Naukowcy zajmujący się badaniem lodowców, ich form, właściwości fizycznych i chemicznych, a także procesów w nich zachodzących, jeszcze do niedawna stanowili środowisko nieliczne i hermetycznie zamknięte w kilku zaledwie ośrodkach na świecie. Obecnie dziedzina ta cieszy się ogromną popularnością, grono badaczy śledzących zmiany zachodzące w kriosferze znacznie się powiększyło, czego najlepszym dowodem może być Polskie Konsorcjum Polarne, w którego skład wchodzi 18 instytucji naukowych (13 uczelni i 5 instytutów naukowych).

Dr Mariusz Grabiec z z Katedry Geomorfologii UŚ

W 2013 roku z inicjatywy prof. zw. dr. hab. Jacka Jani na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego powstało Centrum Studiów Polarnych Uniwersytetu Śląskiego (które współtworzą Instytut Geofizyki Polskiej Akademii Nauk i Instytut Oceanologii PAN), w 2014 roku Centrum otrzymało status Krajowego Naukowego Ośrodka Wiodącego. Efektem działania tej elitarnej jednostki naukowej są nie tylko liczne realizacje międzynarodowych projektów badawczych, ekspedycje polarne i wiele publikacji w renomowanych czasopismach branżowych, ale także znakomicie wykształcona, młoda kadra naukowa.

W 2017 roku ukazała się obszerna publikacja autorstwa dr. Mariusza Grabca, adiunkta z Katedry Geomorfologii UŚ, zatytułowana Stan i współczesne zmiany systemów lodowcowych południowego Spitsbergenu w świetle badań metodami radarowymi. Książka została dofinansowana ze środków projakościowych Krajowego Naukowego Ośrodka Wiodącego otrzymanych przez Centrum Studiów Polarnych Uniwersytetu Śląskiego.

Arktyka, a w szczególności archipelag Svalbard i jego największa wyspa Spitsbergen, są miejscem na Ziemi niezwykle wrażliwym na zmiany środowiskowe i dlatego stanowią wzorcowy obszar dla procesów, które zachodzą globalnie. Dlaczego obserwowane na całym świecie zmiany klimatyczne właśnie tam są tak bardzo dynamiczne?

– Związane jest to ze specyfiką tego miejsca – wyjaśnia dr Mariusz Grabiec. – Lodowce są swoistym wskaźnikiem zmian klimatycznych. Na Spitsbergenie możemy obserwować, jak reaguje kriosfera, jak zachowują się lodowce oraz jak odpowiadają na zmiany klimatyczne. O wysokiej dynamice zachodzących zjawisk decyduje kompleks procesów zwanych wzmocnieniem arktycznym. Określając stan i to, co się dzieje w naszym „małym” laboratorium, czyli w południowej części Spitsbergenu, możemy wnioskować, jak będzie się zachowywała w przyszłości nasza planeta. Chcemy nie tylko ujawniać to, co dzieje się obecnie, ale także pokazujemy trendy zmian – to, czego możemy spodziewać się w przyszłości.

Zainteresowanie naukowca lodowcami pojawiło się już podczas studiów.

– Od początku mieliśmy znakomity zespół – wspomina glacjolog. – Wielu kolegów pozostało wiernymi pracy naukowej, dwóch zdobyło już stopień doktora habilitowanego, kilku pracuje w różnych uniwersytetach, część pozostała na naszym wydziale. Zostaliśmy „zainfekowani” chęcią poznawania, dążenia do zgłębiania różnego typu zagadnień, nie tylko glacjologicznych czy geomorfologicznych, kontynuujemy także swoje pasje i zainteresowania.

Nie bez znaczenia pozostaje także fakt, że promotorem pracy magisterskiej Mariusza Grabca (Modelowanie bilansu masy Lodowca Werenskiolda, 1999) był prof. J. Jania.

– Od początku był moim mentorem. To profesor inspirował wiele tematów projektów. Dzięki jego wsparciu wiele się nauczyłem. Wdzięczny jestem, że mogłem terminować u tego naukowca – przyznaje badacz. Po skończeniu studiów młody geograf zatrudnił się w jednej z korporacji, jednak zaledwie dwa miesiące wystarczyły, aby przekonać się, że ważniejsze od wielu innych kwestii jest to, aby tworzyć coś nowego, nie być wyłącznie odtwórczym. Jedyną więc perspektywą była praca na uczelni, a w konsekwencji rozpoczęcie studiów doktoranckich, w trakcie których dr Mariusz Grabiec mógł zrealizować swoje wielkie marzenie – wyprawę naukową na Spitsbergen – jak się wkrótce okazało – pierwszą z kilkunastu, które później odbył w Arktyce. Ziściło się również kolejne marzenie badacza: w publikacjach naukowych (w prestiżowych czasopismach glacjologicznych) mógł opierać się na własnych wynikach badań. Nie egzotyka arktycznego krajobrazu, nie atrakcje śnieżnych podróży czy specyficzny (ostry i suchy) klimat, ale właśnie możliwość samodzielnego zbierania materiału i dokonywania pomiarów stały się magnesem przyciągającym glacjologa do kolejnych wypraw polarnych. Praca doktorska pt. Czynniki kształtujące pokrywę śnieżną na lodowcach Spitsbergenu (2004) była już efektem badań przeprowadzonych w trakcie realizacji projektu KBN, którego młody naukowiec był kierownikiem.

