Jakim zmianom podlegają klifowe wybrzeża południowego Bałtyku?

Jak szybko cofają się nadmorskie klify? Które rejony są szczególnie zagrożone? Dlaczego w niektórych obszarach klif cofa się szybciej niż w innych? Gdzie i kiedy powstanie w klifie następne osuwisko? Zapewne wielu z nas przechadzając się brzegiem morza w sąsiedztwie stromych zboczy zadawało sobie pytania o przyszłość klifów.

Próby znalezienia odpowiedzi podejmują m.in. geolodzy i geomorfolodzy badający strefę brzegową. Spróbujmy zatem chociaż częściowo przybliżyć wymienione zagadnienia na przykładzie klifu w Gdyni-Orłowie (Klifu Orłowskiego) (Rys. 1).

Rys. 1. Cypel Redłowski – najbardziej rozpoznawalna, centralna część Klifu Orłowskiego (widok ku północy)

Dynamiczna równowaga zachodząca pomiędzy erozją i akumulacją wybrzeża jest zmienna w czasie i przestrzeni. Stan brzegu morskiego zależy od budowy geologicznej i morfologii terenu, dostępności materiału okruchowego w strefie przybrzeża, ilości i intensywności sztormów i opadów, oraz występowania wód infiltrujących stoki. Zaburzanie naturalnego przepływu osadów w strefie brzegowej wskutek działalności człowieka, np. rozbudowa falochronów portowych, umocnień brzegu i opasek, może pogłębiać deficyt materiału okruchowego w sąsiedztwie klifów, wpływając na intensyfikację tempa erozji wybrzeża. Wśród istotnych zjawisk przyrodniczych wpływających na stan abradowanych klifów należy wymienić osuwiska. Osuwisko – nagłe przemieszczenie mas ziemnych wzdłuż powierzchni odkłucia (poślizgu) pod wpływem grawitacji (Rys. 2) – może stanowić zagrożenie zarówno dla infrastruktury w sąsiedztwie brzegu morskiego, jak i przebywających w pobliżu turystów.

Rys. 2. Główne elementy osuwiska pokazane na przykładzie klifu w Jastrzębiej Górze

Zbieranie danych terenowych dotyczących ruchów masowych ziemi i związanych z nimi zagrożeń jest jednym z zadań państwowej służby geologicznej (PSG) wypełnianych przez PIG-PIB. Na wybrzeżu prace w tym zakresie prowadzi od 2010 r. Oddział Geologii Morza PIG-PIB w Gdańsku, dysponujący nowoczesnymi narzędziami (skaning laserowy) pozwalającymi na ocenę stanu brzegów klifowych.

Monitoringiem jest objęty m.in. Klif Orłowski, stanowiący odmorską granicę rezerwatu przyrody Kępa Redłowska. Monitoring jest prowadzony z wykorzystaniem technologii LiDAR (ang. Light Detection and Ranging), a w szczególności naziemnego skaningu laserowego. Jest to ta sama technologia, która umożliwiła niedawne odkrycia megalopolis – miast do niedawna ukrytych pod osłoną gwatemalskiej dżungli, będących pozostałością kultury Inków w Ameryce Południowej.

Bezpośrednim wynikiem skaningu jest tzw. „chmura punktów” (Rys. 3), która w sposób bezpośredni obrazuje stan klifu. Na tej podstawie, po wykonaniu filtracji, tworzony jest numeryczny model terenu (NMT), pokazujący obraz rzeźby terenu. Porównanie dwóch modeli z kolejnych lat umożliwia wskazanie różnic pomiędzy nimi z uwzględnieniem ubytków i przyrostów w postaci różnicowego modelu terenu (RMT). Metoda pozwala również na szczegółowe obliczenie ilości przemieszczonego materiału (ang. cut & fill).

Rys. 3. Filtracja „chmury punktów” w południowej części klifu orłowskiego, roślinność zaznaczono kolorem czerwonym

Zasadność systematycznego pozyskiwania aktualnych geo-informacji dla obszarów klifów pokazało powstanie (w połowie lutego 2018) kolejnego dużego osuwiska na Cyplu Redłowskim w Gdyni-Orłowie (Rys. 4) (zobacz). Z tego względu wytworzono RMT, który powstał w oparciu o wyniki skaningu laserowego wykonanego bezpośrednio po uaktywnieniu osuwiska i archiwalne wyniki, znajdujące się w zasobach OGM PIG-PIB w Gdańsku.

Rys. 4. Jęzor osuwiska przegradzający plażę za Cyplem Redłowskim (osuwisko nr 2 na Rys. 5) (14/2/2018)

Przedstawiony model (Rys. 5) pokazuje występowanie zespołu kilku sąsiadujących ze sobą osuwisk po północnej stronie Cypla Redłowskiego. Na rycinie widoczne są trzy duże osuwiska (1, 2, 3) oraz niewielki zsuw położony dalej w kierunku północnym (4). Pierwsze osuwisko (1), powstało na jesieni 2017 r. Wartość, o którą cofnęła się górna krawędź cypla, czyli korona klifu, przekroczyła miejscami 5 metrów (Rys. 5, Rys. 6).

