Zarys treści: Pomiary bilansu masy lodowca Waldemara prowadzone były w latach 1996-2003, a lodowca Ireny w latach 2002-2003. Dokonano analizy powierzchniowego i wysokościowego zróżnicowania bilansu masy lodowców. Stwierdzono, że w przypadku lodowca Waldemara, udział poszczególnych składowych bilansu, może w różnych latach być zdecydowanie odmienny. Określono średnią wysokość położenia linii równowagi (ELA) na lodowcach oraz zależność pomiędzy wielkością bilansu masy, a wielkością współczynnika AAR. Średnia wartość bilansu masy lodowca Waldemara w okresie 1996-2003 wyniosła –0,52 cm e.w (cm ekwiwalentu wodnego) i można ją uznać za reprezentatywną dla niewielkich dolinnych lodowców północno-zachodniej części Spitsbergenu. Natomiast dla lodowca Ireny w latach 2002-2003 wyniosła ona –0,62 cm e.w..

Słowa kluczowe: bilans masy, Svalbard, lodowce, ablacja, akumulacja.

Dane dotyczące bilansu masy lodowca Waldemara uzyskano na podstawie bezpośrednich pomiarów terenowych prowadzonych w latach 1996-2003 (Sobota 1998, 1999, 2000a, 2000b, 2000c, 2001, 2002a, 2002b; Grześ i Sobota 2000). Badania te są nadal kontynuowane. Z kolei badania bilansu masy lodowca Ireny prowadzone były w latach 2002-2003 (Sobota 2003). Badania te były prowadzone przez uczestników organizowanych w tym czasie wypraw polarnych Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu w ramach grantów JM Rektora UMK 503-G i 509-G: „Struktura i dynamika bilansu masy lodowców północno-zachodniego Spitsbergenu w warunkach zmieniającego się klimatu”. Równolegle prowadzone były pomiary geodezyjno-kartograficzne (Lankauf 2002). Od roku 2003 wyniki badań bilansu masy lodowca Waldemara przedstawiane są w Biuletynie Bilansu Masy Lodowców (Glacier Mass Balance Bulletin) wydawanym przez IAHS(ICSI)/UNEP/UNESCO w ramach WGMS (World Galcier Monitoring Service), w którym przedstawiane są dane dotyczące kilkunastu lodowców świata objętych systematycznymi badaniami bilansu masy (IAHS(ICSI)/UNEP/UNESCO, 2003).
Lodowiec Waldemara jest lodowcem typu alpejskiego spływającym doliną lodowcową ku równinie Kaffioyra na północno-zachodnim Spitsbergenie. Lodowiec zajmuje powierzchnię 2,68 km2. Lodowiec na północy i wschodzie graniczy z grzbietem górskim Prins Heinrichfjella (500-770 m n.p.m.), a na południu z pasmem Grafjellet (300-350 m n.p.m.). Lodowiec składa się z dwóch odrębnych części, oddzielonych od siebie moreną środkową. Pole firnowe lodowca usytuowane jest w klasycznym cyrku lodowcowym, otoczonym przez strome grzbiety Prins Heinrichfjella i Kristinefjella. Ma ono długość około 1000 m i szerokość 600 m i wznosi się od 370 do 470 m n.p.m., a miejscami płaty lodu sięgają wysokości ponad 600 m n.p.m.. Oś pola firnowego skierowana jest na WNW, a wypływające z niego masy lodu tworzące jęzor zmieniają kierunek płynięcia na W i SW (Lankauf, 2002). Położenie strefy akumulacyjnej i jej otoczenie odgrywa istotną rolę w kształtowaniu wielkości bilansu masy jego poszczególnych części. Jęzor lodowcowy części aktywnej spływa łagodnym łukiem do wysokości około 130 m n.p.m.. Lodowiec Ireny jest lodowcem dolinnym zlokalizowanym na południe od lodowca Waldemara, spływającym również ku równinie Kaffioyra. Od północy graniczy z pasmem górskim Grafjellet i Kristinefjella, od wschodu z pasmem Prins Heinrichfjella, natomiast od południa z grzbietem Prinsesserygen. Powierzchnia lodowca Ireny wynosi 4,3 km2, długość 4 km, a szerokość od około 1 km w strefie czołowej, do około 1,5 km na wschodzie (Lankauf 2002). Na lodowcu Ireny wyróżnić można dwa wyraźne pola firnowe. Masy lodowe wypływające z nich łączą się w jęzor lodowcowy, płynący w kierunku południowo-zachodnim, zakończony na Kaffioyrze.

