Spływy gruzowe w północnej części Karkonoszy

Transkrypt

1 PARZÓCH K., MIGOń P., SZYMANOWSKI R. & GąSIOREK M. 2007: Spłyvy gruzowe w północnej części Karkonoszy. In: ŠTURSA J. & KNAPIK R. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., říjen 2006, Svoboda n. Úpou. Opera Corcontica, 44/1: Spływy gruzowe w północnej części Karkonoszy Debris flows in the northern part of the Giant Mountains Krzysztof Parzóch, Piotr Migoń, Roman Szymanowski & Monika Gąsiorek Instytut Geografii i Rozwoju Regionalnego, Uniwersytet Wrocławski, pl. Uniwersytecki 1, Wrocław, PL, parzoch@geom.uni.wroc.pl, migon@geogr.uni.wroc.pl Szczegółowe kartowanie geomorfologiczne w północnej (polskiej) części Karkonoszy wykazało obecność zespołów form rzeźby pozostawionych przez 70 spływów gruzowych różnego wieku. Zdecydowana większość spływów miała miejsce w kotłach polodowcowych, w szczególności w Kotle Łomniczki i Kotle Małego Stawu. Najdłuższe spływy pokonywały drogę ponad 400 m i przekraczały górną granicę lasu. Czynnikiem wywołującym spływy są opady o bardzo dużej wydajności zdarzające się głównie w sezonie letnim. Detailed geomorphological mapping in the northern (Polish) part of the Giant Mountains revealed landform assemblages le by 70 debris flows of various ages. e majority of flows occurred within the former glacial cirques, particularly in the Łomniczka Cirque and the Mały Staw Cirque. e longest flow tracks exceeded 400 m and terminated within the forest belt. Debris flows are triggered by high intensity rainfall events which occur mainly in the summer season. Słowa kluczowe: spływy gruzowe, geomorfologia, zdarzenia ekstremalne, Karkonosze Keywords: debris flow, geomorphology, extreme events, the Giant Mts. WSTĘP Spływy gruzowe (mury) są jednym z ważniejszych składników współczesnego systemu denudacyjnego Karkonoszy (CZERWIńSKI 1985, BIEROńSKI & al. 1992). W trakcie spływów przemieszczaniu w dół stoku ulegają znaczne objętości zwietrzeliny, powstają nowe formy erozyjne i akumulacyjne, a uszkodzeniu lub zniszczeniu ulegają znajdujące się na drodze spływu zbiorowiska roślinne. Spływy były rejestrowane w Karkonoszach od końca XIX w., a w historii upamiętniły się lata, w których ich liczba była szczególnie wysoka, a obszar nimi objęty znaczny (m. in. 1882, 1897, 1994 i 1997). Stopień rozpoznania skali zjawiska w Karkonoszach pozostawał bardzo nierównomierny. Spływy i formy przez nie pozostawione zostały szczegółowo zinwentaryzowane i opisane z południowej (czeskiej) strony masywu, tak że możliwa była ich zbiorcza charakterystyka (PILOUS 1973, 1975, 1977). Opracowanie to uwzględnia stan na połowę lat 70. XX w., niemniej pozostaje niezastąpionym źródłem informacji. Dla strony północnej (polskiej) brak było analogicznego opracowania, a opisano jedynie pojedyncze formy i wydarzenia (CZERWIńSKI 1967, DUNAJSKI 2002, 81