Studia zaprezentowane w książce zostały sfinansowane i przeprowadzone w ramach realizacji projektu Programu Polsko-Norweskiej Współpracy Badawczej „Arctic climate system study of ocean, sea ice and glaciers interactions in Svalbard area” – AWAKE-2” w latach 2013–2016, są one również pokłosiem wielu projektów badawczych (krajowych i międzynarodowych), w których uczestniczył dr Grabiec w latach 2007–2014.

Były to głównie wyprawy wiosenne, ponieważ jest to okres najbardziej wydajny pod względem pozyskiwania materiału do dalszej analizy, jest również znacznie przyjemniejszy, choćby z powodu większej mobilności dzięki skuterom śnieżnym. W lecie można jedynie przemieszczać się łodzią lub pieszo, co uniemożliwia np. dotarcie do miejsc położonych w oddalonych partiach lodowców.

W centrum uwagi autora publikacji pozostaje metoda radarowa, znana z powszechnego stosowania m.in. w archeologii, geofizyce poszukiwawczej, górnictwie, lotnictwie, a nawet w kryminalistyce. Za pomocą georadaru można zlokalizować szczeliny, pęknięcia, uskoki, umożliwia on także badania torfowisk, wód gruntowych, jest niezbędny przy budowie autostrad, lotnisk itp.

– Dziś trudno sobie wyobrazić na przykład geotechnikę bez wykorzystania urządzeń radarowych – przyznaje naukowiec. – Są one powszechnie używane, ale mało kto wie, że wykorzystanie fal elektromagnetycznych w celach badawczych wymyślono po to, aby eksplorować lodowce. Pierwszy aparat, który moglibyśmy nazwać radarem, powstał pod koniec lat 20. ubiegłego wieku i został wykorzystany do badania lodowców w Alpach. Fal radarowych używali również piloci samolotów wojskowych, które operowały w latach 50. XX wieku nad kopułami lodowymi Antarktydy i Arktyki w celu określenia wysokości. Wskazania były jednak niedokładne, ponieważ część promieniowania wnikała w powierzchnię lądolodu, co było powodem serii wypadków lotniczych na Grenlandii, ale to pozwoliło jednocześnie na zrozumienie zjawiska i wykorzystanie w przyszłości tej właściwości do sondowań wnętrza lodowców.

W pierwszej kolejności metodę radarową wykorzystano do określenia grubości mas lodowych Antarktydy, Grenlandii, następnie topografii ich podłoża, dzięki czemu wiemy, że pod kopułą antarktyczną znajdują się obniżenia poniżej poziomu morza Później metoda radarowa została zastosowana do szeregu aplikacji glacjologicznych, do badania zawartości wody w lodowcu, struktury wewnętrznej, warstwowania, foliacji, grubości pokrywy śnieżnej, jej struktury i oznaczania szeregu innych parametrów.

Lodowiec jest dla fal radarowych przyjaznym medium. Jedną z najważniejszych zalet stosowania metody radarowej jest jej bezinwazyjność. Badania prowadzone na Spitsbergenie odbywają się na obszarach chronionych. Jakiekolwiek naruszenie środowiska bądź ingerencja wymagają wydania pozwolenia gubernatora prowincji Svalbard. Metoda radarowa nie narusza prawa obowiązującego w parku narodowym. Kolejną jej zaletą jest niezwykła wydajność.

– Na Lodowcu Hansa, np. w celu monitoringu grubości pokrywy śnieżnej, który prowadzimy co roku, wykonujemy około 100 km profilu. Operacja ta w sprzyjających warunkach pogodowych zajmuje zaledwie jeden dzień, w gorszych – dwa dni. Pozyskanie tak dużej ilości materiału z wykorzystaniem innej metody geofizycznej jest praktycznie nieosiągalne. Dodatkowo badania te świetnie komponują się z innymi, np. teledetekcyjnymi (pomiary wykonywane z pokładu satelitów lub samolotów), metoda radarowa służy do sprawdzenia, czy to, co widzimy na obrazach satelitarnych, zostało dobrze zinterpretowane. Metody radarowej nie zamieniłbym na żadną inną – zapewnia glacjolog.

Książka Stan i współczesne zmiany systemów lodowcowych południowego Spitsbergenu w świetle badań metodami radarowymi zawiera zestawienie wyników badań prowadzonych przez dr. Mariusza Grabca we współpracy z zespołem z Katedry Geomorfologii Wydziału Nauk o Ziemi UŚ i Centrum Studiów Polarnych oraz z badaczami ekip międzynarodowych z Norwegii, Stanów Zjednoczonych, Hiszpanii i Rosji. Publikacja – jak zapewnia autor – jest w całości oryginalna, a dane świeże i dotychczas nigdzie nieudostępniane. Jednym z nowatorskich pomysłów jest zaproponowana metoda zestawienia danych radarowych z danymi satelitarnymi w taki sposób, aby znaleźć parametry, które mogą być ze sobą porównywane. Wynikiem na miarę odkrycia geograficznego (dane te opublikowane zostały w artykule w „Earth Surface Processes and Landforms”) jest także potwierdzenie tezy, że być może w niedalekiej przyszłości (miedzy 2055 a 2065 rokiem) na skutek intensywnego wycofywania się lodowców na południowym Spitsbergenie powstanie nowa, odseparowana od lądu, czwarta co do wielkości wyspa archipelagu Svalbard.

Wnioski z przeprowadzanych badań glacjolog prezentował będzie w najbliższym czasie na konferencji w Obergurgl w Austrii, na spotkaniu grupy roboczej Network on Arctic Glaciology przy International Arctic Science Committee (którego Polska jest członkiem, a dr M. Grabiec jest reprezentantem narodowym), a następnie na konferencji w Davos w Szwajcarii.