O dynamice rozwoju Delty Wisły na Konferencji „River Mouth Systems and Marginal Seas” 

W dniach 5 – 7 grudnia 2022 roku odbyła się międzynarodowa konferencja River Mouth Systems and Marginal Seas - Natural drivers and human impacts,  zorganizowana jako wydarzenie on-line. 

Głównym tematem spotkania było kompleksowe omówienie funkcjonowania szeroko rozumianych systemów ujść rzecznych, obejmujące zarówno procesy naturalne, jak i oddziaływania antropogeniczne w okresach od późnego plejstocenu, holocenu i antropocenu. W konferencji wzięło udział 152 uczestników z 21 krajów świata, w tym 19 osób z Polski. Państwowy Instytut Geologiczny - PIB reprezentował Jerzy Frydel z Oddziału Geologii Morza, który za pomocą modelu 4F przedstawił rekonstrukcję dynamiki i prognozy zmian brzegowych delty Wisły w holocenie”.

Podczas konferencji przedyskutowano i omówiono aktualną problematykę roli zmian klimatycznych, a także związanego z nimi podnoszenia się poziomu mórz i częstotliwości sztormów jako czynników kształtujących dynamikę zmian ujść rzecznych funkcjonujących w zróżnicowanych strefach klimatycznych, warunkach geologicznych i uwarunkowaniach społeczno-ekonomicznych, m.in. na przykładzie mórz szelfowych w USA i Kanadzie w tym rzeki Missisipi, stref ujściowych rzek Pearl, Indus, Han, Rong, oraz rzeki Huang He uchodzącej do Morza Bohai – w Chinach, i Mekongu – w Wietnamie.

Wystąpienia zostały przedstawione w ramach czterech sesji tematycznych:

  • Zmiany klimatu a systemy ujść rzecznych (Climate change and river mouth systems),
  • Działalność człowieka i wpływ na środowisko w przeszłości i w przyszłości (Human activities and environment al impacts from the past to the future),
  • Zapisy proksemiczne i współczesne obserwacje (Proxy-records and modern observations),
  • Zaawansowane zarządzanie danymi i modelowanie (Advanced data management and modelling).

Komitet Naukowy konferencji zaakceptował 44 zgłoszone referaty, prezentujące bieżące wyniki badań obejmujących zagadnienia różnych aspektów środowiska zarówno biotycznego, jak i abiotycznego oraz badań archeologicznych dokumentujących wpływy antropogeniczne w obrębie mórz szelfowych. Konferencję otworzył zaproszony referat prof. Petera Clift'a z Department of Geology and Geophysics, Louisiana State University, USA. Dodatkowo, każdą z sesji rozpoczynał referat wybrany przez komitet naukowy, prezentowany przez znamienitych naukowców.

Polskę "reprezentowały" obszary deltowe dwóch największych rzek – Odry uchodzącej do Zalewu Szczecińskiego oraz Wisły wpływającej do Zatoki Gdańskiej (Ryc. 1). Przedstawiono szczegółowe wyniki badań pozwalające na opisanie rozwoju Zalewu Szczecińskiego i delty Odry w całym holocenie, która pokazała postglacjalną ewolucję od estuarium - szerszego ujścia rzeki do laguny otoczonej wydmami, która z kolei doprowadziła do koncentracji antropogenicznego Pb, Zn, substancji organicznych i węglanów wapnia.

Dla obszaru delty Wisły (Fot. 1, Fot. 2), przedstawiono zapis kilkunastu znaczących powodzi na podstawie rozkładu wielkości ziaren osadów drobnodyspersyjnych i flory okrzemkowej rozpoznanej w rdzeniach pobranych z dna morza.

delta wisly mapa

Ryc. 1. Poglądowa mapa hipsometryczno-batymetryczna rejonu Pobrzeża Gdańskiego z zaznaczonym typem wybrzeży (kompozycja na podstawie danych ISOK i Centralnej Baza Danych Geologicznych PIG-PIB)

delta wisly1small 

Fot. 1. Strefa ujściowa rzeki Wisły, z mostem 100-lecia Odzyskania Niepodległości Polski na pierwszym planie, łączącym Wiślinkę wraz z nowopowstającym osiedlem (po lewej) i Sobieszewo (po prawej); piaszczyste łachy Rezerwatu przyrody Ptasi Raj w górnej części fotografii, widok w stronę Zatoki Gdańskiej

delta wisly2small

Fot. 2. Hałda fosfogipsów w Wiślince, górująca nad równinno-depresyjnym obszarem Żuław Wiślanych zagrożonym powodziami i podtopieniami, sąsiedztwo Martwej Wisły, widok ku południowemu wschodowi