2 PARZÓCH & DUNAJSKI 1998, SZYMANOWSKI 2004). Szczegółowe kartowanie geomorfologiczne prowadzone w latach pozwoliło na identyfikację form pozostawionych przez spływy różnego wieku, ich charakterystykę morfometryczną i uzyskanie w miarę kompletnego obrazu skali występowania spływów w polskich Karkonoszach. Celem artykułu jest przedstawienie wyników tych badań i dostarczenie materiału porównawczego, komplementarnego do opracowań V. Pilousa, choć zaprezentowanego na znacznie niższym poziomie szczegółowości. WYSTĘPOWANIE SPŁYWÓW GRUZOWYCH W polskich Karkonoszach odnaleziono ślady łącznie 70 form powstałych w efekcie spływów gruzowych. Występują one przede wszystkim w obrębie kotłów polodowcowych. Pojedyncze spływy odnotowano na stromych stokach w górnych partiach grzbietów i na zboczach niektórych dolin. Największe zgrupowanie szlaków spływowych (27) znajduje się w górnej części zlewni Łomniczki, zajmując strome ściany Kotła Łomniczki i zbocza górnej części doliny. Spływy gruzowe w Kotle Łomniczki (Ryc. 1.) występują w dwóch miejscach: na stokach Kopy (16) i na ścianach kotła o wystawie północnej (7). Spływy gruzowe na stokach Kopy z reguły przekraczały górną granicę lasu lub nawet były inicjowane poniżej niej, w piętrze leśnym. W większości przypadków ruch mas skalnych kończył się powyżej koryta Łomniczki, a do transportu fluwialnego włączana była jedynie część materiału, która docierała do koryta dzięki przepłukiwaniu przez wody stokowe form akumulacyjnych spływów. 82 Ryc. 1. Rozmieszczenie spływów gruzowych w Kotle Łomniczki. Poziomice co 50 m. Objaśnienia: 1 wychodnie skalne, 2 przebieg górnej granicy lasu, 3 spływy gruzowe o znanym przebiegu, 4 przypuszczalny przebieg szlak spływowego, 5 spływy znanego wieku, 6 szlaki turystyczne, 7 budynki. Fig. 1. Distribution of debris flow tracks in the Łomniczka Cirque. 1 rock slopes, 2 timberline, 3 known tracks of debris flows, 4 suspected tracks of debris flows, 5 debris flows tracks of known age, 6 tourist trails, 7 buildings. Contour lines every 50 m.

3 Cztery spływy gruzowe odnotowano także na zboczach doliny Łomniczki, ok. 250 m poniżej schroniska Nad Łomniczką. Spływy te inicjowane były tuż poniżej krawędzi holoceńskiego rozcięcia doliny i docierały do koryta potoku. Drugim pod względem liczby spływów kotłem w polskich Karkonoszach jest Kocioł Małego Stawu (Ryc. 2A). Występuje tam 16 szlaków spływowych, które zajmują południowo-wschodnie stoki Kotła. Początki wszystkich torów spływowych znajdują się na zbliżonej wysokości m n.p.m., tuż poniżej krawędzi kotła podcinającego zrównanie wierzchowinowe Równi pod Śnieżką. Spływy kończyły się na dnie kotła, w przewadze na wysokościach m n.p.m., nie osiągając zbiornika wodnego. W Kotle Wielkiego Stawu (Ryc. 2B) zanotowano 10 spływów gruzowych, przy czym większość z nich zgrupowana jest w zachodniej części kotła. Strefy źródłowe spływów zlokalizowane są m poniżej krawędzi Kotła. Znamienną cechą spływów gruzowych w Kotle Wielkiego Stawu, odróżniającą je od spływów w pozostałych częściach Karkonoszy, jest brak na stokach stożków torencjalnych, bowiem materiał niesiony przez spływy trafia bezpośrednio do zbiornika wodnego. W Czarnym Kotle Jagniątkowskim występują dwa tory spływów gruzowych, z których jeden pochodzi z 1997 roku (Ryc. 3A). W środkowej i dolnej części tory obu spływów pokrywają się. Spływy zainicjowane były poniżej krawędzi Kotła, na wysokości m n.p.m. i w trakcie ruchu wykorzystywały erozyjne obniżenie cieków, współtworzących poniżej potok Wrzosówka. Spływy w Czarnym Kotle nie osiągają górnej granicy lasu, która w obrębie Kotła ulega znacznemu obniżeniu. Ryc. 2. Rozmieszczenie spływów gruzowych w Kotłach Małego (A) i Wielkiego Stawu (B). Objaśnienia jak na Ryc. 1. Poziomice co 25 m. Fig. 2. Distribution of debris flow tracks in the Wielki Staw (A) and Mały Staw Cirques. Explanations as on Fig. 1. Contour lines every 25 m. 83

