Nauki przyrodnicze [2020-12-28]

O naukowcach zainteresowanych zeszłorocznym śniegiem

— Marcin Behrendt

- Spitsbergen uczy pokory. Czasami wydaje się, że łatwo się tam dostać, a jest sztorm i płynie się dwa dni. Skuterami zamiast trzech godzin jedzie się 10, bo jest taka śnieżyca, że nie da się szybciej – o funkcjonowaniu Stacji Polarnej UMK opowiada jej kierownik dr hab. Ireneusz Sobota, prof. UMK.

Spitsbergen to potoczna nazwa położenia stacji, powszechnie stosowana na toruńskim uniwersytecie. W rzeczywistości Spitsbergen to największa wyspa Archipelagu Svalbard. Norwegowie jednak wolą, jak się mówi Svalbard.

Hahut, Petunia i Baranówka

Na Svalbardzie jest kilka stacji polarnych. Na południu działa całoroczna Polska Stacja Polarna Polskiej Akademii Nauk w Hornsundzie. Stoi tam kilka budynków, każdy członek wyprawy ma swój pokój i gdy przyjedzie około 10-osobowa ekipa naukowców, zostaje tam przez cały rok. Na północy, na wybrzeżu stoi Hahut, czyli toruńska stacja uniwersytecka. Naukowcy mogliby spędzać tam również 12 miesięcy i raz tak było, ale teraz nie ma już takiej potrzeby, żeby jechać tam na tyle czasu. Wiąże się to przede wszystkim z zakresem prowadzonych badań. W głębi wyspy na naukowców czeka Petunia, czyli stacja Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

- Zawsze nasza stacja była najbardziej na świecie wysuniętą na północ, ale Petunia została przeniesiona troszeczkę wyżej i gdybyśmy teraz popatrzyli, może rzeczywiście byłaby wysunięta nieco bardziej – mówi dr hab. Ireneusz Sobota, prof. UMK z Wydziału Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej, dyrektor Centrum Badań Polarnych. - Ale gdybyśmy spojrzeli na nasze dobudówki, to znowu my jesteśmy wyżej, dlatego żeby koledzy z Poznania się nie denerwowali, wolę mówić, że nasza stacja jest jedną z najbardziej wysuniętych na północ.

Na Spitsbergen jeżdżę od 24 lat raz, czasami dwa razy w roku, w zależności od tego, jakie projekty i granty realizuję – mówi prof. Sobota, który jest kierownikiem stacji.

W Hornsundzie znajduje się Baranówka, czyli stacja Uniwersytetu Wrocławskiego. Od wielu lat na wyprawy jeżdżą też naukowcy z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, którzy w rejonie Bellsundu urządzają się w dawnych chatach traperskich i tam prowadzą badania.

- Na Spitsbergen jeżdżę od 24 lat raz, czasami dwa razy w roku, w zależności od tego, jakie projekty i granty realizuję – mówi prof. Sobota, który jest kierownikiem stacji. - Oprócz prowadzenia badań lodowców, szukam tam siebie. Jestem z Dziwnowa, z nadmorskiej miejscowości też położonej częściowo na wyspie - Wolin, z czasów kiedy były bardzo mroźne zimy, a morze zamarzało. Od zawsze pociągały mnie Alaska i Syberia, ich mroźne obszary, życie w chacie. Ale jestem też gadżeciarzem, więc chatka musi być fajnie urządzona. Dlatego lubię zimę, kiedy za oknem śnieży, a ja mam ciepło i internet. Podobnie jest teraz w naszej stacji. Z naukowego punktu widzenia pasjonują mnie lodowce i zamiast na Syberię jeżdżę na Spitsbergen.

Wielkie topnienie lodowców

A lodowce się topią, w ostatnich latach bardzo szybko. Samo ich topnienie nie jest niczym dziwnym. W czasie lata polarnego temperatura jest dodatnia, więc lód lodowców tak jak i morski musi się topić. Ale kilkadziesiąt lat temu, pomimo że lodowce latem topniały, ich masa często wciąż się zwiększała. Po prostu topnienie letnie nie było tak intensywne jak obecnie.