Zobacz: Żuławy Wiślane i Wyspa Sobieszewska z lotu ptaka


W jakim stopniu modele klimatyczne mogą pomóc w prognozowaniu dynamiki zmian w obrębie ujść rzecznych i określeniu częstotliwości występowania zagrożeń wybrzeży? Do znalezienia odpowiedzi na postawione pytanie przybliżyła uczestników zaprezentowana przez Jerzego Frydla, pracownika Oddziału Geologii Morza PIG-PIB metoda modelowania numerycznego, obrazująca długookresową symulację dynamiki zmian linii brzegowej w rejonie Zatoki Gdańskiej w holocenie (Ryc. 2).

Rekonstrukcje paleogeograficzną położenia linii brzegowej i paleodynamiczną sporządzono korzystając z możliwości skalowania modelu numerycznego 4F (Frydel, 2022), który działa w spójnym środowisku przestrzennym i czasowym, łącząc przeszłość, teraźniejszość i przyszłość. Model obejmuje przyrost i cofanie się pokrywy lodowej, transgresję i regresję morską, a także erozję i akumulację wybrzeża.

Symulacje w oparciu o dane historyczne wskazują, że na przestrzeni holocenu zmienność położenia linii brzegowej w rejonie delty Wisły cechowała niższa dynamika w porównaniu do całego wybrzeża Polski. Natomiast najwyższe tempo recesji ówczesnego morza miało miejsce podczas etapu rozwoju Bałtyku, zwanego Bałtyckim Jeziorem Lodowym (10 tys. lat temu).

ryc.2

Ryc. 2. Zagnieżdżony model zmienności dynamiki (w funkcji czasu) recesji lądolodu skandynawskiego (MIS 2) na podstawie Marks (2002) i Marks i in., (2016) (czarny); dynamiki rozwoju południowego Bałtyku w holocenie (MIS 1) (niebieski) na podstawie (Uścinowicz, 1995, 1999); oraz dynamiki zmian brzegowych dla obszaru Zatoki Gdańskiej i delty Wisły (fioletowy) w holocenie i antropocenie, zmodyfikowany z modelu 4F (Frydel, 2022), na podstawie prognozowanych (przez IPCC) poziomów morza względem scenariuszy klimatycznych RCP8.5 i RCP2.6 (na podstawie Oppenheimer et al, 2019, Golledge, 2020); Hiperłącze do symulacji: https://www.desmos.com/calculator/0wzsghgydi?lang=pl

delta wisly5small

Ryc. 3. Prognoza zasięgu Bałtyku Południowego w antropocenie na podstawie scenariuszy wzrostu poziomu morza RCP8.5 i RCP2.6: (A) wzrost poziomu morza (SLR) o 2 m do roku 2190-2720; (B) SLR o 5 m do roku 2400-3800; (C) SLR o 65 m (Ziemia bez pokrywy lodowej); kolejne funkcje zaznaczone liniami przerywanymi odpowiadają poszczególnym scenariuszom: (A) fioletowy; (B) niebieski; (C) zielony; czarna linia przerywana przedstawia obecną linię brzegową, zasięgi na podstawie modelu 4F (Frydel, 2022), układ współrzędnych ETRS 1989 PL-1992 (EPSG 2180)

Za pomocą modelu 4F przedstawiono perspektywę rozwoju obszaru Żuław Wiślanych w antropocenie z uwzględnieniem danych topograficznych i poziomów morza, prognozowanych na podstawie przyszłych scenariuszy klimatycznych (Ryc. 3).

Ekstrapolacja przy założeniu liniowego tempa wzrostu poziomu morza sporządzona dla projekcji z zakresu <RCP8.5, RCP2.6>, przybliża zarówno charakter, jak i spektrum potencjalnych scenariuszy. W konsekwencji zastosowanie scenariuszy, analizowanych z uwzględnieniem danych topograficznych sugeruje, że przyrost oceanu światowego o 2 m do roku 2190-2720 może wiązać się z dynamiką transgresji w zakresie 23,9-38,2 m/rok. W efekcie ~684 tys. osób, oraz ~3400 km2 terenu Żuław Wiślanych, może być narażone na zalanie.

Dla zachowania bezpieczeństwa powodziowego tego cennego obszaru (m.in. pod względem przyrodniczym, gospodarczym i historycznym), mając na uwadze skalę zagrożeń nieodzowne jest utrzymanie sprawnego systemu odwadniania Żuław oraz zapewnienie skutecznej ochrony przy wykorzystaniu metod inżynierii morskiej i brzegowej.

