Podnosi się poziom Bałtyku. Naukowiec z UWM tłumaczy, co to oznacza

W ciągu ostatnich 200 lat poziom Bałtyku podniósł się o 23 cm, w tym aż o 17 cm w ciągu półwiecza! Tak wynika z badań prof. Kamila Kowalczyka z UWM. Czy to oznacza, że nasi potomkowie będą plażować w okolicy Elbląga, a Mierzeja Wiślana będzie łachą piachu w wielkiej Zatoce Gdańskiej?

Dr hab. inż. Kamil Kowalczyk, prof. UWM, kierownik Katedry Geoinformacji i Kartografii na Wydziale Geoinżynierii zajmuje się m.in. numerycznym modelowaniem zjawisk przestrzennych. Jednym z zadań naukowych, które wykonuje, jest opracowanie modeli ruchu skorupy ziemskiej dla Polski.

Żeby opracować taki model, trzeba znaleźć punkt odniesienia. Takim punktem jest na przykład poziom morza, ale poziom morza to nie jest coś stałego. Swoją pracę zacząłem więc od ustalenia średniego poziomu morza dla południowego wybrzeża Bałtyku – tłumaczy prof. Kowalczyk.

W poszukiwaniu danych

Ustalenie średniego poziomu morza jest niezwykle trudne. Po pacyficznej stronie Kanału Panamskiego jest on np. o 20 cm wyższy niż po stronie atlantyckiej. Przy wyznaczaniu poziomu morza trzeba więc brać pod uwagę kształt Ziemi oraz efekty wywołane lokalnymi anomaliami geologicznymi i grawitacyjnymi. W dłuższym czasie średni poziom morza może zmienić się także na skutek globalnego ochłodzenia lub też globalnego ocieplenia, np. poprzez topnienie lądolodów. Czy to nas skazuje na zatopienie?

Prof. Kowalczyk przy ustalaniu średniego poziomu morza dla południowego wybrzeża Bałtyku posłużył się danymi z mareografów, czyli punktów pomiarowych. W Polsce jest pięć głównych miejsc pomiarowych południowej części Morza Bałtyckiego: Świnoujście, Kołobrzeg, Ustka, Władysławowo, Gdańsk. Niektóre z nich prowadzą obserwacje od 1811 r. i od tego roku danych do swego opracowania użył profesor. Zamknął je na roku 2015.

Użyłem danych mareograficznych miesięcznych, prowadzonych co najmniej kilkadziesiąt lat, aby błąd wyznaczenia trendu był na poziomie 0,1 mm/rok – dodaje profesor.

 

Zmiany poziomu południowego Bałtyku dla poszczególnych mareografów. Rysunek pochodzi z publikacji K. Kowalczyk (2019). Changes in mean sea level on the Polish coast of the Baltic Sea based on tide gauge data from the years 1811–2015. Acta Geodynamica et Geromaterialia, 16(2), 195-210.

Ziemia niczym gąbka

Z badań wynikło, że prędkości zmiany poziomu Morza Bałtyckiego dla poszczególnych miejsc są różne. Z wykresu widać, że od 1950 roku zmiany poziomu południowego Bałtyku (względem skorupy ziemskiej) wyraźnie przyspieszyły i wynoszą średnio + 1,7 mm/rok. Co w 10 kolejnych latach daje +1,7 cm. Czy zatem w ciągu kolejnych 100 lat poziom Bałtyku podniesie się o 17 cm i woda zaleje Hel, Mierzeję Wiślaną i podejdzie do Elbląga? A co będzie, jak do tego jeszcze stopią się czapy lodowe na biegunach?

Skorupa ziemska nie jest sztywna, a sama Ziemia jest masą lepko-sprężystą i nie jest wanną – uspokaja prof. Kowalczyk. – Zmiany poziomu mórz i oceanów to naturalny proces ewolucji Ziemi, bo Ziemia jest w ciągłym ruchu. Czasami zmiany skorupy ziemskiej są mocno widoczne, szczególnie podczas trzęsienia ziemi. Przeważnie jednak odbywają się powoli, w tempie niezauważalnym dla człowieka, czego przykładem jest ostatnia epoka lodowcowa. Chociaż była 16 tys. lat temu, to nadal oddziałuje na skorupę ziemską, głównie w ruchu pionowym. Te zmiany noszą nazwę Glacial Isostatic Adjustment (GIA).

