„Svalbard jest fantastycznym, terenowym laboratorium”. Dr Bartłomiej Luks o badaniach zmian zachodzących w wysokiej Arktyce

Na pierwszych czarno-białych fotografiach z założycielskich wypraw polarnych Polaków do Hornsund nierzadko pojawia się lodowiec Hansa pnący się przy Zatoce Białego Niedźwiedzia. Dzisiaj nie przypomina już siebie sprzed kilkudziesięciu lat. Kolorowe zdjęcia współczesnych polarników, to smutny zapis obietnicy nieuchronnej tragedii, która coraz śmielej rozgaszcza się w naukowych publikacjach, dziejąc się równocześnie na naszych oczach. Dr Bartłomiej Luks, adiunkt w Zakładzie Badań Polarnych i Morskich IGF PAN trafił na Svalbard w wyniku splotu różnych wypadków. Ponad dwie dekady temu dołączył do grona badaczy Arktyki i naukowo pozostaje z nią związany do dzisiaj. Prowadzi szeroko zakrojone badania bilansu masy lodowców, rozkładu pokrywy śnieżnej na Svalbardzie i zanieczyszczeń w niej deponowanych. Rozmawiamy między innymi o tym, dlaczego niegdyś wieczna zmarzlina przestała być wieczna, o smutnej przyszłości svalbardzkich lodowców oraz o osobistych relacjach, które mogą narodzić się między człowiekiem a naturą.

Jest pan związany z Arktyką od dwóch dekad. Pytanie, jak zaczęła się przygoda z północą, nasuwa się samo.

Zupełnie przypadkiem. Zacząłem studiować na Uniwersytecie Warszawskim i zapisałem się na kurs przewodnicki do Studenckiego Klubu Górskiego. Na jedno ze spotkań klubowych przyszedł Krzysiek Krajewski z Instytutu Nauk Geologicznych PAN. Powiedział, że szuka asystenta na wyprawę geologiczną na Spitsbergen i zostawił ogłoszenie z informacją, jakie są jego wymagania. Okazało się, że jedynie się nie wspinałem, więc stwierdziłem, że do niego napiszę. Godzinę później oddzwonił, a następnego dnia umówiliśmy się w barze Gol na ulicy Żelaznej. Wypiliśmy po piwie, chwilę pogadaliśmy i Krzysiek powiedział, że jadę. Dzień później zadzwonił jeszcze raz i zapytał, czy się nie rozmyśliłem. Okazało się, że nie i zaczęliśmy przygotowania do wyjazdu. Były to trzy miesiące pakowania, kupowania różnych rzeczy, organizowania szkoleń. W czerwcu 2002 roku popłynąłem Horyzontem II. Najpierw do Hornsundu, a potem do Bellsundu. Przez pierwszy miesiąc pracował z nami profesor Birkenmajer z Krakowa, a my zostaliśmy jeszcze na dwa i pół miesiąca.  W Bellsundzie działaliśmy w oparciu o stację Calypso. Czasem wspierali nas koledzy z Lublina. U nich mieliśmy główną bazę, ale tak naprawdę pracowaliśmy tylko we dwóch i mieszkaliśmy w husach w Van Kuelenfjorden i Van Mijenfjorden. Na początku października wracaliśmy do Warszawy. W Longyearbyen na przyjęciu w akademiku w Nybyen poznałem Piotra Głowackiego, który w przyszłości przez wiele lat był moim szefem i opiekunem mojego doktoratu. Piotr zaproponował mi pisanie pracy magisterskiej w Hornsundzie. Obrona odbyła się w 2004 roku w piątek, a od poniedziałku po weekendzie byłem już na studiach doktoranckich w Instytucie Geofizyki PAN. I oto jestem, była to rzeczywiście masa zbiegów okoliczności.

W relacjach osób mieszkających w Longyearbyen coraz częściej pojawiają się opady deszczu. Dla mieszkańców osady jest to duże utrudnienie, ale jak wzmożone opady deszczu wpływają na lodowce i ogólnie ekosystem archipelagu?