Prof. Sobota zajmuje się głównie zmianami masy lodowców. Tak jak w ekonomii interesuje go jej przychód i rozchód. Przychód to zima, to, ile śniegu spadnie i przede wszystkim ile się go utrzyma. A lato to ablacja, czyli topnienie lodowców. Od zakończenia Małej Epoki Lodowcowej, kiedy wszystkie lodowce miały swoje maksymalne powierzchnie i maksymalne zasięgi, lodowce topnieją. Co roku ubywa im masy, a coraz rzadziej przybywa. Jeszcze 20-30 lat temu utrzymywało się to wszystko w stanie względnej równowagi. Od lat 70. ubiegłego wieku, bilans masy lodowców jest ujemny, a w ostatnich 20 latach nawet rekordowo ujemny. Do niedawna ogólną sytuację ratowały między innymi lodowce skandynawskie, które przez swój charakter (położenie, warunki klimatyczne) miały bilanse dodatnie, ale dziś i one są już "bardzo słabe". 

W dzisiejszych czasach metod badań lodowców jest dużo. Można kupić drogie, ale bardzo szczegółowe zdjęcia satelitarne i na przykład sprawdzać, za pomocą różnego oprogramowania, dokąd analizowany lodowiec sięga. Jeśli chodzi o zasięgi lodowców, wydaje się to najprostsze, bo są zdjęcia z różnych lat i wiadomo, ile się cofnęły. Ale te zdjęcia są często bardzo kosztowne, czasami droższe od wypraw. - Poza tym ja jestem zwolennikiem prowadzenia badań w terenie – mówi szef stacji UMK.

Lodowiec Waldemara, na którym pracują naukowcy z UMK, jest monitorowany w ramach World Glacier Monitoring Service w Zurichu. W tamtejszym zestawieniu znajdują się wszystkie lodowce świata, na których prowadzi się badania bilansu masy, a ten "uniwersytecki" jest tzw. reperowym, czyli prowadzi się na nim badania rozszerzone i co dwa lata pisze specjalne raporty.

Nasze badania bilansu masy wyglądają w ten sposób, że na dwóch lodowcach mamy zainstalowane tyczki ablacyjne – tłumaczy prof. Sobota. -  Są zawiercone świdrami parowymi na głębokość od sześciu do 10 metrów. Bardzo upraszczając, kiedy przyjeżdżamy latem, mamy określone terminy, w których analizujemy bilans dla danego roku, przychodzimy i mierzymy, ile tyczka wystaje z lodu, Jeśli wystaje metr, a za tydzień półtora to wiadomo, że 50 cm od powierzchni się stopiło.

W okresie letnim naukowcy mierzą tyczki co tydzień, by przeanalizować, jak ablacja rozkłada się w czasie. Topnienie lodu, żeby było porównywalne z innymi lodowcami na świecie, przelicza się na ekwiwalent wodny. Jeśli leży śnieg, najpierw obserwuje się, ile śniegu ubywa i to trzeba inaczej przeliczać, biorąc pod uwagę inną gęstość śniegu niż lodu. I dlatego organizuje się też wyprawy wiosną, w porze śnieżnej, kiedy można śnieg przeanalizować. Naukowcy kopią doły od trzech do pięciu metrów głębokości w zależności od tego, ile śniegu napadało i - wykorzystując specjalne mikroskopy i urządzenia - analizują: twardość, wilgotność, kształt, rozmiar, temperaturę i gęstość śniegu. Gęstość śniegu każdego roku może być inna, tylko lodu jest jednakowa. Żeby poprawnie obliczyć bilans, trzeba pamiętać, że to, iż metr śniegu przybyło, a metr lodu ubyło, to nie to samo. Jeżeli przybyło metr śniegu, to tak naprawdę przybyło około 40 cm wody. A jeśli ubyło metr lodu, to ubyło około 90 cm wody. Jedno do drugiego się dodaje i w ostatnich latach otrzymuje bardzo ujemne wyniki. - Zawsze się śmieję, że ten śnieg jest dla nas bardzo ważny, jestem więc facetem, którego bardzo interesuje zeszłoroczny śnieg – żartuje toruński naukowiec.

W tym roku pobiliśmy rekord, aż smutno było patrzeć – zauważa glacjolog. - Co roku nasz średni ekwiwalent topnienia lodowców wynosił około metra, a w tym roku odnotowaliśmy prawie trzy metry.