Rys. 5. Różnicowy model terenu (RMT) północnego fragmentu Klifu Orłowskiego, na podstawie danych LiDAR z kwietnia 2016 r. i lutego 2018 r. Czerwona linia wskazuje lokalizację korony klifu (skarpy głównej osuwisk);  cienką czerwoną linią zaznaczono skarpę wtórną osuwiska nr 3

Rys. 6. Profile zbocza klifu orłowskiego, wykonane na podstawie danych naziemnego skaningu laserowego, po lewej – profil I-I’, po prawej profil II-II’

Względem stanu z kwietnia 2017 r., w wyniku ruchu pierwszego osuwiska (1) przemieszczeniu uległo łącznie 770 m3 materiału budującego klif (cut & fill) obejmującego przede wszystkim gliny zwałowe. Przemieszczenie 770 m3 osadów jest równoznaczne z ubytkiem (cut) 520 m3 materiału z górnych partii klifu i przyrostem (fill) 250 m3 w postaci jęzora osuwiska w dolnych partiach klifu.

Zasięg drugiego osuwiska (2) (powstałego w lutym 2018 r.) był zdecydowanie większy (Rys. 4, Rys. 5). Jego boczną północną granicę wyznacza strefa kontaktu glin lodowcowych z osadami piaszczystymi i pylastymi (Rys. 7), a południową – gliny zwałowe Cypla Redłowskiego. Jęzor osuwiskowy (koluwium), czyli odspojony i przemieszczony materiał górnej części ściany klifu, przegrodził plażę i wysunął się na kilka metrów w głąb morza. Co ciekawe, wskutek rozwoju osuwiska położenie korony klifu na tym obszarze nie uległo zmianie, a osuwisko powstało w wyniku odkłucia pakietu materiałów glacjalnych położonych poniżej górnej krawędzi klifu, powodując tym samym zestromienie profilu zbocza Rys. 6. Obliczenia wskazują na przemieszczenie (cut & fill) łącznie 2690 m3 utworów plejstoceńskich, co jest równoznaczne z ubytkiem (cut) 1790 m3 materiału z górnych partii klifu.

Rys. 7. Strefa kontaktu glin zwałowych oraz osadów piaszczystych i pylastych (oznaczona czerwoną linią) w górnej części klifu – północna granica osuwiska nr 2 (14/2/2018)

Trzecie osuwisko (3) powstało przed 2010 r. (Rys. 5). Częściowemu przesunięciu w dół stoku po cylindrycznej powierzchni poślizgu, uległ pakiet materiałów, powyżej którego widnieje od tego czasu skarpa główna osuwiska o wysokości 5 m. Ostatnimi laty, w jej obrębie zachodzą jedynie niewielkie zmiany.

Natomiast, począwszy od początku pomiarów (w 2010 r.) do wiosny 2015 r., poniżej skarpy wtórnej osuwiska nr 3, następowało systematyczne zestramianie profilu zbocza, a sama skarpa wtórna uległa cofnięciu. Od 2015 r. do połowy lutego 2018 r. to osuwisko pozostaje w stanie względnej stabilizacji. Obecnie osuwisko nr 3 należy uznać za formę stwarzającą potencjalnie największe niebezpieczeństwo dla osób przebywających na plaży po północnej stronie Cypla Redłowskiego.

Osuwisko zaznaczone numerem 4 (Rys. 5) ma obecnie charakter niewielkiego zsuwu i jest zdecydowanie mniejsze od pozostałych trzech.

Badania prowadzone przez PIG-PIB, pozwoliły również na określenie szybkości z jaką uległ wycofaniu Cypel Redłowski – w szczególności jego górna krawędź. Tempo cofania górnej krawędzi Cypla Redłowskiego (obliczone metodą Frydel i in. 2017) w latach 2010–2015 wynosiło średnio 0,23 m/rok (Małka i in. 2017).

PIG-PIB w ostatnich latach zakończył „Pilotażowy program kartografii 4D w strefie brzegowej południowego Bałtyku” (zobacz). Pilotaż stanowił punkt wyjściowy dla trwającego od 2015 r., zakrojonego na szeroką skalę wieloletniego programu badawczego (Rys. 8), prowadzonego w celu kompleksowego rozpoznania budowy geologicznej całości polskiej strefy brzegowej (lądu i morza), a także określenia występujących w jej obrębie geozagrożeń oraz prognozowania tendencji rozwojowych wybrzeża (zobacz). Rozpoznanie struktury geologicznej wybrzeża i predyspozycji klifów do rozwoju ruchów masowych ziemi ma na celu dostarczanie danych możliwych do wykorzystania w zarządzaniu strefą brzegową. Realizacja programu przybliży nas do uzyskania odpowiedzi na postawione na początku tekstu pytania, w odniesieniu do całej polskiej strefy brzegowej.

Rys. 8. Etapy realizacji projektu „Kartografia 4D” na tle numerycznego modelu terenu

Wybrane publikacje:

FRYDEL, J., MIL, L., SZARAFIN, T., KOSZKA-MAROŃ, D., PRZYŁUCKA, M. (2017) ‘Zmienność czasowa i zróżnicowanie przestrzenne wielkości i tempa erozji klifu Zatoki Usteckiej w rejonie Orzechowa’, Landform Analysis, 34, pp. 3–14. doi: 10.12657/landfana-034-001.

MAŁKA, A., FRYDEL, J. and JURYS, L. (2017) ‘Naturalne i antropogeniczne przyczyny powstawania i reaktywacji ruchów masowych na obszarze miejskim Gdyni oraz związane z nimi zagrożenia’, Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, (0), pp. 63–80. doi: 10.5604/01.3001.0010.6924.

Tekst i zdjęcia: Jerzy Frydel