась на конец третичного периода. Вторая эпоха древнего оледеления приурочена к средне- или поздне-четвертичному времени и объясняется общим изменением климата Евразии. Первое оледенение было полупокровным, второе — горпо-долинным. В результате этих оледенений Заилийский Алатау приобрел черты высокогорного альпийского рельефа. На склонах гор встречаются нагромождения каменных глыб и кар (углубления на склонах, скалах и греблях гор, образовавшиеся в результате ледниковой эрозии). Долины в верхних частях имеют вид трогов — углублений корытообразной фирмы с широким закругленным дном и крутыми внизу склонами.
Многочисленные по склонам хребтов эрозионные борозды, по которым сходят снежные лавины и стремительные водные потоки, нередко превращающиеся в сели, свидетельствуют 0 том, что водная и ледниковая эрозия - одна из основных причин образования крупных ущелий с их многочисленными ответвлениями и является характерной чертой современного рельефа Заилийского Алатау.
Геология. Геологическое строение Заилийского Алатау весьма сложное. Здесь встречаются интрузивные магматические породы (граниты, гранодиориты, сиениты, диориты) - это массивные тела из расплавленной и остывшей на глубине магмы и осадочных пород, которые представлены глинами, лёссовидными суглинками, известняками и галечниками. Осадочные породы залегают слоями и образуются в результате разрушения, переноса магматических пород и их отложения, химического разложения остатков животных и растений. Встречаются также метаморфические горные породы — сланцы, гнейсы и липариты. Метаморфизм - это изменение интрузивных или осадочных пород в глубоких горизонтах в результате движения земной коры, высокого давления, температуры, действия подземных растворов и газов.
Наиболее древние породы отдельными участками встречаются но осевой части хребта — это кристаллические сланцы, кварциты и гнейсы, образовавшиеся в протерозое более 500 миллионов лет тому назад. Большая часть хребта сложена палеозойскими породами — гранитами, гранодиоритами и сиенитами.
Крупнозернистые серые граниты встречаются в центральных частях хребта, особенно в Малом Алматинском ущелье. Красные и розовые граниты наиболее широко распространены на хребте Заилийский Алатау. Талгарский пик и ближайшие к нему вершины центральной части Кебино-Келбинского горного узла в основшм сложены этими горными породами. Продукты разрушения гранитов широко распространены па склонах гор в виде грубообломочного щебня, супеси и тяжелых суглинков. На высоте 2800 — 3000 м расположены сырты — волнистые равнины с типичным древнеледниковым рельефом. На сыртовых равнинах, занятых современными высокогорными пастбищами джайляу, встречаются участки с выходами сглаженных скал «бараньих лбов» с царапинами и рытвинами — результат работы древних ледников. Наиболее молодые, кайнозойской эры, горные породы состоят из глин, мелкой гальки и четвертичных валунно-галечных отложений.
Климат.. Климат Заилийского Алатау описан подробно в книге В. Ф. Литвинова «Климатические особенности города Алма-Аты и его окрестностей» («Каз-гос.издат»,1953); М.Грудзинского «Дорога ведет и горы» (Алма-Ата, 1965) и во многих специальных научных публикациях. Поэтому мы ознакомим читателя только с некоторыми особенностями климата, которые оказывают влияние на изменение растительности, жизнь растений и животных.
Климат Заилийского Алатау, как и всех горных районов, связан с вертикальной поясностью, широтой и долготой местности, удаленностью от океанов. Положение в центре евразийского материка и южное расположение способствовало увеличению количества тепла, уменьшению увлажнения и резкой континентальности климата. Однако с увеличением абсолютной высоты местности в предгорьях увеличивается увлажненность, лето становится не слишком жарким и зима более мягкой. От начала предгорной равнины (река Или, Капчаганское водохранилище) до снежных вершин на протяжении всего около 100 км климат постепенно изменяется от жаркого очень сухого резко континентального до влажного и очень холодного.
В пойме реки Или и Капчагайского водохранилища в пустынной зоне климат крайне сухой, жаркий и резко континентальный. Среднегодовая температура воздуха 6,4 — 8,7°. Среднемесячная температура в июле 23—25° тепла, максильная -44° жары. Средняя температура самого холодного месяца года (января) - минус 9,4-14,1°. В отдельные дни морозы могут доходить до 45°. Абсолютная амплитуда колебания темпиратур в течении года достигает 99°, это уже пустынный крайне континентальный климат. Продолжительность безморозного периода - 153-170 дней. Сумма эффективных положительных темпиратур выше 10° - 3500-3600°. Обилие тепла позволяет выращивать даже теплолюбивый рис. Однако осадков в предгорной равнине в районе Капчагайского водохранилища в среднем выпадает всего 250 мм.