Zmiany klimatu, ocieplenie, powodują, że na wielu obszarach w tym roku była bardzo słaba zima, mroźna ale bez śniegu. A śnieg jest niezwykle ważny, bo gdy nadejdzie lato, najpierw on się stopi, a nie lód. Ten śnieg, który zostanie do zimy, jest ogromnym plusem dla naszej planety. W końcu jest on "pokarmem" lodowców. W ostatnich latach na wielu obszarach śniegu spada więcej niż dawniej, ale przy ociepleniu klimatu zalega on znacznie krócej, szybciej się topi. Kilkanaście lat temu, gdy naukowcy wchodzili na lodowiec w lipcu, był on cały pokryty śniegiem, a teraz zaledwie do połowy. Lód może więc szybciej się topić.

- W tym roku pobiliśmy rekord, aż smutno było patrzeć – zauważa glacjolog. - Co roku nasz średni ekwiwalent topnienia lodowców wynosił około metra, a w tym roku odnotowaliśmy prawie trzy metry.

Przy naszej stacji działa całoroczna stacja meteorologiczna, która w tym roku zanotowała najwyższą średnią temperaturę lata od 1975 r. – aż 7,6 stopnia C. To musiało się odbić na lodowcach. Nawet w listopadzie odnotowano jedną z większych odwilży.

- Niedawno z kolegami przygotowaliśmy artykuł o zimowych odwilżach i opadach deszczu, nazywanych fachowo rain on snow – tłumaczy prof. Sobota. - To jest wielki problem nie tylko z punktu glacjologicznego, bo jest zima i powinno być zimno. Jednak w ostatnich latach w czasie zim coraz częściej przychodzą ocieplenia i odwilże. One wcześniej też się zdarzały, ale teraz są silniejsze, bardziej długotrwałe. Pada deszcz, wytapia się pokrywa śnieżna, potem zamarza i robi się warstwa lodu, my to nazywamy lodoszrenią. Ma ona wpływ nie tylko na topnienie lodowców - w tundrze jest przeszkodą w zdobywaniu pożywienia przez renifery, przez co zdarza się, że padają z głodu.

Renifery zimą spod śniegu wydobywają jedzenie, ale spod lodu już nie zawsze potrafią tego zrobić. Z torunianami współpracują norwescy biolodzy, którzy liczą renifery, łapią je i kolczykują.

Potem człowiek idzie, chce sobie zrobić z nimi zdjęcie, a one mają takie wielkie żółte kolczyki w uszach – śmieje się badacz. - Wydawałoby się, że ocieplenie klimatu powinno im sprzyjać. A jest odwrotnie.

Aktualnie przygotowujemy Atlas zmian lodowców. Mamy najnowsze obliczenia, z których wynika, że bardzo silnie zmienia się masa i powierzchnia lodowców, a za tym również ich zasięg.

Od maksymalnego zasięgu powierzchnia lodowców regionu Stacji zakończonych na lądzie zmniejszyła się o 47 proc. Bilans masy lodowców jest ujemny, ale były ostatnio takie lata jak rok 2000 czy 2008, że ten bilans był "mało ujemny". I była nadzieja, że z lodowcami dzieje się coś dobrego, a potem znowu uderzyło ciepło. - Przekroczyliśmy cienką czerwoną linię – ostrzega prof. Sobota.

Trudne, ale piękne życie w bazie

Do bazy jeździ się wiosną na przełomie marca i kwietnia, a potem na dłuższą wyprawę od drugiej połowy czerwca do połowy września. Wiosną w wyprawie uczestniczą dwie lub trzy osoby. Docierają małym samolotem do osady na północy i potem jadą do Hahuta skuterami. Przez zmiany lodowców czasami bywa niebezpieczne, bo "pokończyły się" lodowe drogi. Albo zrobiły się strome końcówki i nie da się nimi zjechać ani podjechać. Czasami dochodzi do szarży lodowcowej. Lodowce się poruszają, ale czasem dostają przyspieszenia i ich prędkość jest kilkadziesiąt razy wyższa od normalnej. Jak obliczyli badacze, sąsiadujący ze Stacją Lodowiec Aavatsmarka ostatnio szarżował i posuwał się 5 metrów na dobę. Jednym ze skutków tak szybkiego ruchu jest powstawanie licznych szczelin. Teraz została jedna trasa dla skuterów, ale podjazdy trzeba rozkładać na raty, bo inaczej nie da się ich pokonać. Skuterem często jeździ się tylko po śladzie GPS. - Raz wracaliśmy w taką pogodę, że na metr nie było nic widać, a GPS mi nagle pokazuje, że jestem 500 m od śladu – zdradza prof. Sobota. - Nie mogę sobie na to pozwolić. Tym bardziej, że kiedy chodzę latem po tym lodowcu, widzę, jakie tam są szczeliny, gdy nie ma śniegu, więc uczucie, kiedy jedzie się zimą na skuterze jest dziwne.

