Tomasz Wawrzyniak

Instytut Geofizyki PAN

Zakład Badań Polarnych i Morskich

tomasz@igf.edu.pl

Wszechnica PAN, Warszawa 14.06.2017

Polska Stacja Polarna Hornsundim. Stanisława SiedleckiegoProgramy badawcze, przyroda i ciekawe zjawiska

Tomasz Wawrzyniak – pracownik i doktorant w Zakładzie Badań Polarnych i MorskichInstytutu Geofizyki PAN, odpowiedzialny za bazę danych meteorologicznych PolskiejStacji Polarnej Hornsund na Spitsbergenie, uczestnik wielu wypraw na ArchipelagSvalbard (w tym 2011-2012 meteorolog i wicekierownik całorocznej XXXIV WyprawyPolarnej do stacji Hornsund), a tak e po Europie, Azji rodkowej, Ameryce Północnej iPołudniowej. Kierownik i wykonawca projektów krajowych i międzynarodowych(Preludium HYPRO, AWAKE 2, SMACS, SatPerm, Eduscience, EduArctic, ERIS).

Polska Stacja Polarna Hornsund - badania naukowe

Jak powstają lodowce?

rodki transportu w Arktyce

Przyroda Archipelagu Svalbard

ARKTYKA

ANTARKTYKA

Svalbard:

-śrchipelag położony między 77° a 81°N; powierzchnia: 62 tys. km²

-Największa wyspa: Spitsbergen, 39 tys. km²

-Powierzchnia: lodowce około 60%, reszta to góry (do 1.717 m) i niziny nadmorskie

-Ludno ć całoroczna:

niecałe 3.000 osób.

NASA

Już we wczesnym redniowieczu docierali tu Wikingowie - w islandzkich tekstach pojawia się nazwa Svalbarði fundinn, czyli ląd o zimnych

wybrzeżach – stąd nazwa archipelagu – Svalbard.

W roku 1596 został niejako ponownie odkryty przez wyprawę kierowaną przez Willema Barentsa.

To wła nie ta wyprawa nadała nazwę wyspie o spiczastych górskich szczytach - Spitsbergen.

Spiczaste szczyty Spitsbergenu najlepiej podziwiać z powietrza - z pokładu samolotu lub helikoptera.

Tomasz Wawrzyniak

Tomasz Wawrzyniak

Tomasz Wawrzyniak

Tomasz Wawrzyniak

Hornsundtind

Tomasz Wawrzyniak

Gnålberget

Tomasz Wawrzyniak

Brisingefjellet

Tomasz Wawrzyniak

Polska Stacja Polarna Instytutu Geofizyki PAN im. St. Siedleckiego

- Hornsund

Uniwersytet im. Marii Curie-Skłodowskiej – Calypso

Stacja im. St. Baranowskiego Uniwersytetu Wrocławskiego i

ląskiego – Werenhus

Stacja Polarna Uniwersytetu Mikołaja Kopernika – Koffiøyra

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza – Adam Mickiewicz

University Polar Station (AMUPS)

Akademia żórniczo-Hutnicza - Hyttevika

Longyearbyen

Barentsburg

Ny-Alesund

Hornsund – Polska Stacja Polarna

2771 km

1450 km

800 km

Biegun

Warszawa

Hornsund

Hansbreen

Polska Stacja PolarnaHORNSUND

Photo: the University of Leeds

Polska Stacja Polarna im. Stanisława Siedleckiego

HORNSUND

Zbudowana w 1957 roku, najdalej wysunięta na północ polska placówka badawcza. Od roku 1978 badania naukowe są

prowadzone całorocznie.

PROFILE BADAWCZE POLSKIEJ STACJI POLARNEJ HORNSUND:

• METEOROLOGIA

• GLACJOLOGIA

• SEJSMOLOGIA

• GEOMAGNETYZM

• JONOSFERA

• ZMIśNY RODOWISKOWE

Współpraca z 25 polskimi jednostkami naukowymi i 36 zagranicznymi.