Гидротермический коэффициент (ГТК), исчисляемый как частное от деления суммы осадков к сумме эффективных темиратур воздуха выше 10 градусов, уменьшенных в десять раз, в этом поясе составляет всего 0,2—0,5. Летом в 13 ч относительная влажность воздуха опускается до 25—30% (это настолько сухо, что необходимо смазывать лицо специальным защитным кремом). Земледелие без орошения невозможно. В связи с заполнением огромного Капчагаиокого водохранилища прибрежный климат стал немного влажнее. Со временем определится степень влияния водохранилища на ближайшие от него районы.
В предгорном пуостынно-степном поясе в районе аэропорта города Алматы (674 м) климат жаркий, засушливый, континентальный. Среднегодовая температура изменяется от 6,6 до 7,7°. В июле среднемесячная температура 22,4°, в январе — минус 12,7°. Морозы зимой могут достигать минус 43°, максимальная температура летом 42°. Амплитуда колебания крайних температур — 85°. Продолжительность безморозного периода 141—169 дней. Среднегодовое количество осадков 420 мм. Сумма положительных температур 3400—3500°, ГТК 0,5—0,7. Для выращивания растений необходимо орошение.
Климатические условия степного предгорного пояса характеризуются данными метеостанций г.Алматы (обсерватория, 848 м), Талгар (1015 м) и Каменское плато (1350 м). В этом поясе климат не слишком жаркий, более увлажненный. Среднегодовая температура 7,7—8,7 . Средняя температура июля плюс 19,3-22,4°, января — минус 3,7—7,4°. Средняя температура летних месяцев не превышает 20°. Годовое количество осадков в среднем 559 мм. Сумма положительных температур воздуха изменяется от 2510 до 3140°, ГТК 0,7-1,0, продолжительность безморозного периода 174-181 день.
Основное количество осадков выпадает в весенне-летний период с весенним максимумом. Осень всегда сухая и теплая. В августе, сентябре и октябре в среднем месячная норма осадков составляет около 10-30 мм. Относительная влажность воздуха в этом поясе близкая к оптимальной и в среднем составляет 55—60%. Даже в жаркие месяцы она редко опускается ниже 50%. Продолжительность зимы со снежным покровом обычно составляет 101 — 104 дня. Высота снежного покрова — 25—30 см. Период с низкими отрицательными температурами ниже 15° не превышает 20 дней в году. В отдельные годы морозы достигают 40°. При такой температуре сильно подмерзают сливы, абрикосы и некоторые сорта яблонь. Особенно опасны сильные морозы после довольно частых в этом высотном поясе зимних оттепелей. Иногда даже в самом холодном месяце температура воздуха поднимается до 15° тепла. Так, в начале января 1979г. термометр показывал плюс 15—17°.
От этих средних данных могут быть отклонения в различные по влажности годы. В г.Алматы во влажные годы выпадает до 924 мм осадков. в засушливые - всего 293 мм. Поэтому для нормальной жизни растений, особенно в конце лета и осенью, обязательно орошение. Если в более холодных районах страны при обильных осадках происходит переувлажнение или затопление почвы, то в этом поясе никогда лишней влаги не бывает: испарение и сток настолько велики, что приближаются к 1500 мм. Не страшны здесь и засушливые годы. При сильной жаре и сухости увеличивается интенсивность таяния ледников, становится больше поливной воды. В этом случае на поливных землях получают обильные урожаи. По количеству осадков, темпиратуре, мягкой зиме, и относительно сухой осени ученые Казахского научно-исследовательского гидрометеорологического института считают климат г.Алматы и предгорий близким к среднеземноморскому, наиболее благоприятному для жизни людей, животных и растений.
Пояс лиственных лесов (и нижне-еловый (1400-2000 м) умеренно теплый, лучше увлажненный. Среднегодовая температура воздуха 3,96°, ГТК 0,8—1,0, среднегодовая сумма осадков 843 мм. Лето умеренно прохладное, температура июля плюс 14—18°, зима умеренно холодная, средняя температура января — минус 6,9°. Если в предгорном поясе морозы в отдельные годы могут достигать 40—43°, то в нижней части гор они не опускались ниже 33°. Поэтому местные плодовые деревья здесь никогда не подмерзают.
Продолжительность безморозного периода — 154 дня. Снеговой покров более глубокий, в среднем 40—60 см. В этом поясе растения выращиваются без полива, особелшо на затененных склонах северных экспозиций. Мягкая зима с устойчивым снеговым покровом и относительно прохладное лето создают благоприятные условия для горнолыжного спорта и отдыха населения в жаркое время года.