Do oceny bilansu masy lodowca Waldemara i Ireny zastosowano metodę bezpośrednich pomiarów, opartych o sieć tyczek. Jest to najdokładniejsza i najczęściej stosowana metoda (Meier i in. 1971, Ostrem i Brugman 1991, Kaser i in. 2003). Na lodowcu Waldemara zamontowano 30 tyczek zatopionych na głębokość 10 m za pomocą świdra parowego Ice Heucke Drill. W odniesieniu do powierzchni lodowca jest to duża ilość. Daje to bowiem około 11 tyczek na 1 km2. Na lodowcu Ireny znajduje się 10 tyczek (rys. 1). Ubytek lodu przeliczono na ekwiwalent wodny (e.w.). W tym celu jako przelicznik przyjęto gęstość lodu 0,9 g cm-3. Pomiary ablacji letniej wykonywano co pięć dni. W miejscach lodowca, gdzie występował śnieg w obliczeniach ablacji dokonywano poprawki o odpowiednią gęstość śniegu. W przeliczaniu na ekwiwalent wodny dla śniegu starego przyjmowano gęstość 0,4-0,6 g cm-3, a dla śniegu świeżego 0,1-0,2 g cm-3. W celu uzyskania wartości całkowitej ablacji dokonywano weryfikacji pomiarów w okresie wiosennym poprzedzającym dany sezon. Sondowania głębokości śniegu w okresie z pokrywą śnieżną wykonywano w około 150 punktach, co dało bardzo dokładny obraz zróżnicowania przestrzennego zimowej akumulacji śniegu. Badania bilansu letniego i zimowego pozwoliły określić bilans masy netto badanych lodowców w analizowanym okresie.

Bilans masy lodowca Waldemara w poszczególnych latach kształtowany był przez różne czynniki i w różnym stopniu przez wielkość bilansu letniego i zimowego. W roku 1996 i 2002 najważniejszą rolę odegrała wielkość bilansu zimowego, w roku 1997, 1999 i 2000 wpływ wielkości bilansu zimowego i letniego był podobny (Sobota 2002), a w roku 1998, 2001 i 2003 zdecydowane znaczenie miała ablacja w sezonie letnim. Wynika z tego, że nawet w przypadku tak niewielkiego lodowca, udział poszczególnych składowych bilansu, może w różnych latach być zdecydowanie odmienny. W roku 2002 wartość bilansu masy była najbardziej zbliżona do średniej wieloletniej (Sobota 2003a, 2003b). Największe różnice wartości bilansu w porównaniu do średniej wieloletniej wystąpiły w latach: 1996, 1998, 2001 i 2003. Były to sezony o odmiennych warunkach pogodowych, charakteryzujące się dużą zimową akumulacją śniegu lub podwyższona temperaturą powietrza w okresie letnim. Skumulowana wielkość bilansu lodowca Waldemara wyniosła w tym okresie –417 cm e.w.. W strefie czołowej wartość ta osiągnęła –769 cm e.w., a na obszarze pola akumulacyjnego +53 cm e.w..

Przestrzenna zmienność bilansu masy lodowca Waldemara i lodowca Ireny kształtowana jest przede wszystkim przez warunki pogodowe w danej części lodowca oraz lokalne uwarunkowania morfologiczne. Powierzchnię lodowców można na ogół podzielić na część o negatywnym bilansie masy i część z bilansem pozytywnym. W przypadku lodowca Waldemara wyjątkiem był rok 1998, kiedy cały obszar lodowca posiadał bilans ujemny (rys. 2). Z kolei lodowiec Ireny charakteryzuje się bardziej dodatnim bilansem masy w dwóch częściach akumulacyjnych (rys. 3). Wynika to między innymi z faktu, że są one położone wyżej, aniżeli w przypadku lodowca Waldemara. W przypadku obu lodowców istotne znaczenie w przestrzennym zróżnicowaniu bilansu masy ma pokrycie ich powierzchni materiałem morenowym. Wpływa ono przede wszystkim na wielkość ablacji letniej. We wszystkich analizowanych latach w przypadku lodowca Waldemara najniższe wartości bilansu masy stwierdzono na czole lodowca i w pobliżu moreny środkowej. Również w przedziale wysokości 200 – 250 m n.p.m. obserwuje się wyższe ujemne wartości bilansu. Jest to wynik zarówno bardzo intensywnej ablacji, jak i niskiej akumulacji śniegu w porze zimowej w tej części lodowca. Podobne prawidłowości wystąpiły w przypadku lodowca Ireny. Największe wartości ujemne stwierdzono do wysokości 250 m n.p.m.. Nieco wyższy bilans masy charakteryzował środkową część lodowca. W strefie akumulacyjnej lodowca Ireny w latach 2002-2003 bilans masy był dodatni.

