Ile lat ma wieczna zmarzlina?
Ile lat wieczna zmarzlina musi być zamarznięta, aby można było mówić, że jest wieczną zmarzliną? Czym właściwie różni się zmarzlina od zlodowacenia? W jakich rejonach świata występują największe obszary permafrostu? Czy w Polsce występuje wieczna zmarzlina? Odpowiedzi na te pytania przynoszą badania dr. hab. Wojciecha Dobińskiego
Dr hab. Wojciech Dobiński z Katedry Geomorfologii na Wydziale Nauk o Ziemi UŚ zainicjował badania zmarzlinoznawcze w Tatrach po stażu w Szwajcarii w 1992 roku, gdzie po raz pierwszy spotkał się z zagadnieniem stale przemarzniętego gruntu w Alpach. – Postanowiłem spróbować, czy czegoś podobnego nie można spotkać w Polsce. Jedynym takim obszarem, gdzie to mogło być możliwe, były Tatry – mówi badacz, który odkryciu wiecznej zmarzliny poświęcił swoją pracę doktorską.
Znana jest nam wieczna zmarzlina na Syberii, związana jeszcze z ochłodzeniem plejstoceńskim, a zatem licząca na pewno kilkadziesiąt tysięcy lat. Dla porównania zlodowacenie na Antarktydzie trwa nieprzerwanie co najmniej 20 mln lat, możemy więc mierzyć wiek zmarzliny nawet w milionach lat. Jednak wieczna zmarzlina wcale nie musi być wieczna. Dlatego zmieniono nazwę na ‘wieloletnia zmarzlina’.
Wieloletnia zmarzlina to inaczej permafrost. Termin pochodzi o angielskiego perennially frozen ground i definiowany jest jako grunt lub skała pozostające w temperaturze równej lub niższej od 0°C przez minimum dwa kolejno następujące po sobie lata (łącznie z sezonem letnim).
Przestrzenne występowanie wieloletniej zmarzliny może mieć charakter strefowy (horyzontalny) i piętrowy (wertykalny). Charakter piętrowy dotyczy środowiska górskiego, gdzie występowanie wieloletniej zmarzliny spowodowane jest oddziaływaniem klimatu wysokogórskiego – spadkiem temperatury wraz z wysokością. Strefowe występowanie wieloletniej zmarzliny jest efektem ochłodzenia wskutek spadku dostawy energii słonecznej wraz ze wzrostem szerokości geograficznej (zgodnie z rozkładem stref klimatycznych). Permafrost, którego występowanie ma charakter piętrowy, to permafrost górski, nazywany także alpejskim. Drugi zaś to permafrost polarny (arktyczny).
Współcześnie wieloletnia zmarzlina obejmuje ok. 24 proc. ogólnej powierzchni lądów i występuje głównie w wysokich szerokościach geograficznych. Przyjmuje się, że zmarzlina obejmująca północne części Kanady, Alaski i Eurazji (znaczną część Syberii – głównie wschodnią, w zachodniej jest obecna przede wszystkim na północnym wybrzeżu oceanu) jest pozostałością ochłodzenia plejstoceńskiego. Ze względu na to, że 39,4 proc. powierzchni półkuli północnej zajmują lądy, to właśnie tam stanowi ona strefę największego występowania na Ziemi. Wieloletnia zmarzlina półkuli północnej występuje głównie na Syberii, w północnej Kanadzie, na Alasce, w Tybecie i Himalajach, a także w Mongolii i na Grenlandii. Na półkuli południowej największym obszarem jej występowania jest oczywiście Antarktyda.
