Moja fascynacja lodowcami zaczęła się w 2010 r. podczas podróży przez Gruzję. Dokładnie pamiętam moment, w którym stanęłam przed brunatno-szarą masą lodu, a mój okrzyk zachwytu nie mógł się przebić przez huk wody i niesionych przez nią kamieni. Już rok później wyjechałam na studencki projekt naukowy do Tadżykistanu w celu stworzenia map przedpól kilku lodowców w Pamirze.

Pasja geografa potrafi zaprowadzić w najbardziej niedostępne miejsca, dlatego nasz wybór padł na dolinę rzeki Wandż i znajdujące się w niej cztery lodowce. Dotarcie na miejsce ze stolicy kraju Duszanbe (z perskiego: poniedziałek) zajmuje pełne dwa dni, a z ostatniej wioski w dolinie do czoła pierwszego lodowca trzeba pokonać jeszcze 12 km z plecakiem pełnym zapasów na czas prowadzonych badań. Właśnie podczas realizacji tego projektu okazało się, że wrócimy z jedną mapą zamiast czterech, a w mojej głowie wkrótce pojawił się pomysł nie tylko pracy magisterskiej, lecz także projektu międzynarodowego…

Naprzód!

W lipcu 2011 byłam świadkiem szarży lodowcowej – zjawiska, o którym do tej pory słyszałam, prawdę mówiąc, niewiele. Ogólne tendencje w badaniach glacjologicznych wskazują na cofanie się lodowców, jednak zjawisko szarży lodowcowej zdaje się im zaprzeczać. Okazuje się, że mniej niż 1% lodowców na świecie z nieznanych przyczyn raz na pewien czas podlega nagłym awansom, podczas których prędkość płynięcia lodu bywa równa lub większa od dziesięciokrotności tej samej prędkości przed przyspieszeniem, a przesunięcie czoła lodowca mierzone jest w… kilometrach. Ponadto lodowce szarżujące pojawiają się w różnych strefach klimatycznych, na obszarach o różnej budowie geologicznej, mają różną wielkość, a także różne okresy trwania aktywnego ruchu lodu i całego cyklu szarży.

Już same terminy „szarża lodowcowa” czy „lodowiec szarżujący” budzą w osobach spotykających się z nimi po raz pierwszy pewnego rodzaju rozbawienie. Nie są to jednak pojęcia zmyślone, a regularnie występujące w literaturze od czasu użycia ich po raz pierwszy w języku polskim przez prof. Jacka Janię. W języku angielskim pojawiają się jako surging glacier lub glacier surge , natomiast gdyby tłumaczyć je bezpośrednio z rosyjskiego, moglibyśmy mówić o „lodowcach pulsujących”, co również oddaje naturę ich specyficznego ruchu.

Jednym z najlepiej udokumentowanych przypadków bardzo regularnych szarż jest Lodowiec Niedźwiedzi położony w Pamirze na terenie Tadżykistanu i to właśnie jego przyspieszonemu ruchowi miałam okazję się przyjrzeć w 2011 r. To zjawisko obserwuje się średnio co 10-15 lat, co czyni ten lodowiec niezwykle wartościowym pod względem prowadzenia badań. Już za życia jednego naukowca można zbadać przebieg kilku szarż. Dla porównania – w tej samej dolinie znajduje się lodowiec, który takie epizody przyspieszonego ruchu wykazuje co 50 lat.

Warto dodać, że większość szarż Lodowca Niedźwiedziego ma imponujące rozmiary. Jego jęzor w ciągu zaledwie 2-3 miesięcy wysuwa się do 2 km w dół doliny z maksymalną prędkością dochodzącą w punkcie krytycznym do 100 m na dobę! Oczywiście taka prędkość odnotowywana jest w krótkim okresie. Następnie jej wartość spada, by lodowiec mógł stopniowo przejść do fazy nieaktywnej. W 1963 r., kiedy po raz pierwszy naukowcy obserwowali to zjawisko, lodowiec zniszczył bazę glacjologów zbudowaną przed jego czołem. Masy lodu zadziałały jak buldożer niszczący wszystko na swojej drodze. Towarzysząca temu wydarzeniu powódź glacjalna zmyła samolot z lotniska położonego ponad 100 km od czoła lodowca. Kolejne szarże miały miejsce w 1973, 1988, 1998 i 2011 r.

