Wieloletnia zmarzlina w wybranych obszarach Tatr, Gór Skandynawskich i Spitsbergenu w świetle kompleksowych badań geofizycznych i analiz klimatologicznych

Niniejsza publikacja ma charakter dwudzielny. W pierwszej części przedstawiony został aktualny stan wiedzy na temat wieloletniej zmarzliny w ujęciu krytycznym, natomiast druga część pracy zawiera wyniki badań prowadzonych w wybranych miejscach Tatr, Gór Skandynawskich i Spitsbergenu oraz ich interpretację, analizę, a także dostrzeżone prawidłowości. Celem pracy jest detekcja i poznanie prawidłowości występowania wieloletniej zmarzliny w środowisku górskim, subarktycznym i subpolarnym w wybranych miejscach leżących na szerokości geograficznej między 49 a 77 (symbol stopni) z zastosowaniem metod geofizycznych i klimatycznych, a także poznanie jej natury, właściwości i zmienności oraz relacji z lodowcami w warunkach zmieniającego się klimatu.

Spis treści

Spis treści 1. Wprowadzenie oraz cel i zakres pracy / 7 1.1. Cel i zakres pracy / 8 2. Charakterystyka wieloletniej zmarzliny: procesy, występowanie, wiek / 11 2.1. Wstęp / 11 2.2. Wieloletnia zmarzlina / 12 2.2.1. Termin i definicja / 12 2.2.2. Odkrycie i pierwsze badania wieloletniej zmarzliny / 14 2.2.3. Procesy towarzyszące występowaniu wieloletniej zmarzliny / 14 2.2.4. Warstwa czynna / 18 2.2.5. Cyrkulacja Balcha / 20 2.2.6. Permafrost aktywny / 20 2.2.7. Reżym termiczny / 22 2.2.7.1. Thermal offset, n-factor, TTOP / 24 2.2.8. Wiek permafrostu, rola czasu w występowaniu wieloletniej zmarzliny / 25 2.2.9. Miąższość wieloletniej zmarzliny / 27 2.3. Lód i permafrost w środowisku glacjalnym i peryglacjalnym oraz ich wzajemna relacja / 27 2.3.1. Permafrost peryglacjalny / 29 2.3.2. Permafrost glacjalny / 29 2.3.3. Permafrost podlodowcowy / 31 2.4. Góry wysokie i permafrost górski / 32 2.4.1. Góry wysokie / 32 2.4.2. Permafrost górski / 33 2.5. Występowanie wieloletniej zmarzliny na Ziemi / 35 2.6. Specyfika występowania strefy peryglacjalnej / 39 2.6.1. Dyskusja / 41 2.7. Występowanie górskiego permafrostu w Europie / 42 2.7.1. Karpaty i Sudety / 42 2.7.2. Skandynawia / 44 2.7.3. Spitsbergen / 45 2.7.4. Alpy i góry Jura / 46 2.7.5. Półwysep Pirenejski / 46 2.7.6. Półwysep Apeniński / 47 2.7.7. Góry Półwyspu Bałkańskiego / 47 2.7.8. Islandia / 47 2.7.9. Ural / 48 2.7.10. Podsumowanie / 48 2.8. Polskie badania wieloletniej zmarzliny / 49 3. Występowanie wieloletniej zmarzliny w górskim środowisku peryglacjalnym wybranych obszarów Tatr, Laponii i Spitsbergenu / 53 3.1. Wstęp / 53 3.2. Metodyka badań / 54 3.2.1. Metoda klimatyczna / 55 3.2.2. Metody geofizyczne / 57 3.2.2.1. Punktowe sondowania elektrooporowe VES / 57 3.2.2.2. Tomografia elektrooporowa ERT / 58 3.2.2.3. Metody elektromagnetyczne — EM / 59 3.2.2.4. Sejsmika refrakcyjna — RS / 60 3.2.2.5. Metoda georadarowa — GPR / 60 3.3. Charakterystyka obszarów badań / 61 3.3.1. Tatry / 62 3.3.2. Okolice Abisko i Kebnekaise, północna Szwecja / 64 3.3.3. Okolica fiordu Hornsund, Spitsbergen / 65 3.4. Wyniki badań / 66 3.4.1. Wyniki analizy klimatycznej / 66 3.4.1.1. Hornsund, Spitsbergen / 67 3.4.1.2. Dalnyje Zelency / 68 3.4.1.3. Abisko / 69 3.4.1.4. Tarfala / 69 3.4.1.5. Tatry — Kasprowy Wierch / 70 3.4.1.6. Tatry — Łomnicki Szczyt / 71 3.4.1.7. Północny Atlantyk / 72 3.4.1.8. Wykres S.A. Harrisa / 72 3.4.1.9. Dyskusja wyników / 73 3.4.1.10. Podsumowanie / 73 3.4.2. Wyniki badań geofizycznych / 74 3.4.2.1. Kasprowy Wierch / 74 3.4.2.2. Interpretacja wyników badań w odniesieniu do występowania permafrostu / 82 3.4.2.3. Wyniki badań w okolicy Myślenickich Turni i dolnej części stoku Kasprowego Wierchu / 84 3.4.2.4. Wyniki badań geofizycznych przeprowadzonych w okolicy Abisko / 88 3.4.2.5. Wyniki badań geofizycznych w okolicy fiordu Hornsund / 120 3.4.2.6. Interakcja lodowców i wieloletniej zmarzliny / 127 3.4.2.7. Podsumowanie / 139 4. Prawidłowości występowania wieloletniej zmarzliny w wybranych obszarach badań / 140 4.1. Wstęp / 140 4.2. Wiek i geneza wieloletniej zmarzliny w obszarach badań / 140 4.2.1. Wiek i geneza wieloletniej zmarzliny w Tatrach / 142 4.2.2. Wiek i geneza wieloletniej zmarzliny w Abisko / 143 4.3. Ewolucja i geofizyczny model występowania wieloletniej zmarzliny w okolicy Abisko i na Kasprowym Wierchu / 145 4.3.1. Podobieństwa w występowaniu permafrostu w innych obszarach górskich w Europie / 147 4.4. Prawidłowości interakcji wieloletniej zmarzliny z lodowcami / 148 5. Wnioski / 151 Literatura / 155 Summary / 169 Zusammenfassung / 171