Efekt GIA obrazowo można pokazać na przykładzie gąbki. Jeśli ją ściśniemy, to po zluzowaniu uścisku potrzebuje ona trochę czasu, aby wrócić do pierwotnego kształtu. Zauważmy, że brzegi gąbki wznoszą się dużo wyżej, poza obszar ucisku. Podobnie zachowuje się skorupa ziemska, chociaż materiał, z którego jest zrobiona, jest nieporównywalnie silniejszy, a lód o ciężarze megaton zalegał w północnej Europie i nad Bałtykiem kilka tysięcy lat. Pod jego ciężarem skorupa ziemska zapadała się, a na granicy lodowca podnosiła. Teraz drugie tyle, jak i nie dłużej, Ziemia będzie powoli wracać do stanu pierwotnego. Takie jej zachowanie jest najbardziej widoczne w Ameryce Północnej i Skandynawii. Tam w niektórych miejscach skorupa ziemska podnosi się o centymetr rocznie! Północna część Polski uwolniona od lodowca też podlega temu zjawisku.

Czy Polsce grozi zalanie?

W ostatniej dekadzie obserwujemy jednak przyspieszenie zmian poziomu mórz i oceanów. Niektórzy wieszczą zatopienie znacznej części kontynentów, spowodowane stopieniem się lodów na biegunach pod wpływem ocieplenia się klimatu. Czy mamy się czego obawiać?

Zmiana poziomu morza nie jest równa dla całej Ziemia. Regionalne zmiany spowodowane są przede wszystkim zmianami okresowymi wód z wielkich rzek, zmianami zasobów wodnych, co ma szczególny wpływ na morza śródlądowe oraz podnoszenie się temperatury. Temperatury na Ziemi rosną i opadają okresowo. Obecnie jesteśmy w fazie jej wzrostu. Pokłosiem tego jest dopływ wód z topniejących lodowców do mórz i oceanów – wyjaśnia prof. Kowalczyk.

Skorupa Ziemi w końcu zareaguje, bo woda i lód dużo ważą. Tam, gdzie osiadły na powierzchni Ziemi lód się stopi, tam jej skorupa może się podnieść. Tam, gdzie wody przybędzie, skorupa zacznie osiadać. Chcę przez to powiedzieć, że jeśli na Ziemi stopi się określona objętość lodu i powstanie określona ilość wody – to w związku z tym poziom światowego oceanu nie podniesie się dokładnie o ilość stopionego lodu. Właśnie dlatego, że gdzieś się skorupa ziemska zacznie wypiętrzać, a gdzieś opadać – mówi prof. Kowalczyk.

Ale właśnie od tego, żeby te zjawiska uwidaczniać są m.in. geodeci, tacy jak prof. Kowalczyk, którzy średni poziom morza monitorują z ziemi i satelitów.

Lech Kryszałowicz

 

Dr hab. inż. Kamil Kowalczyk prof. UWM jest kierownikiem Katedry Geoinformacji i Kartografii i zespołu naukowego: Numerycznie modelowanie geodanych. Prowadzi badania z zakresu modelowania zmian powierzchni skorupy ziemskiej z użyciem danych pomiarowych pozyskanych bezpośrednio w terenie jak też danych satelitarnych w tym grawimetrycznych, altymetrycznych, GNSS, interferometrii radarowej. Opracował najnowszy model ruchów pionowych skorupy ziemskiej dla Polski oraz wyznaczył zmiany poziomu Morza Bałtyckiego polskiego wybrzeża na przestrzeni ostatnich 200 lat. Współpracuje z Nordycką Komisją Geodezji nad opracowaniem nowej wersji modelu przemieszczeń pionowych skorupy ziemskiej dla Europy. Jest też redaktorem gościnnym specjalnego numeru czasopisma: Journal of Marine Science and Engineering, "Application of altimetry in oceanographic research”.