SUPRAGLACJALNA SIEĆ DRENAŻU LODOWCA

Bogusław PAWŁOWSKI
Department оГ Hydrology and Water Economy
Institute of Geography
Mikołaj Kopernik University
Fredry 6/8
87-100 Toruń, POLAND
Wyprawy Geograficzne na Spitsbergen
IV Zjazd Geomorfologów Polskich
UMCS, Lublin 3-6 czerwca 1998
SUPRAGLACJALNA SIEĆ DRENAŻU LODOWCA WALDEMARA
(NW SPITSBERGEN) LATEM 1997
SUPRAGLACIAL SYSTEM OF WALDEMAR GLACIER DRAINAGE
(NW SPITSBERGEN) IN THE 1997 SUMMER
Lodowiec Waldemara (2,7 km 2 ) znajduje się w stadium daleko posuniętej
recesji. Charakteryzuje się on dynamiką trudną do instrumentalnego określenia.
W stosunku do 1995 roku (mapa K. R. Lankaufa), w sierpniu 1997 roku
stwierdzono niewielkie zmiany w zasięgu czoła (maksymalnie 15 metrów)
i w przebiegu profilu podłużnego, który modelowany jest głównie przez procesy
termokrasowe. Stwierdzony ubytek masy lodowca w roku bilansowym 1995/96
określony został na -0,2 m (Grześ 1996), a w roku bilansowym 1996/97 na
-0,23 m (Grześ, Sobota 1997). Lodowiec Waldemara składa się z części głównej
(2,3 km 2 ) i części martwej (fot. 2). Podział lodowca na dwie niezależne części
zaznaczył się na początku lat 80-tych. Martwa część jęzora zakończona jest
jeziorem zaporowym z odpływem inglacjalnym (Sobota 1997).
W zasadzie, Lodowiec Waldemara pozbawiony jest szczelin nie licząc
niewielkich spękań na granicy cyrku i jęzora. Medialna wysokość lodowca
wynosi tylko 265 m (rye. 1), co również ma wpływ na dużą ilość wody
pojawiającą się w okresie ablacyjnym. Odzwierciedleniem tego są między innymi
bardzo wysokie wartości powierzchniowego spływu jednostkowego, osiągające
od 30 do 1000 dm 3 /s/km 2 . Na podstawie przeprowadzonych obserwacji
i pomiarów w 1996 i 1997 roku stwierdzono, że spływ supraglacjalny stanowi
dominującą formę odpływu z lodowca (Pawłowski 1997).
Efektem transformacji odpływu powierzchniowego jest sieć potoków supraglacjalnych. Główny proces fluwialny decydujący o rozwoju koryt to erozja
termiczna.
W rozwoju powierzchniowego drenażu Lodowca Waldemara wyróżnić
można cztery okresy:
- topnienia śniegu i ponownego zamarzania wody bez zjawiska odpływu
(wiosna, wczesne lato),
131
- topnienia śniegu ze spływem powierzchniowym w obrębie papki śnieżno-wodnej,
- topnienia śniegu ze spływem skoncentrowanym w odpreparowanych
korytach potoków,
- topnienia lodu z funkcjonowaniem koryt do momentu pojawienia się
pierwszych mrozów.
O ile w trzecim wyróżnionym okresie dominującym procesem jest pogłębianie
koryt, o tyle w czwartym - obserwuje się głównie ich poszerzanie. Stwierdzają
to także A. Kostrzewski i Z. Zwoliński (1995) na lodowcu Rangarbreen
(Spitsbergen).
Na podstawie materiałów archiwalnych, stwierdzono istnienie na powierzchni lodowca stałych, wieloletnich potoków supraglacjalnych wciętych do
głębokości 1,5 m. Od 1978 roku nie zmieniają one swojego położenia i wraz
z obniżającą się powierzchnią lodowca zachowują cały czas podobną głębokość
wcięcia koryt. Ich krętość osiąga lokalnie 1,55. Spadki zwierciadła wody
w korytach osiągają najwyższe wartości na czole i wahają się w granicach
1-1,5%.