Opadów deszczu w okresie zimowym jest coraz więcej i w przyszłości będzie jeszcze gorzej. Wpływa to na strukturę pokrywy śnieżnej na lodowcach, ale przede wszystkim na strukturę pokrywy śnieżnej na tundrze i na stokach górskich. W całym profilu śnieżnym jest bardzo dużo wkładek lodowych, czyli warstw lodowych, które często są nieprzepuszczalne i bardzo trudne do penetracji przez zwierzęta. Ogranicza to bazę pokarmową reniferów. Warstwa lodu bazalnego, tworząca się na tundrze, mierzy od 2 do nawet 15 centymetrów. Jest to bardzo duże ograniczenie. Takie warstwy lodowe w pewnym stopniu spowalniają topnienie śniegu, ale z każdym rokiem mamy go coraz mniej. Zwiększa się udział opadów ciekłych zimą. W przyszłości zmieni się to na całym Svalbardzie. 

Na Svalbardzie badania prowadzone są od lat. Czy sądzi pan, że do tej pory nie wypełniono jeszcze jakiejś luki badawczej? Czy dobrze przypuszczam, że będzie to nauka związana z tym, co skrywa przed nami ocean?

W badaniach kriosfery cały czas nie znamy dokładnie mechanizmu szarż lodowców. Niedoszacowany jest bilans masy związany z cieleniem lodowców. Glacjolodzy próbują rozwiązać te problemy od wielu lat. Svalbard jest świetnym poligonem badawczym, na którym znajduje się dużo lodowców szarżujących i dużo lodowców uchodzących do morza. W kontekście samej pokrywy śnieżnej bardzo ciekawe jest to, co dzieje się ze śniegiem w okresie roztopowym, przede wszystkim na tundrze. Chodzi między innymi o hydrologię śniegu, ale również o migrację zanieczyszczeń i ewolucję zbiorowisk mikrobiologicznych. I tego też nie wiemy, ale pojawiają się pierwsze małe projekty. W tej chwili planujemy projekt związany z mokrym śniegiem, z okresem roztopowym, czyli z badaniami w okresie maja i czerwca. Mieliśmy pierwszą próbę w 2021 roku w Ny-Ålesund w drugiej połowie maja, ale wiosna była tak wyjątkowa, że do 20 maja nie rozpoczęły się roztopy i warunki były takie jak w środku kwietnia, więc nam się nie udało.

Ma pan swój ulubiony lodowiec?

Wielką miłością i szacunkiem darzę lodowiec Hansa, bo to pierwszy lodowiec, na którym pracowałem i cały czas pracuję. Mam też bardzo dużą słabość do Ariebreen. To taki mały dolinny lodowczyk, który niestety bardzo szybko się wytapia. Praktycznie nie ma na nim akumulacji, ma bardzo negatywny bilans masy. Zastanawiam się, kto kogo przeżyje. Stąd takie osobiste relacje. Myślę, że jednak Arie będzie żył dłużej niż ja.

Dla tych lodowców nie ma ratunku. Trend ich intensywnego wytapiania rozpoczął się mniej więcej w połowie lat osiemdziesiątych.

Porównywałam fotografie z wypraw założycielskich do Hornsund i współczesne zdjęcie, na którym widać lodowiec Hansa. Wydaje się, że od tamtego czasu ten lodowiec bardzo mocno się cofnął.

Hans bardzo szybko wycofuje się, ale również obniża. Ma bardzo duże topnienie powierzchniowe. Pomiary bilansu masy na Hansie są prowadzone od 1989 roku. W serii pomiarowej mamy tylko dwa sezony, kiedy bilans masy na całym lodowcu był dodatni. I tak dzieje się na większości lodowców na Spitsbergenie, a przede wszystkim na tych, które mają pola akumulacyjne poniżej pięciuset metrów nad poziomem morza. Dla tych lodowców nie ma ratunku. Trend ich intensywnego wytapiania rozpoczął się mniej więcej w połowie lat osiemdziesiątych.