Nie ulega wątpliwości, że obecność człowieka od tysiącleci jest ściśle związana z obrzeżami kontynentów, a rekonstrukcja procesów odpowiedzialnych za kształtowanie wybrzeży i opis ich dynamiki są nieodzowne dla odpowiedzialnego planowania przestrzennego. W celu zapewnienia zrównoważonego rozwoju uprzemysłowionych wybrzeży i estuariów, wybór strategii rozwoju powinien uwzględniać zarówno potrzeby socjoekonomiczne człowieka jak i ochronę środowiska naturalnego.

W podsumowaniu konferencji (Clift i in. 2023) stwierdzono: "systemy ujść rzecznych na całym świecie, gdzie przeplątają się oddziaływania procesów naturalnych i zjawisk antropogenicznych, stanowią kluczowe obszary faz ewolucji społecznej, w których wyraźnie można zaobserwować przejście od użytkowania przez człowieka do silnej ich modyfikacji przez człowieka. W celu opracowania strategii zrównoważonego rozwoju środowiska i głębszego zrozumienia rozwoju systemu ujść rzek, niezbędne jest wyraźnie szerokie, interdyscyplinarne podejście w badaniu wzajemnych powiązań między czynnikami naturalnymi i antropogenicznymi, a kluczowe znaczenie ma zrozumienie przejścia od nieskazitelnego środowiska „w tle” do nurtu industrializacji. Oznacza to, że przedział czasowy musi obejmować holocen i antropocen, aby wykryć początek oddziaływania i modyfikacji systemów rzecznych przez ludzi. Do interdyscyplinarnej interpretacji danych i historycznej rekonstrukcji paleośrodowisk potrzebna jest ścisła współpraca między przyrodnikami, historykami i archeologami. Porównanie systemów ujść rzecznych w skali globalnej powinno następować w oparciu o standaryzowane dane, modele numeryczne i wykorzystanie sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego z uwzględnieniem koncepcji FAIR, a w analizach należy wziąć pod uwagę zarówno względy społeczno-kulturowe, ekonomiczne i ekologiczne dotyczące naturalnych zmian w środowisku jak również postrzegania ich przez rdzenną ludność, jako wartościowego źródła informacji."

Podczas konferencji dyskutowano również o zależnościach pomiędzy erozją największej wyspy rzecznej Majuli na rzece Brahmaputra w Indiach, a przetrwaniem jej różnorodności kulturowej i biologicznej. Analizowano zapisy turbulencji w osadach podmorskiej doliny Okinawy koło Taiwanu i przedstawiono sposoby ich wykorzystania do prognozowania przyszłej aktywności sejsmicznej. W oparciu o kalibrację rdzenia z Basenu Gotlandzkiego, zaprezentowano również metodę rekonstrukcji temperatury wody, w czasach, sprzed prowadzenia pomiarów. Inny rdzeń, również z basenu Gotlandzkiego posłużył, jako kandydat do wyznaczenia granicy epoki Antropocenu, zgodnie ze wskazaniami autorów przypadającej na rok 1956 ± 4 lata, wyznaczonej na głębokości 26,5 cm poniżej dna na podstawie drastycznej zmiany szeregu markerów geochemicznych.

Przedstawiono analizę zasięgów paleolinii brzegowych i zmienność morfologii paleodelty przylądka Agulhas w RPA (w Afryce), wpływu obecności wydm na dostawę osadów w strefie ujściowej oraz zależności środowiskowych i użytkowania terenu w okresie wczesnego osadnictwa. Nie zabrakło również przykładów ze strefy polarnej, w postaci wysokorozdzielczych wyników mapowania dna Zatoki Disko w zachodniej Grenlandii.

Wśród europejskich cieków omówiono rzekę Rodan we Francji, dla której zdefiniowano wpływ zdarzeń ekstremalnych (powodzi i sztormów) na funkcjonowanie ekosystemów, oraz biogeochemię osadów posztormowych jej prodelty. Następnie przybliżono zmienność gatunkową zooplanktonu w rejonie Morza Wattowego (SE części Morza Północnego u wybrzeży Holandii, Niemiec i Danii) na bodźce wywołane działalnością systemów rzecznych i morskich procesów hydrograficznych. Zaprezentowano również wyniki obrazowania podwodnego dziedzictwa kulturowego płytkowodnych obszarów przybrzeżnych Zatoki Weneckiej we Włoszech.

Tekst i ryciny: Jerzy Frydel
Zdjęcia: Piotr Maciaszek
Film: Piotr Maciaszek, Michał Zieliński

Bibliografia