Gęstość sieci potoków na lodowcach rośnie w dół (Jania 1993). Na Lodowcu
Waldemara, latem 1997 roku wyróżniono trzy strefy o różnej gęstości sieci
wodnej. Podziału dokonano w oparciu o inwentaryzację cieków supraglacjalnych o szerokości koryta ponad 15 cm i głębokości maksymalnej ponad 3 cm.
Pierwsza strefa o gęstości ponad 20 km/km 2 (fot.l) obejmuje cały obszar
lodowca poniżej poziomicy 200 m npm oraz południowy skłon głównej części
lodowca (w kierunku moreny środkowej), maksymalnie do wysokości około
310 m n.p.m. Jest to związane z okresowo pojawiającym się spływem wód
ablacyjnych z pola firnowego w kierunku przełomu przez morenę środkową
(fot. 3). W tej strefie stwierdza się największą krętość koryt i największy spadek
zwierciadła wody. Wyróżniona część lodowca drenowana jest przez sieć
równoległych do siebie, a prostopadłych do czoła, potoków. Największy z nich
ma szerokość koryta do 0,7 m, głębokość do 0,2m, wcięcie ponad 1 m w powierzchnię lodu i latem 1997 prowadził średnio 22 dm 3 /s wody ( Brykała 1997).
Druga strefa obejmuje centralną i północną część lodowca do wysokości
300-340 m n.p.m. oraz martwą część lodowca. Gęstość sieci ustalono na 10-20
km/km 2 . Poruszając się od czoła w górę północnymi partiami lodowca można
zauważyć na wysokości 230-240 m wyraźne załamanie (zmniejszenie) spadku
w profilu podłużnym lodowca. Istnienie tej niewielkiej formy dolinnej stwierdza
się także na podstawie materiałów archiwalnych. W ostatnich latach zaobserwowano tendencję dalszego rozwoju zaklęsłości, drenowania przez jej ciek
główny coraz większej powierzchni (fot. 4) i dalszego rozwoju systemu potoków.
Jednocześnie charakterystyczne jest nieznaczne przemieszczanie się formy
w kierunku NE (w kierunku cyrku).
Strefa o najmniejszej gęstości sieci potoków (poniżej 10 km/km 2 ), obejmuje
132
swym zasięgiem cyrk i najwyżej położone partie martwej części Lodowca
Waldemara. Spływ supraglacjalny pojawia się tu tylko w okresie dużego
natężenia ablacji, np. podczas silnych zjawisk fenowych. Powyżej 420 m n.p.m.
(cyrk) okresowo występuje tylko nieskoncentrowany odpływ powierzchniowy.
Układ ten schematycznie przedstawiono na ryc. 2.
Tab. 1. Charakterystyka niektórych elementów sieci drenażu Lodowca Waldemara
Table 1. Characteristics of some elements of Waldemar Glacier drainage system
Strefa o gęstości
sieci potoków
[1]
2
>20 km/km
10-20 km/km 2
< 10 km/km 2
Orientacyjna
powierzchnia strefy
na lodowcu (km 2 )
[2]
Maksymalna
wysokość strefy
(m n.p.m.)
[3]
Wcięcie koryt
w powierzchnię
lodu (m)
[4]
Krętość
koryt
0,7
1,1
0,8
310
340
do 500
0,1-1,8
0,05-0,3
<0,1
1,15-1,5
Ll-1,2
-1,1
[5]
[1] - Zone of stream system distribution; [2] - Approximate zone area on the glacier (km2);
[3] - Zone maximal height m a.s.l.; [4] - Bed incision into the ice surface (m); [5] - Bed tortuosity.