Tego kursu nie da się już odwrócić?

W tej chwili, na Svalbardzie, dodatni bilans masy mają duże lodowce z wysoko położonymi polami akumulacyjnymi, takie jak na przykład Holtedahlfonna. W trakcie lata topnienie jest tam dużo mniejsze.

W jaki sposób bada się śnieg, który jest nieuchwytny i wrażliwy na zmieniające się warunki klimatyczne?

Śnieg interesuje nas wielowymiarowo. Ja zajmuję się i strukturą pokrywy śnieżnej, i tym ile jest w nim wody, ale również przestrzennym rozkładem pokrywy śnieżnej. Jeśli chodzi o samą strukturę pokrywy śnieżnej, robimy odkrywki śnieżne, które nazywamy szurfami. To doły w śniegu z równymi ścianami. Interesuje nas to, co się dzieje w takiej pokrywie śnieżnej, a jest w niej zapisana historia całej zimy, całego okresu akumulacyjnego. Od późnej jesieni do wiosny, a mówiąc o wiośnie mam na myśli kwiecień, początek maja. W każdej warstwie sprawdzamy wielkość kryształów, twardość śniegu, jego gęstość. Korzystamy ze śniegomierzy i na podstawie wagi śniegu jesteśmy w stanie wyznaczyć jego gęstość. Interesuje nas również rodzaj kryształów, bo w zależności od tego, jakie kryształy mamy w pokrywie śnieżnej, możemy mówić o procesach które ją kształtowały. Stwierdzić na przykład, czy było zimno, ciepło, czy wiał silny wiatr. Kryształy będą się zmieniać. Może dojść do metamorfozy pokrywy śnieżnej, do zmiany kryształów w samym profilu śnieżnym. Zajmujemy się też zanieczyszczeniami, które są deponowane w pokrywie śnieżnej. Z każdej z tych warstw pobieramy próby śniegu do analiz chemicznych. Badamy, jakie zanieczyszczenia były tam deponowane. Pracujemy przede wszystkim z jonami. Od jakiegoś czasu pobieramy też próby na metale ciężkie. W ramach różnych projektów badamy również stężenie black carbon, czyli depozycji czarnego węgla związanego częściowo ze spalaniem paliw kopalnych.

Badając lodowce na Svalbardzie, jesteśmy w stanie odkrywać procesy, które zachodzą w całej Arktyce. A jeśli chodzi o przyszłość, dla dużej części tych lodowców widzę ją czarno. Przy aktualnych zmianach klimatu, ociepleniu i zmianie struktury opadów nie mają szansy na odbudowanie.

W ostatnich latach na obszarach arktycznych odnotowano przypadki ekstremalnego ocieplenia zimowego. Jak opisałby pan tempo skutków zmiany klimatu na Svalbardzie i do czego one doprowadzą?

Arktyka ociepla się cztery razy szybciej niż reszta globu. Jest to związane ze wzmocnieniem arktycznym. Lodowce są wyznacznikiem tego, jak szybko te zmiany zachodzą, ponieważ bardzo gwałtownie reagują przede wszystkim na zmiany temperatury. Badając bilans masy tych lodowców, i pozycję ich czół, jesteśmy w stanie odnosić się do efektów globalnego ocieplenia. Same lodowce na Svalbardzie mają stosunkowo niewielką objętość, więc jeśli wszystkie by się stopiły, to nie będą miały dramatycznego wpływu na zmianę poziomu oceanów w porównaniu do lądolodu Grenlandii, czy Antarktydy. Ale dużym plusem Svalbardu jest to, że jest osiągalny logistycznie. Jest fantastycznym terenowym laboratorium. Jesteśmy w stanie mieć łatwy dostęp do wysokiej Arktyki. Dużo łatwiejszy niż północ Grenlandii. Lodowce na Grenlandii w bardzo podobny sposób reagują na zmiany klimatu, jak lodowce na Svalbardzie. Badając lodowce na Svalbardzie, jesteśmy w stanie odkrywać procesy, które zachodzą w całej Arktyce. A jeśli chodzi o przyszłość, dla dużej części tych lodowców widzę ją czarno. Przy aktualnych zmianach klimatu, ociepleniu i zmianie struktury opadów nie mają szansy na odbudowanie.