Bilans masy lodowca Waldemara w najniżej położonej nad poziomem morza części był podobny we wszystkich latach. Największe różnice występowały w górnych jego partiach. W związku z tym decydującą rolę w kształtowaniu wielkości gradientu bilansu netto miały warunki pogodowe i zimowa akumulacja śniegu w tej części lodowca. Najmniejsza pionowa zmienność bilansu w roku 1998 spowodowana była przede wszystkim podwyższoną średnią temperaturą powietrza w sezonie letnim i intensywną ablacją na całej powierzchni lodowca. Z kolei w przypadku lodowca Ireny duży wpływ na pionową zmienność bilansu masy ma intensywna ablacja w niżej położonej strefie czołowej. Istotne znaczenie ma również wyższe położenie dwóch pól akumulacyjnych tego lodowca. Krzywe zmienności bilansu w pionie odzwierciedlają położenie linii rocznej równowagi (rys. 4). Im większy gradient bilansu, tym niżej jest ona położona. Krzywa zmienności bilansu masy z wysokością ukazuje, iż w dolnych częściach lodowca ablacja zależy głównie od średniej temperatury powietrza. Natomiast powyżej granicy pola akumulacyjnego krzywa ta jest funkcją głównie zimowej akumulacji śniegu czyli opadów atmosferycznych.

Średnią wysokość położenia linii rocznej równowagi na lodowcu Waldemara (ELA) w latach 1996-2003 oszacowano na 389 m n.p.m., natomiast na lodowcu Ireny w latach 2002-2003 wysokość ta wyniosła 400 m n.p.m. (rys. 4). Linia rocznej równowagi wykazuje wyraźny związek z wielkością bilansu masy lodowca Waldemara (rys. 5), a jej położenie stanowi ważny wskaźnik w jego ocenie. Podobne znaczenie posiada współczynnik akumulacji AAR, którego wartości zwiększają się wraz ze wzrostem wielkości bilansu masy (rys. 5). Współczynnik AAR na lodowcu Waldemara w latach 1996-2003 wahał się od 0 % do 48 %. Najniższą wartość osiągnął w roku 1998 i 2001, kiedy stwierdzono najbardziej ujemny bilans masy lodowca.
Średni roczny bilans masy lodowca Waldemara w latach 1996-2003 wyniósł –52,2 cm e.w.. Pozytywna wartość wystąpiła jedynie w roku bilansowym 1996 i wyniosła +2,2 cm e.w.. Była ona spowodowana przede wszystkim dużą zimową akumulacją śniegu, która była najwyższa w całym analizowanym okresie. Również w roku 2002 akumulacja śniegu była duża, ale wyższa od przeciętnej ablacja letnia, spowodowała, że bilans masy w tym roku był wyraźnie ujemny (-51,4 cm e.w.). W pozostałych latach decydującą rolę w ukształtowaniu wielkości bilansu masy odegrały warunki pogodowe panujące w okresie letnim. Średni roczny bilans masy lodowca Ireny w latach 2002-2003 wyniósł –62,2 cm e.w. (rys. 6). Zdecydowany wpływ na wielkość bilansu masy tego lodowca miała ablacja letnia. Oszacowano, że lodowiec Waldemara swoją objętość (0,21 km3, Hagen i in. 1993) zmniejszył w ciągu 8 lat o 5,7 %.

Średnie wartości rocznego bilansu masy netto lodowca Waldemara i lodowca Ireny zbliżone są do innych lodowców Svalbardu o podobnej powierzchni. Lodowce te charakteryzują się wyraźnie ujemnym bilansem w wieloleciu. Na podstawie metod pośrednich (klimatycznych i kartograficznych), (Sobota, 2000c, 2001) stwierdzono także, że ich czasowa zmienność jest podobna, a lata z dodatnim bilansem pokrywają się. Podobny przebieg ma również pionowa zmienność poszczególnych składowych bilansu z wysokością nad poziomem morza. Największe podobieństwa obserwuje się z najbliżej położonymi lodowcami w regionie Kongsfjordu: Midre Loven i Austre Brogger. Zgodności te wynikają z podobnych uwarunkowań lokalnych tych lodowców (Lefauconnier i in. 1999). Ich powierzchnia, rozciągłość wysokościowa, otoczenie, a także hydrologia mają podobny charakter, jak w odniesieniu do lodowca Waldemara i lodowca Ireny. Ponadto w przypadku lodowca Waldemara, Ireny i lodowca Midre Loven w porze zimowej obserwuje się wypływy wód, czego dowodem są występujące na ich przedpolach nalodzia.