W wysokich szerokościach geograficznych wieczna zmarzlina tworzy strefę ciągłą. Występowanie tzw. permafrostu górskiego jest natomiast efektem działania przede wszystkim spadku temperatury powietrza wynikającego ze wzrostu wysokości. Tego typu zmarzlinę można spotkać w Alpach, Andach, Kordylierach, Górach Skandynawskich, na Uralu oraz w innych wysokich górach, nawet w okolicach równikowych. Obszarem występowania szczególnego rodzaju zmarzliny jest Tybet. Ze względu na szerokość geograficzną permafrostu tego nie można zakwalifikować jako arktycznego (strefowego), natomiast w związku z tym, że obejmuje on obszar płaskowyżu a nie teren górski, trudno opisać go jako permafrost alpejski (piętrowy), mimo że granica 500 m n.p.m. została znacznie przekroczona. Natomiast występującą w okolicach Hornsundu (fiord w południowej części Spitsbergenu) wieloletnią zmarzlinę trzeba zaliczyć do arktycznej, chociaż na charakter jej występowania wpływa zróżnicowanie pod względem wysokości i rzeźby terenu. Występowanie permafrostu górskiego jest w bardzo wielu miejscach w bliskiej relacji ze zlodowaceniem, np. w masywie Jotunheimen w Skandynawii.
Dlaczego w Polsce wieczna zmarzlina mogłaby występować tylko w Tatrach? Łańcuch Tatr jest najwyższym masywem górskim Karpat Zachodnich. Obejmuje powierzchnię 750 km2. Wschodnia część, Tatry Wysokie, to grupa górska wznosząca się na wysokość ponad 2600 m n.p.m. Tatry Wysokie zbudowane są niemal wyłącznie ze skał granitowych, a Kasprowy Wierch stanowi pod względem tektonicznym nasuniecie, tzw. wyspę skał krystalicznych. Średnia temperatura powietrza niższa od 0°C jest właściwa dla wysokości powyżej 1850 m n.p.m. Występuje tam średnio 135 mroźnych dni w ciągu roku, zaś średnia roczna temperatura wynosi na Kasprowym Wierchu -0,9°C. Na najwyższych szczytach tatrzańskich spada do -4°C. W wyniku badań prowadzonych w Tatrach dr hab. Dobiński stwierdził, że obszar wieloletnio przemarznięty obejmuje ok. 100 km2.
– Oczywiście zmarzlina inaczej rozkłada w poszczególnych częściach Tatr, np. w zależności od tego, czy są to stoki północne czy południowe. W wyniku obserwacji można domniemywać, że taki przemarznięty grunt jest np. na północnych stokach Tatr powyżej 1700 m n.p.m., w grubych blokowiskach, stożkach piargowych, w jęzorach gruzowych, gdzie do tego jest jeszcze specyficzny typ cyrkulacji lokalnej – zauważa naukowiec z Wydziału Nauk o Ziemi. – Wieloletnia zmarzlina jest fenomenem, którego geneza wiąże się z klimatem. Gdy on się zmienia, to może jej przybywać lub ubywać. Podczas ocieplenia klimatycznego zmarzlina ulega degradacji – z pewnym opóźnieniem, oczywiście. Jednak obecnie w Tatrach nie są prowadzone jeszcze badania, które mogłyby jednoznacznie potwierdzić tę tezę. To, na czym się opieramy, to informacje pośrednie. A ponieważ nie ma bezpośredniego dowodu, to w oparciu o pośrednie dane trudno ocenić jednoznacznie tę zmienność. – dodaje naukowiec.
Badania dr. hab. Wojciecha Dobińskiego nad wieloletnią zmarzliną w Tatrach sprowokowały go do dalszych studiów nad jej obecnością w górach, w szerszym zakresie. Aby lepiej zrozumieć i wyjaśnić, w jaki sposób wieloletnia zmarzlina występuje w środowisku górskim, podjął się badań porównawczych w innych regionach Europy, m.in. w środowisku Gór Skandynawskich okolic Abisko (jeziora Torneträsk), w północnej Szwecji.
***
Pomocna literatura: W. Dobiński, Wieloletnia zmarzlina w wybranych obszarach Tatr, Gór Skandynawskich i Spitsbergenu w świetle kompleksowych badań geofizycznych i analiz klimatologicznych, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice 2011.
