Pod koniec sierpnia 2010 r. rozpoczęła się kolejna wyprawa glacjologiczna naukowców z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego na Spitsbergen. Jej kierownikiem był prof. zw. dr hab. Jacek A. Jania z Katedry Geomorfologii Wydziału Nauk o Ziemi UŚ.

Krzysztof Góral podczas sondowania morza przed klifem lodowym

Historia badań prowadzonych przez pracowników UŚ na Spitsbergenie sięga 1978 roku. Miała wówczas miejsce pierwsza samodzielna wyprawa naukowców pod kierownictwem prof. zw. dr. hab. Jacka A. Janii. Od tamtej pory prowadzą oni systematyczne badania lodowców tego terenu, przede wszystkim uchodzących do morza, od których odłamują się góry lodowe – jest to tzw. proces cielenia się lodowców. To ciekawe zjawisko, ale zrozumienie fizycznych procesów decydujących o spektakularnym odłamywaniu się gór lodowych do morza jest wciąż niepełne. Naukowcy z UŚ prowadzili wieloletnie badania Lodowca Hansa (Hansbreen – norw.) na południowym Spitsbergenie, dzięki czemu jest to aktualnie jeden z najlepiej znanych lodowców tego typu w Arktyce i na świecie. Hansbreen to masa lodu o powierzchni około 56 km2, długości ponad 16 km, szerokości 2–4 km z aktywnym klifem lodowym o długości ponad 1,5 km.

Członkowie jesiennej wyprawy glacjologicznej w 2010 r. Od prawej: Krzysztof Góral, student III roku geografii UŚ; dr Martina Schafer (University of Lapland, Rovaniemi Finlandia), mgr Marta Kondracka, doktorantaka, geofizyk WNoZ UŚ; Patrycja Biegała, II rok MU geografia WNoZ; dr inż. Małgorzata Błaszczyk, WNoZ; prof. Dr. W. Tad Pfeffer (University Colorado, Boulder, USA), prof. Jacek A. Jania, WNoZ

Studia nad lodowcami wchodzącymi do morza są trudne – nie można zainstalować np. mierników ruchu lodu, a podpłynięcie łodzią pod klif lodowy jest bardzo niebezpieczne. Konieczne jest więc stosowanie zdalnych metod pomiarowych. Profesor Jania oraz dr inż. Leszek Kolondra już w 1982 r. rozpoczęli monitorowanie zmian zasięgu czoła i szybkości ruchu lodowca metodą fotogrametrii naziemnej. Od tego czasu powstały długie serie obserwacji różnych parametrów. Automatyczne instrumentarium pomiarowe na samym lodowcu i w jego otoczeniu jest obecnie mocno rozbudowane. Dodatkowo bliskość wygodnej Polskiej Stacji Polarnej im. S. Siedleckiego przyciąga badaczy z całego świata i z polskich ośrodków naukowych. Lodowiec Hansa nazywany bywa „Lodowcem Hanysa” dla żartobliwego podkreślenia wiodącej roli Uniwersytetu Śląskiego w programach badawczych. Hansbreen stanowi unikatowe, naturalne laboratorium glacjologiczne w Arktyce. Dzięki współpracy z Instytutem Oceanologii PAN w Sopocie, od tego lata uzyska ono swoją „morską” część z aparaturą rejestrującą stan i procesy w obrębie wód morskich.

Naukowcy z UŚ badają również Lodowiec Werenskiolda (Werenskioldbreen – norw.), który kończy się na lądzie (27 km2). Jego badania rozwinął śp. Profesor Marian Pulina, inicjator rozwoju badań polarnych Uniwersytetu Śląskiego, rozpoczętych w 1977 r.

Ekspedycja, która rozpoczęła się w końcu tegorocznego sezonu letniego miała m.in. za zadanie obserwację stanu lodowców w fazie końcowej sezonu topnienia. W takim okresie można także przygotować aparaturę pomiarową do ciemnego i mroźnego okresu zimowego. W tym celu należy sprawdzić i przestroić nowe, precyzyjniejsze kamery cyfrowe na czas nocy polarnej. Mają one wykorzystywać nawet szczątkowe oświetlenie Księżyca lub zórz polarnych, by rejestrować obraz czoła Lodowca Hansa co 3 godziny. Ubiegłej zimy stało się to możliwe dzięki innowacyjnym rozwiązaniom przygotowanym przez Szymona Kostkę z Wrocławia, uczestnika wyprawy PAN, zimującej w Stacji im. Siedleckiego. Zainstalowany rok temu dalmierz laserowo–radarowy, monitorujący zmiany położenia klifu lodowego w interwałach 10 minutowych (laser) i co 6 godzin (radar), ma pracować przez kolejną zimę. Należy sprawdzić także 3 automatyczne stacje meteorologiczne, rozmieszczone w środkowej i górnej części lodowca.