Ogródek meteorologiczny

Tomasz Wawrzyniak

Temperatura powietrza

Wilgotno ć powietrza

Ci nienie atmosferyczne

Prędko ć i kierunek wiatru

Temperatury gruntu

Opady

Pomiary meteorologiczne

Obserwacje meteorologiczne

• Zachmurzenie

• Widzialno ć pozioma

• Pokrywa nieżna

• Zjawiska meteorologiczne

• Pokrywa lodu morskiego

Hornsund

rednia roczna temperatura powietrza -4,0°C

Maximum 15,6 °C (2015)

Minimum -35,9°C (1981)

Dni z pokrywą nieżną 250/rokMaksymalny poryw wiatru

176km/h

POGODA – stan atmosfery w danej chwili.

KLIMAT – harakterysty z y dla da ego o szaru zespół zja isk i pro esó at osfery z y h, określo y a podstawie wieloletnich obserwacji.

Meteorologia jest z iąza a z aktualnym stanem atmosfery w

danym czasie i miejscu.

Klimatologia (nauka o klimacie) jest z iąza a z długookreso y iobserwacjami aru kó pogodowych w danym miejscu.

Klimatologię oż a poró ać do zyta ia książki do historii, natomiast meteorologię do czytania gazety.

MGŁA

HYDROMETEORYCZĄSTECZKI WODY ZAWIESZONE W ATMOSFERZE

deszcz

ZJAWISKA TAKIE JAK MGŁY, ZAMGLENIA A TAKŻE CHMURY SKŁADAJĄ SIĘ Z HYDROMETEORÓW

Hydro eteory t orzą też szystkie rodzaje opadó

ś ieg

Wiry pyłowe

LITOMETEORY – CZĄSTKI STAŁE ZAWIESZONE W ATMOSFERZE

Wir pyłowy

Wichura pyłowa

HALO

FOTOMETEORY –ZJAWISKA OPTYCZNE W ATMOSFERZE

POWSTAJĄCE W WYNIKU ZAŁAMANIA PROMIENI ŚWIETLNYCH

słońce poboczne

tęcza

tęcza biała

tęcza biała

zorza polarna

ELEKTROMETEORY - ZJAWISKA ELEKTRYCZNE W

ATMOSFERZE SPOWODOWANE PRZEPŁYWEM ŁADUNKÓW ELEKTRYCZNYCH I JONIZACJĄ GAZÓW

ZORZA POLARNA - zjawisko wietlne związane z przepływem prądu w jonosferze na wysoko ci około 100 km ponad powierzchnią Ziemi.

Poszczególne parametry są mierzone przez czujniki (sensory) umieszczone na maszcie stacji:

• termometry (temperatura),

• barometry (ci nienie atmosferyczne), • higrometry (wilgotno ć), • anemometry (wiatr).

Tomasz Wawrzyniak

Czujniki temperatury i wilgotno ci powietrza

Tomasz Wawrzyniak

Na szczycie masztu stacji meteorologicznej umieszczone są anemometry mierzące prędko ć i kierunek wiatru.

Tomasz Wawrzyniak

Deszczomierze (pluwiometry) – po lewej standardowy deszczomierz Hellmanna, po prawej optyczny, a w tle wagowy.

Tomasz Wawrzyniak

Heliografy służą do rejestracji usłonecznienia.