W ostatnich latach systematycznymi badaniami bilansu masy na Svalbardzie objętych jest 6 lodowców: Midre Loven, Austre Brogger, Kongsvegen, Hans, Irena i Waldemar, z czego dwa to lodowce zlokalizowane w rejonie Kaffioyry (rys. 7). Bilans masy netto za 30 ostatnich lat lodowców Austre Brogger i Midre Loven wyniósł odpowiednio –44 i –35 cm e.w.. Średni bilans lodowca Kongsvegen od roku 1987 do 1998 wyniósł +6 cm e.w. (Jania i Hagen, 1996; IAHS(ICSI)/UNEP/UNESCO, 1999, 2003). Średnie wartości bilansu masy lodowca Waldemara w okresie 1996-2003 (–52,2 cm e.w) i lodowca Ireny w latach 2002-2003 (-62,2 cm e.w.) można uznać za reprezentatywne dla niewielkich dolinnych lodowców północno-zachodniej części Spitsbergenu. Przemawiają za tym otrzymane wartości bilansu letniego i zimowego tych lodowców. Należy również podkreślić, że średni bilans masy lodowca Waldemara w latach 2002-2003 wyniósł –62.2 m e.w., czyli tyle samo, co w przypadku lodowca Ireny. Autor pragnie serdecznie podziękować wszystkich uczestnikom wypraw za pomoc w czasie badań terenowych.

SUMMARY

Field investigations into the mass balance of the Waldemarbreen were conducted over the period of eight years 1996-2003 and the Irenebreen in 2002-2003. The Waldemarbreen and the Irenebreen are located in the northern part of the Oscar II Land, northwestern Spitsbergen, Kaffioyra. The Kaffioyra is coastal lowland situated at the Forland Strait. In the north it is bordered by the Aavatsmarkbreen, which terminates in Hornbaek Bay, and in the south by the Dahlbreen and the bay of the same name. Glaciers present a dominant element in the landscape of the Kaffioyra. Waldemarbreen is about 3.5 km long and has an area of 2.68 km2. Irenebreen is about 4 km long and has an area of 4.3 km2. Direct measurements were made twice a year. The measurements of surface ablation were made every 5 days from July to September each year. The measurements were carried out at 30 points of the Waldemarbreen and at 10 points of the Irenebreen. Density profiles of the snowpack were measured in spring. Snow, firn and ice ablation was converted into water equivalent (w.e.). In the last years, at Waldemarbreen, the balance in the period 2000 showed a net mass loss of –31.9 cm water equivalent (w.e.). The mass balance of Waldemarbreen in 2002 equal to –51.4 cm w.e. The ablation in 2003 was higher than normal (-118.1 cm w.e.) and the accumulation was +45.4 cm w.e., resulting in a balance of 72.7 cm w.e.. The mean value of the mass balance for the period 1996-2003 is –52.2 cm w.e. The positive value of mass balance was in 1996 and amounted to +2.2 cm w.e.. In each year, the mass balance of Waldemarbreen was shaped by different factors and in different range of size of summer and winter balance of glacier. In 1996 year most important part played size of winter balance, in years 1997, 1999, 2000 and 2002 influence of size of winter balance and summer balance was similar, and in years 1998, 2001 and 2003 most important role had ablation in summer season. Results from this, that even in chance of not large glacier, participation each of balance composition can be different in different years. The mass balance of Irenebreen in 2002 showed a net mass loss of –61.3 cm water equivalent (e.w.). The ablation in 2003 was –111.1 cm w.e. And the accumulation was +48.1 cm w.e., resulting in a balance of –63.0 cm w.e.. The mean value of the mass balance for the period 2002-2003 is –62.2 cm w.e. In the years 1996-2003 the average location of the equilibrium line on the Waldemarbreen was estimated at the height of 389 m a.s.l. and on the Irenebreen in 2002-2003 at the height 400 m a.s.l.. The conducted analysis indicates that the net mass balance of the Waldemarbreen does not differ so much from the majority of the Svalbard glaciers.