Ważną rolę w drenażu lodowca odgrywają rzeki marginalne zaś spośród nich,
ze względu na nachylenie powierzchni lodowca w tym kierunku, ciek południowy. Wielkość spływu z jego prawego dorzecza powoduje, że na wysokości
190 m n.p.m. prowadzi on już do 180 dm 3 /s wody. Na martwej części oś
hydrograficzną zlewni powyżej jeziora stanowi potok, płynący bezpośrednio
przy morenie środkowej. Szerokość tej rzeki w ujściowym odcinku wynosi
2-2,5 m, a przepływ waha się w granicach 200-500 dm 3 /s. Jej cechą charakterystyczną, stwierdzoną w 1997 roku, jest występowanie w dolnym odcinku
głębokiego wcięcia w powierzchnię lodu, przekraczającego 8 m. Na lewe
dorzecze składają się niewielkie potoki częściowo wykorzystujące sieć płytkich
spękań o głębokości do 0,5 m. Szkic sieci drenażu powierzchniowego Lodowca
Waldemara przedstawiono na rysunku 2.
System drenażu powierzchniowego Lodowca Waldemara zachowuje cechy
charakterystyczne pasywnych lodowców subpolarnych (Stenborg 1970). Zróżnicowanie gęstości sieci potoków supraglacjalnych na lodowcu jest wynikiem
selektywnego topnienia, co z kolei powiązać można z wysokością nad poziom
morza, ekspozycją i warunkami pogodowymi sezonu letniego.
LITERATURA
BRYKAŁA D., 1997: Krótkoterminowe zmiany natężenia przepływu i geometrii koryta potoku
supraglacjalnego na lodowcu Waldemara (NW Spitsbergen). Materiały Sesji Polarnej „Rzeźba,
współczesne procesy morfogenetyczne i problemy zmian środowiska obszarów polarnych"
UMCS, Lublin, 14-16.
133
GLAZOVSKI A. F., 1988: Miechaniczeskaja ablacja lednikow. Materiały Glaciołogiczeskich
Issledowanij, 63, Moskwa.
JANIA J., 1993: Glacjologia. PWN.
LANKAUF К. R., 1989: Lodowiec Waldemar - mapa. IG UMK, Toruń.
LANKAUF K. R., 1993: Nowe dane o recesji lodowców regionu Kaffiöyry (Ziemia Oskara II, NW
Spitsbergen). Wyniki badań VIII Toruńskiej Wyprawy Polarnej Spitsbergen'89. UMK, Toruń.
LANKAUF K. R., 1995: Lodowiec Waldemar - mapa. IG UMK, Toruń.
LESZKIEWICZ J., 1987: Charakterystyczne cechy zlewni polarnych oraz próba modelowania
statystycznego topnienia śniegu i odpływu ablacyjnego w zachodniej części Spitsbergenu.
Uniwersytet Śląski, Katowice.
KOSTRZEWSKI A., ZWOLIŃSKI Z., 1995: Hydraulic geometry of a supraglacial stream,
Ragnarbreen, Spitsbergen. Quaestiones Geographicae, 1995, Special issue 4.
MARSZALEWSKI W., MARCINIAK K., PODGÓRSKI Z., 1987: Spływ wód w obrębie
wybranych lodowców regionu Kaffiöyry (NW Spitsbergen) w sezonie letnim. XIV Sympozjum
Polarne, Lublin, 133-139.
PAWŁOWSKI В., 1997: Development of supraglacjal stream system on Waldemar Glacier (NW
Spitsbergen), 1996 summer. Wyprawy Geograficzne na Spitsbergen, UMCS Lublin, 143-146.
PULINA M., 1986: Problematyka geomorfologiczna i hydroglacjologiczna Polskich wypraw na
Spitsbergen w latach 1979 i 1980. Czas. Geogr., 57 (3), 367-392.
PEREYMA J., PIASECKI J., 1988: Warunki topoklimatyczne i hydrologiczne w rejonie lodowca
Werenskiolda na Spitsbergenie w sezonie letnio-jesiennym 1983 roku. Wyprawy Polarne
Uniwersytetu Śląskiego 1980-1984. Uniwersytet Śląski, Katowice, 107-122.