Latem, na samym początku wyprawy, przypływa statek z Polski z żywnością i sprzętem. To wszystko musi wystarczyć na cały wyjazd letni i następny wiosenny, bo w pobliżu nie ma żadnego sklepu, a skuterami nie da się przywieźć zbyt dużo. – Tak więc, oprócz prowadzenia badań, w Polsce siedzę i kupuję dżemy, herbatę oraz kisiele. Chleb w bazie pieczemy sobie sami – mówi naukowiec.

O wyposażenie stacji badacze też muszą zadbać sami. Prof. Sobota tłumaczy, że oprócz drogich urządzeń pomiarowych, zamawia śrubokręty, widelce i czajniki. Twierdzi, że w bazie nie można się nudzić, bo trzeba tam być naukowcem i gospodarzem. Z ekipą nie jedzie mechanik, tak jak do stacji całorocznej, więc jej członkowie sami wymieniają olej w agregacie, rąbią drwa. Co jakiś czas muszą coś odświeżyć, pomalować. Dni ładnych, w które lepiej się maluje, jest mało, bo lato na Spitsbergenie to taki polski listopad, mżawka, deszcze i 4-7 stopni C - naukowcy na taką pogodę mówią krótko: "syf". Ładnych dni szkoda, bo jak nie pada, lepiej wyjść coś pomierzyć w lepszych warunkach. W zeszłym roku do stacji włamał się niedźwiedź i wszystko zniszczył. Zanim badacze ruszyli w teren, czekały ich pięciodniowe porządki.

Chociaż w ubiegłym roku były takie odwilże, że baliśmy się, że wszystko nam odpłynie – wspomina prof. Sobota. - Skuterami zapadaliśmy się po kierownicę w wodę.

Marzec i kwiecień na Spitsbergenie są mroźne z temperaturą od -10 do -20 stopni C, a zdarza się, że incydentalnie słupek rtęci spada nawet do -40 stopni C. Pogoda jest często wyżowa, świeci słońce i można pracować. - Chociaż w ubiegłym roku były takie odwilże, że baliśmy się, że wszystko nam odpłynie – wspomina prof. Sobota. - Skuterami zapadaliśmy się po kierownicę w wodę.

Naukowcy przyjechali wiosną i przez pierwsze 10 dni nie mogli w takich warunkach prowadzić badań. Latem ociepla się do 4 - 7 stopni C. Średnia wieloletnia to ponad 5 stopni C. Często silnie wieje i pada deszcz. Zimą w wiele miejsc można dojechać skuterami, latem chodzi się na piechotę. Nie można używać pojazdów kołowych, bo niszczą tundrę. Taki standardowy obchód lodowca to 50-kilometrowa wycieczka, z czego połowa trasy jest pod górkę. Do codziennego punktu obserwacji jest około 4 km w jedną stronę. - To najłatwiejszy dzień – twierdzi kierownik Hahuta. - Idzie się po tundrze, ponura pogoda, mży, a człowiek idzie i myśli.

W bazie jest 15 miejsc do spania, ale jeśli jednocześnie zjawi się tyle osób, to jest prawdziwy kocioł. Nie ma bieżącej wody, trzeba nanosić z pobliskiego jeziora albo natopić śniegu. Z prądem nie ma problemu, bo na kilka godzin włącza się agregat, żeby sobie cały sprzęt podładować. A w pozostałym czasie korzysta się z paneli słonecznych. Na stacji mógłby być internet, kiedyś naukowcy kupili specjalną antenę, ale 1GB kosztuje 6 tys. zł. Jest telefon satelitarny, ratunkowe urządzenia inReach, przez które można wysyłać SMS-y.