Tomasz Wawrzyniak

Dzień polarny

Noc polarna

Koło podbiegunowe - równoleżnik 66°33’ N

www.hornsund.igf.edu.pl/pogoda

rednia roczna temperatura w Longyearbyen w okresie wrzesień 1898 – grudzień 2012 (Nordli i in. 2014)

Temperatura powietrza w stacji Hornsund

Hornsund - trend temperatury powietrza

Porównanie wyników symulacji modeli klimatycznych (a) średniej miesięcznej temperatury powietrza i (b) miesięcznych sum opadu w okresie referencyjnym (1976–-2005) oraz dwóch okresach zmienionego klimatu clim1 (2021–-2050) i clim2 (2071-–2100) dla dwóch scenariuszy emisji RCP 4.5 i RCP 8.5. Wyniki przedstawiają medianę z wiązki czterech symulacji modeli klimatycznych

Glacjologia – nauka o lodowcach

Istnieją na wiecie miejsca, gdzie więcej niegu gromadzi się niż topi. Wynika to z czynnikówŚ

klimatycznych i pogodowych (temperatura powietrza, opady),

geomorfologicznych (rzeźba terenu, nachylenie, ekspozycja).

Występowanie i zasięg tych miejsc okre la linia wieloletniego niegu, czyli wysoko ć wyra ona w metrach, powy ej której bilans roczny

niegu jest dodatni.

Wysoko ć linii wieloletniego niegu jest zróżnicowanaŚ Strefa okołobiegunowa - ok. 0 m n.p.m.;

Strefa polarna ok. 200–1000 m n.p.m.;

Strefa umiarkowana ok. 800–3200 m n.p.m.;

Strefa zwrotnikowa ok. 5000–6000 m n.p.m.;

Strefa równikowa ok. 4500–5000 m n.p.m (więcej opadów).

Wikimedia Commons

Lodowce zaczynają się tworzyć gdy nieg pozostaje na tym samym obszarze przez cały rok i z każdym kolejnym rokiem narastają

kolejne jego warstwy.

Pęcherzyki powietrza są wypychane i tworzy się lód firnowy, a wreszcie

lód lodowcowy.

Potrzeba na to zwykle ponad 100 lat.

strefa akumulacji

strefa ablacji

Mimo, iż wydają się prawie nieruchome, lodowce przemieszczają się pod wpływem własnego ciężaru i grawitacji.

Ruch masy lodowca stanowi jedną z najpotężniejszych sił kształtujących rzeźbę powierzchni Ziemi.

erozja zboczy doliny

transport materiału pod lodowcem

transport materiału wewnątrz lodowca

transport materiału na powierzchni lodowca

Willinck H.G. (1892)

morena czołowa

morena denna

sandr

Tomasz Wawrzyniak

moreny to materiał skalny pozostawiony przez lodowiec

Tomasz Wawrzyniak

kolega glacjolog (dla skali poprzedniego zdjęcia)

Tomasz Wawrzyniak

Cielenie się lodowca – ubytek masy i powstawanie gór lodowych

Dryfująca góra lodowa

Film – powstawanie fiordu

Hans

Błaszczyk i in. 2013

fot. Endre Før Gjermundsen

14 km

10 km

8 km

Geomorfologia

A. Nawrot

Rejestratory RTG-042 – sondy gradientowe z czujnikami na 5, 10, 20, 50, 100, 150, 175, 200 cm

1990 1995 2000 2005 2010 20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

−20

-4

12

10

8

6

4

2

0

-2

-6

-8

-10

-12

-14

-16

-18

2015

0

Rok

żłę

boko

ć [m

]

Tem

per

atu

ra g

run

tu [

°C]

Temperatury gruntu w stacji Hornsund w okresie 1990-2014.

Modelling of the thermal regime of permafrost during 1990–2014 in Hornsund, Svalbard. Wawrzyniak Tomasz, Osuch Marzena, Napiórkowski Jarosław, Westermann Sebastian,2016, doi: 10.1515/popore-2016-0013

M. Puczko

Hydrologia

Morfodynamika (zmiany) dna rzek

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.160

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

levels [m]

disc

harg

es [

m3 /

s]

Krzywa odpływu

Poziom wody w rzece

Fuglebekken

26.06 31.07

26.08 30.08

rodki transportu

Przez cały rok na Spitsbergen mo na dostać się samolotem. Lotnisko w Longyearbyen - Svalbard lufthavn (78°14´N, 15°30´E) jest najbardziej na

północ poło onym lotniskiem na wiecie z regularnymi lotami.