SOBOTA I., 1997: Preliminary characteristic of outflow from the Waldemar Glacier (NW
Spitsbergen) 1996 summer. Wyprawy Geograficzne na Spitsbergen, UMCS Lublin, 157-162.
SOBOTA I., 1997: Ablacja i odpływ z Lodowca Waldemara w lecie 1997. Materiały Sesji Polarnej:
Rzeźba, współczesne procesy morfogenetyczne i problemy zmian środowiska obszarów
polarnych, UMCS, Lublin, 70-74.
STENBORG Т., 1970: Some viewpoints on the internal drainage of glaciers. Departament of
Physical Geography, University of Uppsala, Sweden.
SUMMARY
From the observations and measurements curried out in 1996 and 1997 it was found that the
supraglacial flow is a dominant form of outflow from the glacier (Pawłowski 1997). There were
distinguished a few stages in the development of glacier surface drainage in the summer season.
Permanent many years' supraglacial streams, cut into a depth of 1.5 m were found on the glacier area.
In the 1997 summer on Waldemar Glacier there were distinguished 3 zones of various water system
distribution: above 20 km/km 2 ,10-20 km/km 2 and below 10 km/km 2 . Differentiation of supraglacial
stream system distribution on the glacier results from selective melting, which can be related to above
sea level height, exposition and weather conditions of the summer period. The Waldemar Glacier
surface drainage system possesses the features characteristic for the passive subpolar glacier drainage
system.
134
[m a.s.l.]
540
0
500000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000 [m 2 ]
Rye. 1. W rozkładzie powierzchni przypadających na poszczególne wysokości na Lodowcu
Waldemara wyraźnie rysuje się podział na obszar cyrku i jęzora. 1 - część martwa, 2 - morena
środkowa, 3 - część główna
Fig. 1. In the area distribution occurring at different heights on Waldemar Glacier, the division into
the cirque and tongue areas can be clearly seen. 1 - dead part, 2 - median moraine, 3 - main part
135
Rye. 2. System powierzchniowego drenażu Lodowca Waldemara latem 1997. 1 - poziomice,
2 - główne potoki, 3 - gęstość sieci potoków supraglacialnych w wydzielonych strefach, 4 - granice
stref o określonej gęstości sieci potoków
Fig. 2. Surface system of Waldemar Glacier drainage in the 1997 summer. 1 - contours, 2 - main
streams, 3 - system of supraglacial streams in separated zones, 4 - borders of zones of determined
arrangement of stream systems
136
Fot. 1. Widok czoła Lodowca Waldemara od strony południowo-zachodniej (Równina Łupkowa).
Widoczna duża część koryt potoków supraglacjalnych (fot. B. Pawłowski)
Photo 1. View of Waldemar Glacier front from the south-western side (Schistaceous Plane).
A large number of supraglacial stream beds can be seen (photo B. Pawłowski)
Fot. 2. Lodowiec Waldemara (NW Spitsbergen): obie części z grzbietu Graffjellet, na pierwszym
planie część martwa (fot. B. Pawłowski)
Photo 2. Waldemar Glacier (NW Spitsbergen): both parts of the Graffjellet back. A dead part in the
foreground (photo B. Pawłowski)
Fot. 3. Morena środkowa - granica pomiędzy częściami Lodowca Waldemara. Na pierwszym
planie przełom wód supraglacjalnych przez morenę (fot. B. Pawłowski)
Photo 3. Medial moraine - border between the parts of Waldemar Glacier. The supraglacial waters
ravine across the moraine in the foreground (photo B. Pawłowski)
Fot. 4. Układ potoków supraglacjalnych na Lodowcu Waldemara w zagłębieniu na wysokości
230-240 m npm (fot. B. Pawłowski)
Photo 4. Arrangement of supraglacial stream on Waldemar Glacier in the depression at a height of
230-240 m a.s.l. (photo B. Pawłowski)