4 W Wielkim i Małym Śnieżnym Kotle zinwentaryzowano łącznie 11 szlaków spływów gruzowych, przy czym większość z nich znajduje się w Wielkim Kotle (Ryc. 3B). Spływy występujące w Śnieżnych Kotłach są inicjowane w żlebach, gdzie następuje koncentracja mas wody i gdzie gromadzi się materiał z wietrzejących ścian skalnych. Morfologiczne skutki spływów w rzeźbie obserwować można natomiast przede wszystkim na powierzchni stożków usypiskowych w postaci niezbyt głębokich rynien korazyjnych i wałów bocznych. Powtarzające się spływy i wysoka aktywność procesów rzeźbotwórczych w obrębie ścian skalnych i na stożkach usypiskowych powodują, że morfologia niektórych form pozostawionych przez spływy ulega zatarciu i nierzadko trudno ustalić jednoznacznie przebieg niektórych torów spływowych. Poza kotłami polodowcowymi spływy gruzowe w polskiej części Karkonoszy występują pojedynczo w kilku innych miejscach: w dolinie Srebrnego Potoku, Białym Jarze, na stokach Kowarskiego Grzbietu i Lasockiego Grzbietu. Najbardziej znanym, głównie z uwagi na wejście stożka torencjalnego na szlak turystyczny, jest spływ gruzowy w Białym Jarze (PARZÓCH & DUNAJSKI 2002). Do spływu w Białym Jarze doszło w lipcu 1997 roku wskutek skoncentrowania wód kilku cieków okresowych i stałych oraz zwiększonego spływu stokowego w niszy źródliskowej. We wschodniej części Karkonoszy zanotowano dwa spływy, które powstały w obrębie skał metamorficznych. Pierwszy ze spływów zainicjowany został w centralnej części Kowarskiego Grzbietu, na wysokości 1185 m n.p.m. Blisko 20 m niżej znajduje się strefa źródłowa spływu, który miał miejsce w 2001 roku na stokach Lasockiego Grzbietu. W obu przypadkach spływy miały miejsce w środowisku leśnym. Ryc. 3. Rozmieszczenie spływów gruzowych w Czarnym Kotle Jagniątkowskim (A) i w Śnieżnych Kotłach (B). Objaśnienia jak na Ryc. 1. Fig. 3. Distribution of debris flow tracks in the Czarny Kocioł Cirque (A) and the Śnieżne Kotly Cirques (B). Explanations like on Fig. 1. Contour lines every 25 m. ZBIORCZA CHARAKTERYSTYKA SPŁYWÓW GRUZOWYCH NA PÓŁNOCNYCH STOKACH KARKONOSZY Cechy morfometryczne form będących efektem spływów gruzowych zależą w dużym stopniu od wieku spływu. Wynika to z ciągłej aktywności procesów rzeźbotwórczych, które prowadzą do zacierania granic morfologicznych, wypełniania obniżeń i niszczenia form wypukłych. 84

5 Długość spływów w polskiej części Karkonoszy jest znacznie zróżnicowana i waha się od 30 m do 500 m. Średnia długość wszystkich spływów wynosi ok. 200 m, a blisko 46 % spływów przekracza tę wartość (Ryc. 4A). Najdłuższe spływy notowane są w Czarnym Kotle Jagniątkowskim i w Kotle Łomniczki. Rozkład długości torów spływowych jest najbardziej równomierny w Kotle Małego Stawu, gdzie na 16 torów spływowych zaledwie jeden jest krótszy niż 200 m. Dane dotyczące długości spływów nie są jednak