Lotnisko otwarto w 1975 roku - zakończyło to epokę, kiedy archipelag Svalbard zimą był skuty lodem i zupełnie wyizolowany. W ciągu roku

lotnisko to obsługuje około 130 tys. pasa erów.

aglowiec badawczy Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk – s/y Oceania.

Transport osób odbywa się równie mniejszymi jednostkami. Na zdjęciu polski jacht s/y Eltanin.

Dwa razy w roku do Polskiej Stacji Polarnej zapasy jedzenia oraz sprzęt dostarcza statek szkoleniowo badawczy Akademii Morskiej

w Gdynii „Horyzont II”. Rejs z Polski trwa około osiem dni.

Amfibie PTS są w stanie transportować ze statku do stacji do 12 ton towaru za ka dym razem – na lądzie poruszają się na

gąsienicach.

„Horyzont II” przywozi towar – czasem wielkogabarytowy, który do stacji musi być transportowany amfibiami, gdy nie ma tu typowego portu.

Wyładunek statku trwa zwykle kilkana cie godzin. W przeszło ci trwało to nawet kilka dni.

Do przewozu osób słu ą pontony z silnikami motorowymi.

żrupa naukowców na pontonie w drodze na teren badań.

Na dłu sze trasy u ywane są psie zaprzęgi.

Naukowcy korzystają głównie ze skuterów nie nych. Przy dobrych warunkach pogodowych trasę Longyearbyen –

Hornsund (190 km), mo na pokonać w parę godzin – przy złych w kilka dni.

Ze względu na nieprzewidywalne warunki pogodowe trzeba zabierać du o sprzętu na saniach, by w razie potrzeby móc nawet zało yć obóz.

Zimą i wiosną najlepiej przemieszczać się na nartach.

Podczas prac badawczych w trudnym terenie naukowcy pokonują zwykle wiele kilometrów.

Przydaje się dobra kondycja fizyczna.

Na lodowcach u ywa się raki, które zapobiegają upadkom na liskim lodzie i umo liwiają wydostanie się ze szczeliny.

W razie nieszczę liwych wypadków mo na liczyć na pomoc – helikopter ratunkowy.

Wypadki zdarzają się na szczę cie rzadko, a helikoptery bywają pomocne przy pracach terenowych i transporcie naukowców oraz go ci stacji.

FAUNA I FLORA

Niedźwiedzie polarne

Fot. Torfinn RouttiTorfin Routti

Lisy polarne

Renifery

Foki

Funding: EU Horizon 2020 Budget: ca. 1 800 000 EUR Period: May 2016 - April 2019

ENGAGING STUDENTS IN STEM EDUCATION THROUGH ARCTIC RESEARCH

PROGRAM FOR SECONDARY SCHOOLS

EDU-ARCTIC CONSORTIUM

Arctic Portal, Iceland

American Systems Ltd., Poland

Institute of Geophysics Polish Academy of Sciences, Poland,

Project leader

Faroe Islands Nature Investigation, Faroe Islands

Norwegian Institute of Bioeconomy, Norway

U i ersité de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, France

Partners:

TRANSFORMING ARCTIC KNOWLEDGE INTO SKILLS

Virtual classes from Arctic

research stations by

scientists

A chance for students and

their teachers to win a trip

to an Arctic research

station

An EDU-ARCTIC Forum will

be held in 3 European

countries

Citizen science environ-

mental monitoring carried

out at participating

schools

Encyclopaedia about the

Arctic region, explaining

polar phenomena and

scientific terminology

ONLINE LESSONS

ARCTIC COMPETITIONS

EDUCATOR TRAINING SESSIONS

MONITORING SYSTEM

POLARPEDIA

Program Components:

Dziękuję za uwagę

L. Keslinka