- Pamiętam swoje pierwsze wyprawy, przez trzy miesiące nie było kontaktu z rodziną – mówi prof. Sobota. – Teraz mamy telefon satelitarny i urządzenia ratunkowe. Kiedy na Spitsbergen jadą młodzi ludzie, a w Polsce zostawiają zakochanego chłopaka lub dziewczynę, to potem piszą do siebie bardzo dużo wiadomości tekstowych. "Kocham cię", "Ja ciebie też", te SMS-y pikają, ale nie wiadomo do kogo, więc na początku wiadomości trzeba wpisać imię. Wtedy ktoś podchodzi i krzyczy: "Przemek, do ciebie". W czasie jednej z wypraw, trochę zazdroszcząc w końcu napisałem do mojej żony, żeby odzywała się do mnie częściej, bo też chciałbym coś odczytywać. Kilka dni później słyszę: "Irek do ciebie", idę a tam "Irek. Cześć, dziś wyprałam i powiesiłam firanki". Byłem w bazie 34 razy, więc ileż i o czym można pisać. Wiosną pojechał z nami kolega, którego żona obserwowała prognozy pogody i pisała do niego. W dniu kiedy już wyjeżdżaliśmy ze stacji pod koniec kwietnia, a pogoda nie była najlepsza na skutery, kolega dostaje wiadomość: "Jest okienko pogodowe, jak już jedziecie, to trzymajcie się", a ja dostaję: "Cześć, nie wiesz, gdzie schowałam zeszłoroczne pity?".

Spitsbergen uczy pokory. Czasami wydaje się, że łatwo się tam dostać, a jest sztorm i płynie się dwa dni. Skuterami zamiast trzech godzin jedzie się 10, bo jest taka śnieżyca, że nie da się szybciej. Cały czas są jakieś przygody. Coś poniszczą zwierzęta, albo jest taka ablacja, że woda w rzece wyrywa albo zalewa urządzenia pomiarowe. Tam to naukowcy są gośćmi, podchodzą do nich renifery, ale nie są groźne. Nie to co niedźwiedzie. Ale też nie jest tak, że przychodzi ich cała masa.

W zeszłym roku byli z nami norwescy biolodzy i jeden z nich o piątej rano podniósł alarm, bo mocno zmniejszone drzwiczki do garażu z żywnością były zniszczone, a ze środka słychać było jakieś dźwięki – wspomina prof. Sobota. - W garażu był przeolbrzymi niedźwiedź. Nie wiem, jak on tam wlazł. Zjadł nam wszystkie słodycze. Biolodzy tłumaczyli mi, że misie po prostu lubią słodkie: cukier, miód - nie tylko w bajkach. Wszędzie chodzimy z bronią, rakietnicą. To też jest męczące, jak już ma się sporo sprzętu ze sobą.

Na ogół w okresach wiosennych naukowcy odnotowywali do trzech wizyt tych zwierząt, ale to była norma i byli czujni. Latem wszyscy chodzili z bronią, ale niedźwiedzia nikt nie widział, znalezienie śladów było sensacją, chociaż na Svalbardzie jest tych zwierząt bardzo dużo. Wszystko zmieniło się w 2014 r., gdy do bazy latem zawitał pierwszy osobnik, potem drugi, a ostatnio zaczęły się lata z kilkunastoma wizytami. To już jest bardzo dużo. To też jest świadectwo zmian klimatu, bo niedźwiedzie szukają jedzenia.

Osoby, które były na Spitsbergenie kilkanaście lat temu i przyjechały w ostatnich latach, mówią, że to jest inny świat. Ubywa "białej zbroi": lodowców, lodów morskich i śniegu, chroniącej Ziemię przed promieniami słonecznymi i ociepleniem. Wiąże się to przede wszystkim z dużym albedo "białych powierzchni". Powstaje rodzaj sprzężenia zwrotnego. Im wyższa temperatura tym więcej śniegu i lodu się topi. Im więcej śniegu i lodu się topi tym więcej ciemnych powierzchni i pochłaniania ciepła, a to powoduje wzrost temperatury, i jeszcze więcej śniegu i lodu topnieje. To błędne koło, które trudno przerwać. – To wszystko ma znaczenie nie tylko dla Arktyki, ale również globalne, czego skutki odczuwamy coraz częściej za oknami naszych domów także w Polsce. Musimy się opamiętać i ten proces tak silnego topnienia naszej "białej zbroi" zatrzymać – zauważa prof. Sobota. - Lodowce są coraz mniejsze, a Spitsbergen zamiast białego, jest coraz bardziej "czarny"…