pełne, bowiem istnieją poważne trudności w szacowaniu długości ich torów w Wielkim Śnieżnym Kotle. Pewne są tam tylko długości odcinków spływów znajdujące się na powierzchni stożków usypiskowych. Spływy rozpoczynają się najczęściej na wysokościach m n.p.m., tj. nieco poniżej krawędzi kotłów podcinających zrównanie wierzchowinowe Karkonoszy (Ryc. 4B). Największe zróżnicowanie wysokości stref inicjalnych spływów występuje w rejonie Kotła i doliny Łomniczki ( m n.p.m.). Ryc. 4. Długość (A) i położenie wysokościowe (B) szlaków spływów gruzowych w polskiej części Karkonoszy. KG Kowarski Grzbiet, LG Lasocki Grzbiet, BJ Biały Jar, DL dolina Łomniczki. Fig. 4. Length (A) and altitude range (B) of debris flow tracks in the Polish part of the Giant Mts. 85

6 Powierzchnia zajmowana przez tory spływów na terenie polskich Karkonoszy wynosi około 12 ha. Z pewnością jest to wartość zaniżona, bowiem nierzadko trudno szacować podstawowe parametry morfometryczne, takie jak długość toru spływu, który bywa zatarty przez późniejsze procesy morfogenetyczne i zarastanie. W obrębie torów spływowych wyróżnia się trzy wyraźne strefy: źródłową, transportową i akumulacyjną, choć nie muszą one wszystkie występować na szlaku każdego spływu. Strefa źródłowa jest najczęściej powierzchnią zsuwu zwietrzelinowego, od którego rozpoczyna się ruch mas skalnych. Jedynie w przypadku Wielkiego Śnieżnego Kotła strefy źródłowe zlokalizowane są w żlebach. Strefy zsuwów, często całkowicie usuwających pokrywę zwietrzelinową, mają zróżnicowane rozmiary, osiągając kilkadziesiąt metrów długości i do kilkunastu metrów szerokości. Nachylenie powierzchni, na której inicjowany jest ruch materiału skalnego wynosi w przypadku północnych stoków Karkonoszy o. W strefie transportowej dominującą formą są rynny korazyjne wycinane w luźnych pokrywach stokowych, do głębokości maksymalnie 11 m, najczęściej jednak rozcięcie nie przekracza 1 2 m. Ich szerokość waha się w granicach 3 15 m, a w przypadku gdy łączyły się spływy zainicjowane w kilku strefach źródłowych wielkość ta osiąga nawet 20 m. Strefa transportowa przechodzi najczęściej płynnie w akumulacyjną, gdy zaczynają formować się wały boczne (levee), zbudowane z materiału niesionego przez spływ. Wały osiągają wysokości od 0,5 do 5,5 m (maksymalnie 7 m), najczęściej jednak, szczególnie w Kotłach Wielkiego Stawu i Śnieżnych, nie przekraczają 1 m. Ostatecznie materiał skalny spływów deponowany jest w miejscach o zmniejszającym się spadku, rzędu kilku i kilkunastu stopni, często formując stożki torencjalne. Takie strefy akumulacyjne mają rozmiary sięgające kilkudziesięciu metrów, przykładowo jeden ze spływów w Kotle Małego Stawu utworzył stożek o długości ok. 40 m, szerokości 25 m i miąższości 3 4 m. WIEK I WARUNKI WYSTĘPOWANIA Spływy gruzowe w północnej części Karkonoszy występują wybitnie epizodycznie. W ostatniej dekadzie ( ) rejestrowano je głównie w lipcu 1997 r., gdy towarzyszyły kilkudniowym opadom o wyjątkowym natężeniu (MIGOń & al. 2002, PARZÓCH & DUNAJSKI 2002), a pojedyncze zdarzenia także w 2001 i 2002 r. 1 We wcześniejszym okresie kilka spływów o znacznej długości wystąpiło w Kotle Łomniczki: w 1964 r. (CZERWIńSKI 1967), a następnie