Opis
Książka podejmuje problem zmian zachodzących w obszarach zlodowaconych południowego Spitsbergenu w kontekście współczesnej ewolucji środowiska przyrodniczego. Celem przedstawionych studiów jest określenie, w jaki sposób systemy lodowcowe reagują na zmieniające się warunki środowiskowe, a zwłaszcza na ocieplenie klimatu. Poprzez przedstawienie stanu poszczególnych elementów środowiska glacjalnego, a także mechanizmów regulujących ich funkcjonowanie przedstawiona jest sieć wzajemnych interakcji zachodzących w systemach lodowcowych. W poszczególnych rozdziałach książki omawiane są kwestie uwarunkowań topograficznych i topoklimatycznych akumulacji śniegu na lodowcach, roli firnu i zasilania wewnętrznego w kształtowaniu bilansu masy lodowców, ewolucji stanu termicznego lodowców, czy wreszcie zmiany w sieci drenażu podlodowcowego po Małej Epoce Lodowej. Praca wykorzystuje w analizie zestaw badań terenowych z lat 2007 – 2014 wykonywanych na południowym Spitsbergenie pomiędzy fiordami van Keulenfjorden na północy i Hornsund na południu. Główną metodą badawczą szeroko omówioną w książce jest naziemne sondowanie radarowe. Wyniki z kilkuset kilometrów profili georadarowych zostały poddane analizie celem przestudiowania procesów zachodzących pod powierzchnią pokryw lodowych, nieuchwytnych innymi metodami badawczymi. Książka kierowana jest zarówno do osób studiujących procesy glacjalne i reakcję kompleksów lodowcowych Arktyki na zmiany środowiskowe, specjalistów wykorzystujących metody geofizyczne, a zwłaszcza georadarowe, w obszarach zlodowaconych, a także do pasjonatów obszarów polarnych. Spis treściSpis treści Podziękowania / 9 Zestawienie symboli / 13 Wstęp. Koncepcja dynamicznego systemu glacjalnego i jego funkcjonowanie w warunkach zmian klimatu / 19 1. Sondowania radarowe w studiach systemu glacjalnego / 29 1.1. Geofizyczne podstawy technik radarowych / 30 1.1.1. Równania Maxwella i parametry definiujące właściwości elektryczne ośrodka / 32 1.1.2. Prędkość propagacji fal elektromagnetycznych (v) / 34 1.1.3. Straty energii w różnych utworach geologicznych / 34 1.2. Właściwości ośrodków występujących w systemie glacjalnym wpływające na propagację fal radarowych / 38 1.3. Techniki radarowych sondowań systemów lodowcowych / 44 1.3.1. Typy radarów stosowane w badaniach lodowców / 45 1.3.2. Schemat budowy zestawu radarowego / 46 1.4. Metodyka wykonywania naziemnych sondowań radarowych / 50 1.4.1. Sondowania refleksyjne / 51 1.4.2. Sondowanie w celu określenia prędkości propagacji fal radarowych (sondowanie prędkościowe) / 70 1.5. Przetwarzanie i interpretacja danych radarowych / 74 1.5.1. Przetwarzanie wstępne / 76 1.5.2. Przetwarzanie zasadnicze / 79 1.5.3. Interpretacja danych radarowych / 93 1.6. Przegląd zastosowań metod radarowych w badaniach systemu glacjalnego / 99 1.6.1. Początki badań radarowych. Sondowania miąższości i szacowania objętości lodowców / 99 1.6.2. Badania struktury wewnętrznej lodowców na podstawie sondowań radarowych / 101 1.6.3. Badania stanu hydrotermalnego lodowców na podstawie sondowań radarowych / 104 1.6.4. Inne zastosowania metody radarowej / 106 2. Czynniki warunkujące przestrzenne zróżnicowanie depozycji śniegu na obszarach zlodowaconych (na przykładzie Lodowca Hansa) / 107 2.1. Znaczenie pokrywy śnieżnej w świetle obserwowanych zmian środowiskowych / 107 2.2. Warunki meteorologiczne determinujące akumulację śniegu w obszarze badań / 109 2.3. Metodyka badań zmienności przestrzennej pokrywy śnieżnej oraz dane wejściowe / 113 2.3.1. Wskaźniki topograficzne / 114 2.3.2. Numeryczny model terenu / 116 2.3.3. Waga kierunkowa wskaźników topograficznych / 117 2.3.4. Dane anemologiczne i ekstrapolacja przestrzenna kierunku wiatru / 119 2.3.5. Dane miąższości pokrywy śnieżnej / 121 2.3.6. Znormalizowane wartości miąższości śniegu / 127 2.4. Dystrybucja śniegu na Lodowcu Hansa na podstawie sondowań radarowych / 128 2.5. Przestrzenna klasyfikacja predyspozycji akumulacji śniegu na podstawie wskaźników topograficznych / 131 2.6. Analiza przestrzennej zmienności miąższości śniegu w sezonach 2011—2014 a modele warunków akumulacji / 138 2.7. Porównanie warunków depozycji na podstawie wskaźników topograficznych / 144 2.8. Analiza przydatności wskaźników topograficznych dla prognozowania / rekonstrukcji warunków akumulacji śniegu / 148 2.9. Prawidłowości dystrybucji śniegu na Lodowcu Hansa / 150 2.10. Czasoprzestrzenna zmienność akumulacji śniegu w relacji do warunków meteorologicznych / 152 2.11. Stabilność oraz zmienność stanu pokrywy śnieżnej / 152 2.12. Dysproporcje w przestrzennej dystrybucji śniegu a zmiany geometrii powierzchni lodowca / 154 2.13. Prawidłowości depozycji śniegu na Lodowcu Hansa — podsumowanie / 156 3. Firn i jego rola we współczesnym systemie glacjalnym na przykładzie Lodowca Hansa / 159 3.1. Definicja firnu i procesy kształtujące jego właściwości / 159 3.2. Rola firnu w funkcjonowaniu systemu glacjalnego / 160 3.2.1. Retencja wody / 160 3.2.2. Wtórne zamarzanie wody / 162 3.3. Ak