Zjawisko groźne w skutkach

Przypadek Lodowca Niedźwiedziego łączy się ściśle z innym bardzo groźnym dla mieszkańców doliny Wandż zjawiskiem -katastrofalną powodzią glacjalną (Glacial Lake Outburst Flood , w skrócie GLOF). Podczas przyspieszonego ruchu jęzor lodowca wysuwa się w dolinę poniżej, zagradzając tym samym odpływ wód z jej górnej części i wyżej położonych lodowców. Powstała w ten sposób lodowa tama może osiągać wysokość nawet 200 metrów. Oszacowano, iż największe jezioro zaporowe będące skutkiem szarży Lodowca Niedźwiedziego miało 110 m głębokości i objętość 27 mln m3 wody. Przerwanie tej potężnej tamy powoduje powódź, której skutki odczuwalne są w całej, długiej na ponad 100 km dolinie. Przepływ w rzece na początku wezbrania wynosi nawet 1000 m3/s, co można porównać do wylania zawartości 5 tys. dużych wanien z wodą w ciągu jednej sekundy.

Dla mieszkańców doliny Wandż szarże i GLOFy to nic nowego, jednak zjawiska te nadal bywają groźne w skutkach. Dzięki obserwacji lodowca udaje się ostrzec miejscową ludność przed nadchodzącym niebezpieczeństwem. Zwykle jednak zniszczeniu ulegają drogi, linie energetyczne, mosty, podmywane są pola uprawne. Od kilkunastu lat mieszkańcy Poi Mazar, ostatniej wioski w górnej części doliny, cieszą się dostępem do energii elektrycznej dzięki turbinie zainstalowanej na rzece. Przy tego rodzaju powodzi ulega ona całkowitemu zniszczeniu.

GLOFy nie towarzyszą jednak każdej szarży Lodowca Niedźwiedziego. Czasami przepływ wody stabilizuje się pod masami lodu lub jak w 2011 r. przy przeciwległej skalnej ścianie powstaje szeroka brama lodowcowa, która pozwala na odprowadzenie wody z górnej części doliny.

Kiedy zaczęłam się bardziej interesować tematem szarż lodowcowych, w moje ręce wpadła relacja generała Bronisława Grąbczewskiego, podróżującego po Azji Środkowej w latach 1885-1890. Znalazłam w niej poniższy fragment: „W czasie naszej bytności w Kandżucie lodowiec [Batur] przegrodził koryto rzeki Szymszal, głównego lewego dopływu rzeki Kandżuckiej, uczynił z siebie tamę, która w miejscowości Hundżur-ob (burzliwa woda) wytworzyła ogromne jezioro”.

W poszukiwaniu przyczyn

Miałam przed sobą opis szarży lodowcowej o bardzo podobnym przebiegu do znanego mi już przypadku Lodowca Niedźwiedziego. Tym bardziej zafascynowało mnie to, że nadal nie poznano przyczyn wyzwalania tego nagłego ruchu mas lodu. Na przestrzeni wielu lat łatwiej było wykluczać kolejne czynniki niż znaleźć jeden determinujący występowanie szarży lodowcowej. Już na podstawie własnych obserwacji byłam w stanie stwierdzić, że przyczyną wyzwolenia ruchu nie mogą być warunki klimatyczne. W dolinie Wandż znajdują się cztery lodowce szarżujące, jednak nigdy nie mają awansów w tym samym czasie. Najpopularniejsze hipotezy skupiają się na inicjacji ruchu wewnątrz mas lodu. To szczególnie trudne do zbadania, ponieważ do tej pory nie udało się skonstruować narzędzia, które można umieścić w lodowcu, by mierzyło lub rejestrowało przebieg tego gwałtownego zjawiska. Za najciekawsze uważam hipotezy o niestabilności termicznej w podłożu lodowca, niestabilności drenażu, czyli zmianach w systemie odprowadzania wody pod lodowcem z systemu tuneli na system tzw. połączonych odspojeń, dzięki którym lodowiec mógłby poruszać się jak po cienkiej warstewce wody, czy niestabilności związane z podłożem, zwłaszcza nieskonsolidowanym. Poszukując pomysłów na rozwiązanie tego problemu znalazłam temat mojej pracy magisterskiej. Tym razem we wrześniu 2012 r. podjęłam się pobrania próbek osadów z okolic Lodowca Niedźwiedziego w Tadżykistanie, by przebadać dokładnie ziarna kwarcu w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM).