LITERATURA:
Grześ M., Sobota I., 2000, Winter snow accumulation and discharge from the Waldemar Glacier, northwestern Spitsbergen in 1996-1998. Polish Polar Research, Warszawa, 21(1): 19-32.
Hagen J. O., Liestol O., Roland E., Jorgensen T., 1993, Glacier Atlas of Svalbard and Jan Mayen, NPI, Meddelelser nr. 129, Oslo, ss.167.
Hagen J.O., Liestol O., 1987, Glacier mass balance investigations in the balance years 1984-85 and 1985-86. Polar Research, 5: 261-265.
Hisdal V., 1998, Geography of Svalbard, Norsk Polarinstitutt, Oslo, ss. 123. IAHS(ICSI)/UNEP/UNESCO, 1999, Glacier mass balance bulletin no. 6. (Haeberli W., Hoelzle M., Frauenfelder R. eds.).,World Glacier Monitoring Service, University and ETH Zurich. IAHS(ICSI)/UNEP/UNESCO, 2003, Glacier mass balance bulletin no. 7. (Haeberli, W., Hoelzle, M., Frauenfelder, R and Zemp, M.; eds.).,World Glacier Monitoring Service, University and ETH Zurich.
Jania J., Hagen J. O., 1996, Mass balance of Arctic Glaciers, IASC, University of Silesia, Sosnowiec-Oslo, ss. 62. Kaser G., Fountain A., Jansson P., 2003, A manual for monitoring the mass balance of mountain glaciers. IHP-VI, Technical Documents in Hydrology, UNESCO, Paris, 59: 0-107.
Lankauf, K. R., 2002, Recesja lodowców rejonu Kaffioyry (Ziemi Oskara II-Spitsbergen) w XX wieku. Prace Geograficzne IG i PZPAN, 183, Warszawa.
Lefauconnier B. I., Hagen J. O., Orbeak J. O., Melvold K., Isaksson E., 1999, Glacier balance trends in the Kongsfjorden area, western Spitsbergen, Svalbard, in realtion to the climate., Polar Research, 18(2): 307-313.
Meier M. F., Tangborn W. V., Mayo L. R., Post A., 1971, Combined ice and water balances of Gulkana and Wolverine Glacier, Alaska, and South Cascade Glacier, Washington, 1965 and 1966 hydrologic years: U.S. Geological Survey Professional Paper 715-A, ss. 23.
Ostrem G., Brugman M., 1991, Glacier mass-balance measurements: a manual for field and office work: National Hydrology Research Institute Science Report No. 4, ss. 224.
Sobota I., 1998, Ablacja i odpływ z lodowca Waldemara w sezonie letnim 1997. [in] Relief, Quaternary Paleogeography and Changes of the Polar Environment Polar Session. Spitsbergen Geographical Expeditions., UMCS, Lublin,149-168.
Sobota I., 1999, Ablation of Waldemar Glacier in summer seasons of 1996, 1997 and 1998. Polish Polar Studies, XXVI Polar Symposium, Lublin, 257-274.
Sobota I., 2000a, Ablation and discharge of the Waldemar Glacier, north-western Spitsbergen, in summer 1998. Polish Polar Research, 21(1): 3-18.
Sobota I., 2000b, Mass balance of the world glaciers. Polish Polar Studies, XXVII Polar Symposium, Toruń, 387-388.
Sobota I., 2000c, Selected cartographic and remote sensing methods in the estimation of mass balance and volume changes of the Waldemar Glacier. Polish Polar Studies, XXVII Polar Symposium, Toruń, 385-386.
Sobota I., 2001, Studia nad bilansem masy lodowca Waldemara na tle lodowców Svalbardu, M-pis rozprawy doktorskiej. IG UMK, Toruń, ss. 219.
Sobota I., 2002a, Ablacja lodowca Waldemara i lodowca Ireny (NW Spitsbergen) w sezonie letnim 2001 roku. [w:] Funkcjonowanie i monitoring geoekosystemów obszarów polarnych, Materiały konferencyjne XXVIII MSP, Poznań, 84-87.
Sobota I., 2002b, Bilans masy lodowca Waldemara w latach 1996-2001. [w] Funkcjonowanie i monitoring geoekosystemów obszarów polarnych, Materiały konferencyjne XXVIII MSP, Poznań, 87-90.
Sobota I., 2003, Bilans masy lodowca Waldemara i lodowca Ireny (NW Spitsbergen) w 2002 roku.. [w:] The Functioning of Polar Ecosystems as Viewed Against Global Environmental Changes, Kraków, 251-254.