Елово-мохово-рябиновый (средне-еловый) пояс (2000—2500 м) отличается относительно холодным и влажным климатом. Среднегодовая температура воздуха плюс 3,12°. Температура июля 10—14° тепла, января — минус 7—10°. Здесь выпадает наибольшее количество осадков — в среднем: 881 мм в год. Продолжительность безморозного периода 129 дней. Снежный покров устойчивый, его мощность 60-90 см. Этот пояс наиболее благоприятный для произрастания еловых лесов на крутых затененных склонах и горных лугов на более пологих скланах. Устойчиво умеренно холодная зима, достаточное количество снега и яркое солнце создали прекрасное условия для горнолыжного спорта.
Елово-ивово-арчовый (верхне-еловый) пояс (2500-2900 м) характеризуется холодным и сырым климатом. Средняя темпиратура июля плюс 8°, средняя темпиратура января - минус 9.7°, ГТК 1,3-1,5, то есть осадки почти в полтора раза превышают испарение. Устойчивый снежный покров держится более 100 дней, высота его достигает 90 см. В таком холодном климате могут произрастать только низкорослые еловые леса и редколесья на границе с альпийскими лугами.
Альпийский и гляциальный пояса (выше 3ООО м) характеризуются очень холодным и влажным климатом. На метеостанции Мынжилки (3036 м) среднегодовая температура минус 2,14°, июля — плюс 6,2°, января — минус 13,4°.
На метеостанции Туюксу (3750 м) среднегодовая температура минус 6.4°. в январе — минус 15.5°, в июле — плюс 2.8. Сумма положительных среднемесячных температур летнего периода -6,5° Морозы достигают 40°. Климат этого пояса холодный, арктический.
В пределах каждого пояса также происходят изменения климата, связанные с довольно большой амплитудой высот, экспозиций и крутны склонов. Зная общие закономерности и изменения климата в связи с вертикальпой поясностью, можно уточнить климатические особенности нижней, средней и верхней частей каждого высотно-климатического пояса. Во всех горных районах мира с увеличением высоты местности над уровнем моря темпиратура воздуха понижается. В теплый период гида в горах Заилийского Алатау на каждые 100 м подъема темпиратура воздуха понижается на 0,6-07°. Однако в зимний период в нижней части гор (до высоты 1700 м) зимой температура воздуха повышается на 0,36° на каждые 100 м подъема. Это связало с перемещением тяжелого холодного воздуха в более пониженные места. Общая тенденция понижения температуры с увеличением высоты от этого не меняется. Среднегодовая температура воздуха понижается на 0,51° на каждые сто метров подъема.
Количество атмосферных осадков также связано с рельефом местности. На каждые 100 м подъема этот показатель увеличивается в среднем на 20—35 мм. На берегу Капчагайского моря (454 м) в год выпадает 245 мм осадков, в г.Алматы (845 м) — 559 мм, в районе Верхнего горельника (2254 м)— 881 мм.
Выше лесного пояса количество осадков немного уменьшается, но все же остается довольно высоким (в районе Мынжилков на высоте 3036—4000 м в год выпадает 768 мм осадков, в основном в виде снега). Для характеристики климата учитываются не только осадки, но и испаряемость, связанная с температурой воздуха.
В г.Алматы в среднем в год выпадает 559 мм осадков, в Москве — 551 мм, но Подмосоковье вполне обеспечено влагой для произрастания растений — испарение приближается к осадкам, ГТК близок к единице. В Алмты (район аэропорта) этот коэффициент в летаний период изменяется от 0,28 до 0,73, то есть испарение превышает количество осадков. Только в средней части лесного пояса испарение равно осадкам (ГТК равен единице) — увлажнение достаточное. Выше климат становится влажным, осадки превышают испарение.
Таким образом, в предгорьях Заилийюкого Алатау в поясах с недостаточным увлажнением высокие урожаи возможны только при opoшении.
Эта общая картина зависимости климата от высотных поясов в горах Заилийского Алатау изменяется в зависимости от экспозиции склонов. Склоны, обращенные на запад, по сумме тепла близки к южным, восточные — к северным. По данным А.Н.Медведева, на высоте 1800 м среднемесячная температура воздуха в июле на северном склоне равнялась 15°, на южном — 19°, в восточном—16,8°, западном—17,2°. В местах с пониженным рельефом местности (речные долины, днища ущелий, замкнутые котловины) в ясные зимние дни в 13 ч температура воздуха бывает ниже, чем на освещенных склонах, на 3—8°. Такое, казалось бы небольшое изменение температуры в зависимости от экспозиции склона весьма существенно сказывается на растительности: крутые затененные склоны северных экспозиций заняты лесом, пологие, более теплые,—лугом, а склоны южных экспозиций — степной растительностью.
В нижнем поясе гор в полосе лиственных лесов (1200—1600 м) летом намного прохладнее, чем в предгорьях, зима мягкая и снежная, солнечная радиация повышена на 24% по сравнению с предгорной равниной. Благоприятный климат, близость гор и чистый воздух привлекают мaccy отдыхающих, туристов, альпинистов, особенно в зимнее время.