Montowanie pomiarowej kamery automatycznej na Lodowcu Paierla

Ponadto na Lodowcu Werenskiolda prowadzone są badania związków bilansu energetycznego jego powierzchni z intensywnością topnienia. Jest to istotny element projektu doktorskiego mgr. Dariusza Ignatiuka z Katedry Geomorfologii (realizacja większego grantu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego). Asystuje mu mgr Marta Kondracka z Katedry Geologii Stosowanej, która realizuje ponadto swój własny projekt doktorski (określenie cech i przestrzennej zmienności przemarzniętego gruntu na Spitsbergenie za pomocą metod geofizycznych). Wody roztopowe spływają po powierzchni lodowca lub wpadają do jego środka pionowymi jaskiniami, zwanymi studniami lodowcowymi, aby potem pojawiać się w dużych wypływach na samym czole lodowca. Ich cechy fizyczne i chemiczne wskazują, czy miały one kontakt z podłożem skalnym. Szczególnie czułym wskaźnikiem jest obecność izotopu radonu (222Rn) o krótkim czasie rozpadu. Poziom jego stężenia świadczy o tym, że wypływająca woda miała kontakt ze skalnym podłożem. W związku z ocieplaniem klimatu, wzrost ilości wód roztopowych może wpływać na ich dopływ w głąb lodu i wzrost ciśnienia pod lodowcem. To z kolei bezpośrednio oddziałuje na szybkość ruchu jęzora lodowego, bo „poduszka” wodna pod lodem redukuje tarcie o skały podłoża. W zakresie tych badań Uniwersytet Śląski utrzymuje ścisłą współpracę z Laboratoire Physique des Radiations, Universite du Luxembourg, kierowanym przez prof. dr Antoine Kiesa. W sierpniu mgr Olivier Hengesch z Luksemburga, wraz z asystentką terenową, uczestniczył w badaniach UŚ, instalując najnowocześniejszą aparaturę do ciągłej rejestracji parametrów fizycznych i chemicznych, w tym radonu, w wodzie wypływającej spod czoła lodowca. Szczegółowe badania i kartowanie hydrochemiczne oraz prace hydrologiczne na Lodowcu Werenskiolda oraz w innych obszarach prowadziła tego lata także dr hab. Wiesława Ewa Krawczyk wraz z dr. Markiem Rumanem, jako odrębna grupa z Wydziału Nauk o Ziemi UŚ, realizująca międzynarodowy program LATROPE.

W drodze na Lodowiec Paierla

Badania lądowego Lodowca Werenskiolda są niezwykle ważne dla poznania reakcji lodowców tego typu na ocieplanie klimatu, ale także jako obiekt porównawczy dla lodowców uchodzących do morza. Z tych ostatnich prawie cały drenaż wód roztopowych kończy się w toni morskiej na dnie klifu, dlatego nie da się pobrać z niej prób, ani zainstalować tam rejestratorów.

Studia nad dynamiką ruchu, od której wyraźnie zależy intensywność cielenia, prowadzone były różnymi metodami, w tym z wykorzystaniem powtarzanych fotografii cyfrowych oraz precyzyjnego sprzętu pomiarowego GPS. Za tę część programu odpowiadała dr inż. Małgorzata Błaszczyk, która także zajmuje się analizą obrazów satelitarnych lodowców, w tym pod względem ich dynamiki. Pomagała jej Patrycja Biegała, magistrantka w Katedrze Geomorfologii.

Daleko do Wydziału

W ramach realizacji europejskiego projektu badawczego SvalGlac, planowano badania szybkich lodowców uchodzących do morza na przykładzie wielkiego Lodowca Paierla (Paierlbreen). Przeszedł on kilkuletni epizod „szarży”, czyli bardzo szybkiego ruchu i związanego z tym intensywnego cielenia. Jak ważne są procesy szarży dla zaniku zlodowacenia Spitsbergenu w wyniku ocieplania klimatu? Poszukiwanie odpowiedzi na to pytanie odbywa się we współpracy z Arctic Center, University of Lapland, Rovaniemi (Finlandia). Dr Martina Schäfer z fińskiej uczelni, glacjolog i specjalista od matematycznego modelowania lodowców, ustala zakres niezbędnych obserwacji, aby skwantyfikować znaczenie szarży dla ewolucji lodowców.