Współczesna sedymentologia, czyli nauka o osadach może się pochwalić wieloma zaawansowanymi metodami pozwalającymi już nie tylko na określenie pochodzenia czy wieku materiału skalnego, lecz także procesów, którym ten materiał podlegał. Moim zadaniem było zgromadzenie niewielkich próbek piasku z różnych form terenu utworzonych przez działalność lodowca podczas szarży. Pobieranie osadu z wałów morenowych czy potoku supraglacjalnego (płynącego na powierzchni lodu) to ciężka fizyczna praca. Nie bez emocji odbyła się również podróż próbek do Polski, zwłaszcza w momencie kontroli celnej. Przygotowanie preparatu do analizy wymaga przesiania piasku i wyseparowania ziaren o średnicy 0,5-0,8 mm. Następnie trzeba je wytrawić w kwasie solnym, by się pozbyć węglanu wapnia, który na następnym etapie mógłby zostać pomylony z ziarnami kwarcu, poddawanymi szczegółowej analizie w SEM. Ponad tysiąckrotne powiększenie pozwala na rejestrację poszczególnych mikroform na powierzchni każdego ziarna. To ich obecność i częstość występowania odpowiadają na pytanie, co się działo z ziarnem od momentu odsłonięcia na działanie warunków zewnętrznych do pobrania próbki. Do analizy stosuje się kwarc ze względu na jego dużą odporność i powszechność występowania.

Kolejne ziarenko

Moim celem było stworzenie charakterystyki osadów górskiego lodowca szarżującego na przykładzie Lodowca Niedźwiedziego. Wyniki były ciekawe, choć trzeba przyznać, że nieco rozczarowujące. Rozpoczynając badania byłam niemal przekonana, że odkryję nowe mikroformy, które być może staną się diagnostyczne dla osadów tego środowiska. Gwałtowność zjawiska szarży tylko upewniała mnie w tym stwierdzeniu. Analizy wykazały jednak coś zupełnie odmiennego. Ziarna kwarcu pobrane z Lodowca Niedźwiedziego okazały się… mało „lodowcowe”. Na ich powierzchni było widać ślady kilku następujących po sobie procesów, takich jak wietrzenie chemiczne, mrozowe, ścieranie czy kruszenie. Cechą charakterystyczną okazał się… brak cech typowych dla środowiska lodowcowego. Porównałam swoje wyniki z innymi pracami, ponieważ okazało się, że na podobny temat, dotyczący innych lodowców, zostały napisane jeszcze dwie prace poza moją. Wnioski pozostałych autorów były bardzo podobne do uzyskanych przeze mnie. Choć nie odkryłam nowych struktur, zyskałam poczucie, że swoimi badaniami dorzuciłam kolejne ziarenko (dosłownie) do tego, co wiemy o lodowcach szarżujących.

Pół roku temu wróciłam do tematu szarż Lodowca Niedźwiedziego dzięki kontaktowi z dr. Simonem Cookiem z Uniwersytetu w Dundee w Wielkiej Brytanii. Rozwój modelowania zjawisk, takich jak powodzie, zachęcił mnie do napisania projektu we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną. Dzięki dofinansowaniu zakupiliśmy zdjęcia satelitarne o wysokiej rozdzielczości, które posłużą do stworzenia bardzo dokładnego modelu terenu. Na jego podstawie będzie można oszacować maksymalną potencjalną wielkość jeziora zaporowego czy zasięg powodzi o różnych parametrach. To szczególnie praktyczne narzędzie, zwłaszcza kiedy używamy go do prognozowania ryzyka czy skali zjawisk ekstremalnych występujących w terenach gęsto zaludnionych, takich jak dolina Wandż.

Współczesna geografia wydaje się mało fascynująca, bo przecież wielkie odkrycia geograficzne i podróże w nieznane są już za nami, a z badaniami coraz częściej przenosimy się na Marsa. Jednak przykład szarż lodowcowych i wciąż nieznanych przyczyn uruchamiania mechanizmu przyspieszonego płynięcia lodu pokazuje, że są jeszcze pytania, na które nie umiemy precyzyjnie odpowiedzieć.