w 1994 r. (PARZÓCH & DUNAJSKI 2002). Łącznie, jedynie 13 z 70 spływów zapisanych w formach rzeźby ma znany wiek, natomiast pozostałe są starsze i pochodzą zapewne z XVIII XIX w., w tym z 1897 r., kiedy to w Karkonoszach spływy gruzowe wystąpiły na wielką skalę (PILOUS 1977). Przykładowo, na pochodzącej z początków XX w. fotografii Kotła Wielkiego Stawu widocznych jest kilka torów spływów, a na starej pocztówce Kotła Małego Stawu z tego samego okresu widoczne są liczne, świeże rynny spływowe na południowym zboczu, podcinającym Równię pod Śnieżką ( ). Dzisiaj formy te, choć nadal widoczne (Ryc. 2A), są już jednak mocno zatarte. Bezpośrednią przyczyną spływów gruzowych są opady o znacznej wydajności dobowej, przekraczającej 100 mm, ale nie jest to warunek wystarczający. W najnowszej historii odnotowano liczne epizody opadów o tak znacznej wysokości (OTOP 2004), którym jednakże nie towarzyszyło uruchomienie spływów. Kluczowe znaczenie ma intensywność opadów w krótkim czasie i wydaje się, że musi ona wynosić przynajmniej 10 mm w ciągu godziny (a zapewne znacznie więcej), aby 1 W artykule nie uwzględniono spływów wywołanych przez ulewne opady w sierpniu 2006 r., które są dopiero przedmiotem dokładnego opracowania. 86

7 nastąpiło upłynnienie pokrywy stokowej (MIGOń & al. 2002). Ważnym czynnikiem jest też wielkość opadu w dłuższym okresie poprzedzającym, który może doprowadzić do niemal całkowitej saturacji gruntu. Taka właśnie sytuacja miała miejsce w 1897 r., gdy opady trwały z niewielkimi przerwami od 23 VII i dopiero oberwanie chmury w nocy z 29 na 30 VII przyniosło powódź w dolinach górskich i Kotlinie Jeleniogórskiej (CZERWIńSKI 1991) oraz uruchomienie licznych spływów w wyższych partiach Karkonoszy. Drugim, obok czynnika meteorologicznego, warunkiem wystąpienia spływów gruzowych jest odpowiednio duża grubość pokrywy zwietrzelinowej, która może ulec upłynnieniu. Sporadyczne inicjowanie spływów w tych samych partiach stoku wskazuje, że okres niezbędny do odtworzenia pokryw o wystarczającej grubości zapewne znacznie przekracza 100 lat. Przykładowo, po masowym uruchamianiu spływów pod koniec XIX w. kolejne epizody opadowe o znacznym natężeniu w latach 1903 i 1926 (CZERWIńSKI 1991) nie spowodowały analogicznych przekształceń rzeźby stoków. ZAKOŃCZENIE W trakcie szczegółowych badań terenowych wykazano, że na północnych stokach Karkonoszy spływy gruzowe występowały znacznie częściej, niż sugerowały to dotychczas publikowane prace. Ogółem udokumentowano zespoły form pozostawione przez 70 spływów różnego wieku, z których najstarsze miały zapewne miejsce w XVIII-XIX w. Można sądzić, że wartość ta jest zaniżona, gdyż poszczególne tory spływowe bywają wielokrotnie wykorzystywane, a rzeźba strefy oderwania w pierwszej kolejności ulega zatarciu. Miejscami predysponowanymi do powstawania spływów są przede wszystkim strome zbocza kotłów polodowcowych, gdzie odnotowano ponad 80% znanych przypadków. W przeciwieństwie do sytuacji po południowej (czeskiej) stronie gór, spływy ze zboczy dolin rzecznych są rzadkie i na ogół nie osiągają większych rozmiarów. Czynnikiem wywołującym przemieszczenia zwietrzeliny są opady o znacznym natężeniu dobowym i