Specjalnym uczestnikiem wyprawy glacjologicznej Uniwersytetu Śląskiego był prof. dr W. Tad Pfeffer, z Institute of Arctic, Antarctic and Alpine Research, University of Colorado, Boulder (USA). Jest on wybitnym specjalistą w zakresie studiów nad dynamiką dużych lodowców uchodzących do morza. Prowadzi regularne badania na południowo–zachodniej Alasce i Grenlandii. Głównym obiektem jego wieloletnich zainteresowań jest Columbia Glacier na Alasce. Systematyczne studia Lodowca Hansa zaczęły się w trzy lata później niż obserwacje Lodowca Columbia. Programy pomiarowe są zbliżone, zatem wspólne wykorzystanie wieloletnich obserwacji było zwieńczeniem kilkuletniej współpracy związanej z metodami fotogrametrii w glacjologii (tuż przed wyprawą na Spitsbergen Leszek Kolondra i Jacek Jania uczestniczyli w ekspedycji University of Colorado na Columbia Glacier).

Na Lodowcu Hansa

W ekspedycji UŚ na Spitsbergen uczestniczył również inż. Krzysztof Góral, student II roku geografii i absolwent studiów zawodowych na Wydziale Elektryczno–Elektonicznym Politechniki Śląskiej. Pełnił funkcje asystenta terenowego jako wolontariusz, wyłoniony po raz pierwszy w otwartym konkursie na tę funkcję. Warto dodać, że w składzie wyprawy zimującej Instytutu Geofizyki Polskiej Akademii Nauk w Polskiej Stacji Polarnej Hornsund znajdują się dwie osoby związane z Uniwersytetem Śląskim: dr Łukasz Małarzewski, który doktoryzował się w Katedrze Klimatologii w 2009 roku oraz mgr Elzbieta Majchrowska, która przygotowała pracę magisterską na temat odpływu wód roztopowych i transportu zawiesiny z Werenskioldbreen w Katedrze Geomorfologii w 2008 roku.

Jesienna wyprawa glacjologiczna Uniwersytetu Śląskiego na Spitsbergen miała zatem skład międzynarodowy i interdyscyplinarny. Jej celem była realizacja elementów następujących projektów badawczych:

Estimating the future contribution of continental ice to sea–level rise (ice2sea) – 7PR EC;

Arctic Climate and Environment of the Nordic Seas and the Svalbard – Greenland Area (AWAKE) Polish–Norwegian Research Fund;

Sensitivity of Svalbard glaciers to climate change – SvalGlac ESF – NCBR; „Model zmian systemu drenażu in– i subglacjalnego politermalnych lodowców na Svalbardzie w warunkach ocieplenia klimatu (na przykładzie Werenskioldbreen) (MNiSW), realizowanych na Wydziale Nauk o Ziemi UŚ.

Zebrano istotne, nowe wyniki kwantyfikujące intensywność zaniku lodowców, zwłaszcza tych uchodzących do morza. Ich reakcje dokumentują trwałość zachodzących zmian klimatu. Uczestnicy byli zakwaterowani w polskiej bazie nad fiordem Hornsund a także na stacji terenowej Uniwersytetu Wrocławskiego.

Skład ekspedycji glacjologicznej Uniwersytetu Śląskiego na Spitsbergen – jesień 2010:

dr inż. Małgorzata Błaszczyk – geodeta, glacjolog, Katedra Geomorfologii UŚ;

dr Martina Schäfer – glacjolog – modelowanie cyfrowe lodowców, University of Lapland;

prof. Dr. W. Tad Pfeffer – glacjolog, fotogrametra, University of Colorado, Boulder;

mgr Olivier Hengesch – fizyk – fizyka radiacyjna + asystentka terenowa, Universite du Luxembourg;

mgr Marta Kondracka – geofizyk, Katedra Geologii Stosowanej UŚ;

mgr Daiusz Ignatiuk – geofizyk, glacjolog, Katedra Geomorfologii UŚ;

Patrycja Biegała – asystentka terenowa – geograf, magistrantka w Katedrze Geomrfologii UŚ;

inż. Krzysztof Góral – asystent terenowy – geograf, student II roku geografii, WNoZ UŚ;

prof. zw. dr hab. Jacek A. Jania – geograf – glacjolog, kierownik wyprawy, Katedra Geomorfologii UŚ.

Okres badań poszczególnych zespołów zadaniowych był zmienny w okresie od 15 sierpnia do 16 września 2010.