W jaki sposób intensyfikacja działalności przemysłowej wpływa na krajobraz Arktyki?

Lokalnie wystarczy popatrzeć na Longyearbyen, które od ponad stu lat jest miastem górniczym, czy na niedziałającą już Piramidę. To miejscowości silnie przetransformowane przez przemysł wydobywczy, a w tej chwili eksploatowane głównie turystycznie. Jeśli chodzi o zmiany środowiskowe, to dużo większy wpływ ma w tej chwili przemysł turystyczny, który bardzo się intensyfikuje w Arktyce, przede wszystkim na Svalbardzie.

Trudno jest wyjść ze swojej strefy komfortu i wygodnego życia i myśleć o dotykających nas zmianach klimatu. Arktyka w ich wyniku gwałtownie się przeobraża. W związku z badaniami bilansu masy na lodowcu Hansa, jestem na Spitsbergenie dwa razy w roku. Zmiany są drastyczne.

No właśnie, turystyka arktyczna na pewno będzie miała wpływ na dalsze zanieczyszczenie tego terenu, zatem powinna istnieć, czy może zostać ograniczona?

Turystyka powinna być kontrolowana, co w ciągu ostatnich dziesięciu lat bardzo się zmieniło. Jest bardzo dużo restrykcji, jeśli chodzi o miejsce lądowań turystów na Svalbardzie. Nie ograniczałbym zupełnie turystyki, bo jest masa ludzi, którzy nie wierzą w zmiany klimatu. Może jeśli zobaczą topniejące lodowce, to ten obraz z nimi zostanie. W październiku uczestniczyłem w Kongresie Arctic Circle Assembly w Reykjavíku. Jedną z sesji organizowali Holendrzy. Była ona poświęcona zeszłorocznej ekspedycji na Edgeøyę, łączącej naukowców, polityków i dziennikarzy. Na  konferencji wypowiadała się kobieta z Ministerstwa Środowiska w Holandii. Niesamowite było dla niej doświadczenie zmieniających się lodowców i zmian klimatu. My, naukowcy, mówimy o tym od dwudziestu, trzydziestu lat. Ludzie, póki nie doświadczą tego osobiście, bardzo często to negują. Trudno jest wyjść ze swojej strefy komfortu i wygodnego życia i myśleć o dotykających nas zmianach klimatu. Arktyka w ich wyniku gwałtownie się przeobraża. W związku z badaniami bilansu masy na lodowcu Hansa, jestem na Spitsbergenie dwa razy w roku. Zmiany są drastyczne. Obniżanie się powierzchni lodowca, zmiany w wyglądzie jego czoła widać nie tyle rok do roku, ile między wiosną a jesienią. I te zmiany są naprawdę dramatyczne. Od kilku lat topnienie powierzchniowe w strefie czołowej Hansa to ubytek między dwoma a trzema metrami lodu. I my to czujemy. Za każdym razem, kiedy przychodzę na Hansa, wygląda on inaczej. Jeśli turystyka będzie zrównoważona, jest potrzebna, by uświadamiać ludziom, że w związku z naszymi działaniami planeta się zmienia.

Z punktu widzenia emocjonalnego, co pan, jako naukowiec, czuje odnośnie zachodzących zmian? Od dwudziestu lat tłumaczycie ludziom, że zmiany zachodzą, czuje pan w związku z tym bezsilność, bezradność, może pojawia się złość, albo podchodzi pan pragmatycznie?

Staram się podchodzić pragmatycznie, a nie emocjonalnie. Zawód naukowca wymaga racjonalnego osądu. Staramy się po prostu tłumaczyć i przekazywać wiedzę. Może za mało jest  takiego przekazu ze świata nauki. My jako naukowcy musimy się uczyć tego, a przekazywanie wiedzy wcale nie jest proste. Bardzo często zamykamy się w hermetycznym języku. Jesteśmy tak skupieni na tym, co robimy, że zapominamy, że robimy to dla podatnika i z pieniędzy podatników. Komunikacja naukowa i opowiadanie o trudnych rzeczach w przystępny sposób wcale nie jest prosta. Wierzę, że nasza rozmowa trafi do ludzi lepiej niż jedna z moich prac naukowych.

Uczestniczył pan w spotkaniach SIOS w Longyearbyen, na czym polegają te spotkania?

Z konsorcjum naukowym SIOS jestem związany od wielu lat. Organizacja ta zrzesza instytucje naukowe i wspiera wymianę doświadczeń, prowadzenie badań, ale przede wszystkim unifikację programów monitoringowych związanych z tak zwanymi Essential Climate Variables, czyli zmiennymi istotnymi dla badania klimatu. SIOS wspiera kontakty między naukowcami na Svalbardzie.

Czy mógłby pan opowiedzieć o projekcie CRIOS?

CRIOS to nasz nowy projekt, który w zeszłym roku został sfinansowany z pieniędzy norweskich. Jest projektem infrastrukturalnym integrującym polskich i norweskich badaczy polarnych. W projekcie mam jedenastu partnerów. Z Polski są to osoby związane z Polskim Konsorcjum Polarnym. Z Norwegii to partnerzy z SIOS, z Uniwersytetu Svalbardzkiego, Norweskiego Instytutu Meteorologicznego oraz Norweskiego Instytutu Polarnego. W tym projekcie kupujemy aparaturę do pomiarów parametrów kriosfery, takich jak poziom śniegu, kamery poklatkowe,  stacje meteorologiczne. Będziemy też robić odwierty do badania temperatury wieloletniej zmarzliny. Głównymi punktami badawczymi, tak zwanymi super sites, są Hornusnd, Longyearbyen i Ny-Ålesund. Od kilku lat w strukturach SIOS próbowaliśmy tworzyć miejsca, w których badania kriosfery będą skupione i zunifikowane. Dodatkowo włączone są w to wszystkie polskie stacje  uniwersyteckie, czyli Stacja Baranowskiego, Stacja Uniwersytetu Adama Mickiewicza, Calypso z UMCS i Kaffiøyra z UMK. Na wszystkich tych stacjach staram się mieć podobną aparaturę i podobne procedury, jeśli chodzi o pomiary meteorologiczne i pomiary kriosfery.

Zatrzymajmy się na chwilę przy pojęciu wieloletniej zmarzliny. Dlaczego nie mówi się już wieczna zmarzlina?

Przez wiele lat używaliśmy określenia wieczna zmarzlina i nadal cały czas spotykam się z tym, że ludzie tak mówią. Okazuje się, że ona nie jest wieczna tylko wieloletnia. Ta zmarzlina zanika. Przez to, co dzieje się na naszej planecie, zmarzlina przestaje być wieczna. Mam kolegę z Uniwersytetu w Göteborgu, który dostał duży projekt na badanie wieloletniej zmarzliny w Szwecji. Pojechał w teren i okazało się, że w miejscu, w którym zakładał, że będzie wieloletnia zmarzlina, jej już zupełnie nie było.

Dlaczego badania lodowców na Spitsbergenie przyczyniają się do odkrywania zagadek związanych z ukształtowaniem naszego kraju?