godzinowym, ale równie ważna jest dostępność materiału, który może być wprawiany w ruch. Spływy należą do kategorii procesów rzeźbotwórczych o niskiej częstotliwości występowania, ale wpływają znacząco na przekształcenia środowiska stoków karkonoskich. SUMMARY Detailed geomorphological mapping has revealed that debris flows in the northern part of the Giant Mountains were much more frequent than the published literature might have suggested. Erosional and depositional landforms belonging to 70 flows have been identified, mainly in the glacial cirques. e cirque of Łomniczka in the eastern part of the massif hosts the largest number of flows (27), including some of the longest, exceeding 400 m long. A similarly large concentration occurs in the Mały Staw Cirque. e vast majority of flows has been initiated above the timberline, although a few were powerful enough to cross the upper forest boundary and continue within the montane forest belt. e total area reshaped by debris flows is 12 ha. Debris flows are of various ages and occur sporadically, being triggered by heavy rainfall of high hourly intensity. e last episodes of massive mobilization of debris flows date back to July 1997 and September However, most flow tracks appear to predate the 20 th century and the return period of flows at any particular location is low. 87

8 LITERATURA BIEROńSKI J., CHMAL H., CZERWIńSKI J., KLEMENTOWSKI J. & TRACZYK A. 1992: Współczesna denudacja w górskich zlewniach Karkonoszy. Prace Geograficzne IGiPZ PAN, 155: CZERWIńSKI J. 1967: Osuwisko w dolinie Łomniczki w Karkonoszach. Opera Corcontica, 4: CZERWIńSKI J. 1985: Główne rysy rzeźby i rozwój geomorfologiczny. In: JAHN A. (red.), Karkonosze polskie, Ossolineum, Wrocław: CZERWIńSKI J. 1991: Powodzie w rejonie Karkonoszy od XV w. do czasów współczesnych. Acta Universitatis Wratislaviensis, 1237, Prace Instytutu Geograficznego, A6 : DUNAJSKI A. 1998: Sukcesja roślinności na lawinisku potoku błotno-kamienistego w dolinie Łomniczki w Karkonoszach stan zaawansowania procesu po trzech latach. Acta Universitatis Wratislaviensis, 2090, Prace Botaniczne, 77: OTOP I. 2004: Maksymalne dobowe opady atmosferyczne w Karkonoszach w drugiej połowie XX wieku. In: Štursa J., Mazurski K.R., Pałucki A. & Potocka J. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sbor. Mez. Věd. Konf., listopad 2003, Szklarska Poręba. Opera Corcontica, 41/1: MIGOń P., HRÁDEK M. & PARZÓCH K. 2002: Extreme geomorphic events in the Sudetes Mountains and their long-term impact. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 36: PARZÓCH K. & DUNAJSKI A. 2002: Katastrofalne ruchy masowe w Karkonoskim Parku Narodowym zawiązane z nadmiernymi opadami. In: DENISIUK Z. (red.), Strategia zachowania różnorodności biologicznej i krajobrazowej obszarów przyrodniczo cennych dotkniętych klęską powodzi, Instytut Ochrony Przyrody PAN: PILOUS V. 1973: Strukturní mury v Krkonoších I. část. Opera Corcontica, 10: PILOUS V. 1975: Strukturní mury v Krkonoších II. část. Opera Corcontica, 12: PILOUS V. 1977: Strukturní mury v Krkonoších III. část. Opera Corcontica, 14: SZYMANOWSKI R. 2004: Spływy gruzowo-błotne w Kotle Łomniczki. Przyroda Sudetów Zachodnich, 7: