Chociaż był badany od ponad połowy wieku, wciąż jeszcze kryje wiele tajemnic. Naukowcy, prowadząc pomiary terenowe, od samego początku gromadzili różne informacje o liczącej ponad 600 lat masie lodu. Na tej podstawie wykonywali analizy geomorfologiczne, hydrologiczne czy glacjologiczne. Wiele z tych danych było jednak niedostępnych ze względu na brak ujednolicenia różnych pomiarów, m.in. pokrywy śnieżnej. Z tym wyzwaniem zmierzył się zespół naukowców pracujący pod kierunkiem dr. Michała Laski z Uniwersytetu Śląskiego, a wyniki prac ukazały się pod koniec 2022 roku w czasopiśmie „Scientific Data”.

Dr Michał Laska

Badania terenowe na Spitsbergenie? Dla wielu pracowników czy doktorantów Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego to jedyny w swoim rodzaju sposób uprawiania nauki i najlepsza przygoda życia. – Jeśli już ktoś z nas wybierał się na wyprawę polarną, starał się zebrać tak dużo danych, jak to tylko było możliwe. Nie miało znaczenia, czy zostaną wykorzystane bezpośrednio w naszych badaniach. Po prostu wiedzieliśmy, że czas spędzony wśród lodowców trzeba jak najlepiej wykorzystać – mówi dr Michał Laska, uczestnik czternastu wypraw polarnych.

W związku z tym z roku na rok przybywało różnych danych na temat środowiska Spitsbergenu. Z czasem stanowiły już całkiem pokaźną i budzącą zainteresowanie bazę wiedzy o tym regionie geograficznym. Mogliby z niej korzystać hydrolodzy, geolodzy, glacjolodzy czy ekolodzy z całego świata. Mogliby, gdyby nie jeden problem. Zbierane od ponad 30 lat informacje dotyczące pokrywy śnieżniej nie były do końca spójne, a niespójność ta miała wiele źródeł. Jak przyznaje glacjolog, dane gromadzono na przestrzeni lat z użyciem różnych metod i narzędzi, przy zastosowaniu niejednakowych klasyfikacji cech fizycznych pokrywy śnieżnej. Duże znaczenie miało również doświadczenie badaczy, mogły czasem pojawiać się różne błędy lub nieścisłości. Samych parametrów też było całkiem sporo. – Mnie interesowały przede wszystkim dane śnieżne z Lodowca Hansa. Coraz częściej otrzymywaliśmy prośby o ich udostępnienie na potrzeby różnych publikacji i projektów naukowych. A one były i zarazem nie były dostępne. To mi przeszkadzało. W końcu postanowiłem się z tym problemem zmierzyć – mówi naukowiec z Uniwersytetu Śląskiego.

Trudnego zdania podjął się wraz z zespołem naukowców z: Instytutu Geofizyki PAN, Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN, Uniwersytetu Wrocławskiego oraz Uniwersytetu Jagiellońskiego. Porządkowane informacje dotyczyły Lodowca Hansa i pochodziły z lat 1989–2021, a same prace nad opracowaniem pokaźnego materiału trwały wiele miesięcy. Dane zostały ujednolicone do współczesnych protokołów i międzynarodowej klasyfikacji śniegu zaproponowanej przez zespół Charlesa Fierza w 2009 roku. Dr Michał Laska podkreśla, jak ważne będzie również rozwijanie bazy przez kolejne pokolenia badaczy zgodnie z zaproponowanym wzorcem.

Lodowiec Hansa przyciąga nie tylko naukowców

– Dane były gromadzone łącznie według trzech klasyfikacji. Ciekawostką może być fakt, że pierwsza z nich była autorskim pomysłem prof. Mariana Puliny, prof. Piotra Głowackiego oraz dr. Jana Leszkiewicza. Trochę czasu zajęło nam znalezienie wspólnego mianownika między tym pomysłem a późniejszymi międzynarodowymi rozwiązaniami. Pomogły notatki obserwatorów, którzy w latach przejściowych prowadzili pomiary z wykorzystaniem kilku klasyfikacji jednocześnie – wyjaśnia dr Michał Laska. Systematyczne obserwacje kondycji Lodowca Hansa zaczęły się więc w 1989 roku. Naukowców interesowało przede wszystkim to, co się działo z masą lodową, czy jej przybywało, czy raczej ubywało i w jakim tempie zachodziły poszczególne procesy.

Podstawowym parametrem w tego typu analizach jest pomiar gęstości śniegu, który może być wykonywany na różne sposoby. Wartość gęstości śniegu w połączeniu z wysokością pokrywy śnieżnej pozwala obliczyć, ile tak naprawdę wody słodkiej znajduje się w ogromnym rezerwuarze.

– To ważny temat z perspektywy człowieka, bo bez wody pitnej nie przetrwamy na Ziemi – podkreśla naukowiec. Jak dodaje, wspomniany parametr gęstości śniegu jest ciekawym przykładem, ponieważ powstało wiele prac czy projektów naukowych podejmujących temat jego harmonizacji.

– Wydaje się, że wystarczy zważyć próbkę o określonej, znanej objętości i już mamy wynik. Tymczasem każdorazowo używając różnych instrumentów pomiarowych, możemy otrzymać inną wartość! – wyjaśnia glacjolog.

Co więcej, znaczenie ma grubość pokrywy śnieżnej i inne cechy fizyczne śniegu, takie jak wielkość ziaren, twardość, wilgotność czy temperatura śniegu. Naukowcy muszą zwrócić uwagę na to, czy mają do czynienia ze świeżym śniegiem, czyli śnieżnym puchem o niskiej gęstości, czy też ze zwartą strukturą o dużej gęstości. Stąd wynikało wiele trudności związanych z ujednoliceniem danych.

Dużym wyzwaniem były też opisy, w których znaczenie miała subiektywna ocena obserwatorów, a tych na przestrzeni analizowanych trzydziestu lat było co najmniej kilkunastu. Dla osób niepracujących na co dzień z pomiarami śnieżnymi niejednoznaczny może być np. opis kształtu ziaren śniegu, nawet jeśli w podstawowej klasyfikacji występuje jedynie dziewięć podstawowych klas.

Lis polarny w zimowej szacie

– Śnieg to w ogóle jest specyficzna materia. Charakteryzuje się największą refleksyjnością spośród naturalnych elementów środowiska przyrodniczego. Chodzi o parametr o nazwie albedo. Oznacza on stosunek odbitego promieniowania słonecznego od powierzchni – w naszym przypadku śnieżnej. Nie ma elementu naturalnego, który osiągałby wyższe wartości albedo od świeżo zdeponowanego śniegu, a te sięgają nawet 90% – mówi naukowiec.

Lodowce są więc rodzajem termoregulatora naszego klimatu. Warto dodać, że w tej masie lodu zamknięte są także różne zanieczyszczenia. Na Svalbardzie przez wiele lat funkcjonowało górnictwo, na powierzchni śniegu osadzała się np. sadza. Pokrywa stawała się więc ciemniejsza i traciła pierwotne właściwości odbijania promieniowania słonecznego na możliwie najwyższym poziomie. To z kolei oznaczało przyspieszony proces topnienia i uwalniania większych ilości wody do ekosystemu. Glacjolog zwraca również uwagę na pyły, które docierają do Svalbardu z różnych części świata, np. z Sahary czy pochodzące z pożarów tajgi syberyjskiej, i osadzają się na powierzchniach mas lodu. To również przyspiesza proces topnienia. Obecnie dr Michał Laska jest realizatorem interdyscyplinarnego projektu badającego wtórny obieg zanieczyszczeń pochodzących z lodowców i trafiających do środowiska naturalnego.

Barwa śniegu jest więc ważna, jednak w pomiarach cech fizycznych pokrywy śnieżnej nie podaje się takiej informacji. Miałaby zbyt subiektywny charakter. Zmiany koloru opisywane są więc jako konsekwencje metamorfozy pokrywy śnieżnej.

– Lodowiec Hansa to obiekt wyjątkowy. Może nie jest najdłużej obserwowanym lodowcem na Svalbardzie, ale przeszło 30 lat gromadzenia danych pozwoliło włączyć go do grona obiektów referencyjnych, o kluczowym znaczeniu dla zrozumienia zmian zachodzących we współczesnym klimacie. Jest to średniej wielkości obiekt, odpowiadający 1/3 powierzchni Katowic. Jego czoło uchodzi bezpośrednio do fiordu Hornsund – mówi naukowiec z Uniwersytetu Śląskiego.

Był to pierwszy lodowiec, z którym w swojej pracy badawczej zetknął się dr Michał Laska. – Prowadzę badania na Svalbardzie od 2010 roku. Gołym okiem widać, jak z roku na rok czoło tej ogromnej masy lodu się cofa. Wnioski są smutne, a widok przygnębiający – przyznaje glacjolog.

Ubytek masy, szczególnie w ostatnich latach, był wyjątkowo duży, ze względu na rekordowe fale upałów nawiedzające archipelag. Łatwo sobie wyobrazić, co dzieje się z lodem w temperaturze 21°C.

– Chyba nikogo nie zaskoczę, mówiąc o tym, jaka przyszłość czeka Lodowiec Hansa. Svalbard leży w najszybciej ocieplającym się rejonie świata. Jeśli trend zmian się utrzyma, Lodowiec Hansa w znanej nam formie praktycznie zniknie, jak wiele innych lodowców w tym regionie. Wszystko wskazuje na to, że w najbliższych dekadach będziemy musieli pożegnać także lodowce w Afryce i kolejne lodowce w Alpach. A my? Musimy podjąć wszelkie działania, aby te drastyczne zmiany opóźnić, dając sobie tym samym czas na przygotowanie się do nowych warunków, w jakich przyjdzie nam żyć – podsumowuje naukowiec.

O efektach prac służących ujednoliceniu danych na temat pokrywy śnieżnej Lodowca Hansa można przeczytać w artykule pt. Hansbreen Snowpit Dataset – over 30-year of detailed snow research on an Arctic glacier opublikowanym w 2022 roku w czasopiśmie „Scientific Data”.