Duża część Europy była zlodowacona. W rzeźbie i w krajobrazie widzimy pozostałości moren, rzeźby polodowcowej np. całe Mazury, jeziora mazurskie. Na Spitsbergenie zauważamy te mechanizmy w tej chwili. Procesy tworzenia się moren. Peryglacjał i rzeźba peryglacjalna jest bardzo świeża i możemy na bieżąco obserwować procesy tworzenia się takiego krajobrazu, dlatego możemy przełożyć jedno na drugie.

Wraz z zespołem odkrył pan, że śnieg zatrzymujący topniejącą wodę przed wpływaniem do morza cofnął się do krytycznej wysokości już w połowie lat 80. Co oznacza to dla klimatu?

Mówimy o artykule w Nature Communications. Liderem zespołu był Brice Noël z Uniwersytetu w Utechcie. Głównym odkryciem jest to, że od połowy lat osiemdziesiątych dochodzi do intensywnego topnienia i ubytku masy na lodowcach o niskich polach akumulacyjnych. Wniosek jest bardzo smutny, bo wiemy, że dla tych lodowców w aktualnych warunkach nie ma ratunku. One nie mają szansy przetrwać.

Czy możemy wyjaśnić czytelnikom pojęcie martwego lodu?

Martwy lód (ang. dead ice) to część lodowca, która już się nie porusza. Żeby coś było lodowcem, z definicji powinno być w ruchu. Może być to ruch ślizgowy, ruch deformacyjny. W przypadku martwego lodu, ta bryła przestaje być aktywna. Może być tak, że część  lodowca rzeczywiście przestaje być zupełnie aktywna. Nie porusza się, ale wytapia. I o takiej części lodowca mówimy właśnie martwy lód.

W 60. rocznicę wmurowania kamienia węgielnego pod Polską Stację Polarną w Hornsundzie umieszczono kapsułę czasu. Co zostało w niej zamknięte?

Pomysłodawcą i inicjatorem kapsuły czasu w Horsundzie jest profesor Marek Lewandowski z naszego Instytutu. Zakładamy, że pojawi się na powierzchni Ziemi za pięć tysięcy lat. Zamknięto w niej pięć mniejszych pojemników, w których znalazły się między innymi nasiona roślin, ludzkie DNA, fragment meteorytu, monety, zdjęcia Ziemi a także dwie kart pamięci ze zdjęciami i filmami z Polskiej Stacji Polarnej Hornsund.

Z jakimi narzędziami pracują naukowcy, badając śnieg?

Mówiłem o szurfach, ale pracujemy też ze skanerem laserowym, żeby badać rozkład pokrywy śnieżnej w przestrzeni. Używamy georadarów, badających głębokość śnieżną w profilach, żeby nie były to pomiary punktowe, ale ścieżki, linie pokazujące głębokość śniegu w przestrzeni. Pracujemy również z kamerami poklatkowymi, aby określić rozkład śniegu w przestrzeni w trackie roztopów. Opublikowaliśmy na ten temat pracę z Danielem Kępskim, moim doktorantem, który będzie teraz kierownikiem zimowania w Hornsundzie. Razem z Danielem opracowywaliśmy zdjęcia poklatkowe, aby wskazać gdzie śnieg wytapia się szybciej, a gdzie wolniej na skomplikowanym terenie zlewni polarnej. Takimi rzeczami też się zajmujemy. Nie jest tak, że wyłącznie kopiemy w śniegu.

Czym dokładnie jest skaner laserowy?

Skaner laserowy to urządzenie, które strzela wiązką laserową i tworzy chmurę punktów. Promień laserowy  odbija się od powierzchni i z czasu odbicia jesteśmy w stanie policzyć odległość punktu odbicia od skanera i stworzyć chmurę punktów. Na jej podstawie jesteśmy w stanie zbudować model terenu. Robimy je na przykład wiosną, kiedy jest śnieg i potem latem, kiedy go nie ma. Odejmujemy jeden model od drugiego i dzięki temu jesteśmy w stanie powiedzieć, jaka jest głębokość śniegu.