Obserwacje nad odpływem wód zmarzlinowych w okolicy Calypsobyen wiecie 1986 (Spitsbergen Zachodni)

Transkrypt

1 XIV Syipozjum Polarre, Lublin 1987 Zk ład Hydrografii INoZ Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin STEFAN BARTOSZEWSKI Obserwacje nad odpływem wód zmarzlinowych w okolicy Calypsobyen wiecie 1986 (Spitsbergen Zachodni) Observations on the out flow of permafrost waters intheenvironments in Calypsobyen in summer 1986 (West Spitsbergen) WSTĘP Wody pochodzące z tajania wieloletniej zmarzliny stanowią w okresie polarnego lata główne źródło zasilania deków peryglaq'alnych, których zlewnie zajmują 41,7% powierzchni badanego obszaru. W związku z powszechnością zjawiska uznano za celowe mim niedostatku materiałów hydrometrycznych podjęcieraraejszegoopracowania. Jego celemjest poznanie samego procesu odpływu oraz próba ujęcia ilościowego OBSZAR BADAŃ Przedmiotem systematycznych obserwacji było źródło oraz ciek uchodzący do Recherchefiordu w Calypsobyen (rye. 1). Źródło reprezentuje typ wypływu charakterystyczny dla Calypsostrandy. Wypływ usytuowany jest u wylotu 70-metrowej dolinki rozcinającg żwirowo-piaszczystą terasę nad morską o wysokości m npm Głębokość wcięcia dochodzi maksymalnie do 2,5 m. Pomiary wydajności wykonywano codziennie w okresie r. metodą podstawionego naczynia Badany ciek uchodzi do imrza w odległości 350 m od bazy wyprawy UMCS. Jego zlewnia, o powierzchni 1,1 km2 obejmuje fragment masywu Bohlinryggen, system wyniesionych teras morskich oraz brzeżną partię sandru lodowca Renarda. Świadectwem dawnych kierunków odpływu wód fluwioglacjalnych są doliny o charakterze przełomowym rozcinające terasę 25 m aż do jej podstawy. Przełom najbliższy Calypsobyen, o długości 500 m, jest wykorzystywany przez badany ciek. Dłuższy z jego odcinków źródłowych bierze początek w podmokłym zagłębieniu u podstawy terasy 80 m Dolinka cieku do końca lipca była wypełniona śniegiem Drugi z odcinków źródłowych odwadnia północną część sandru lodowca Renarda! Profil hydrorretryczny zlokalizowano u wylotu przełomu na plażę. Obserwacje wodowskazowe prowadzono w okresie r. wykonując codziennie odczyty na łacie wodowskazowej. ODPŁYW W tab. 1 zestawiono wybrane wartości charakteryzujące odpływ badanq rzeki oraz wydajność źródła. W okresie sierpnia 1986 r. odpływ wyniósł ponad 39 tys. m 3, oo odpowiada warstwie odpływu 36,4 mm i odpływowi jednostkowemu 13,6 l/s - km 2. Były to wartości dużo niższe niż w są-

2 158 siednich zlewniach glacjalnych. Charakterystyczną cechą jest znaczne wyrównanie odpływu wyrażone ilorazem przepływów ekstremalnych. Łączna wydajność źródła, zasianego wyłącznie przez wody zmarzlinowe i infiltrujące opady atmosferyczne, była w sierpniu 1986 r. niższa o 1/3 w stosunku do odpływu zlewni rzecznej. Krzywa przebiegu codziennych przepływów umożliwia wyróżnienie tylko jednego wezbrania, w dniach r. (ryc. 2). Kulminacja wezbrania wystąpiła r. z jednodniowym opóźnianiem w stosunku do wysokiego 11 mm opadu deszczu. Maksymalny przepływ wyniósł 84 l/s. W ciągu 8 dni wezbrania odpłynęło m 3 wody, co odpowiada odpływowi jednostkowemu 24,5 l/s km 2 i warstwie odpływu 16,9 mm. Przebieg wezbrania był związany z aktualną sytuacją hydrologiczną w zlewni. Miąższość warstwy czynnej, określona przez głębokość występowania stropu zmarzliny, była bardzo zróżnicowana (Pękala 1986). Na zboczach Bolilinryggen, pod płatami śniegu, zmarzlinę stwierdzono na 0 cm, ale już w partiach podstokowych na 130 cm. Na fragmentach teras żwirowo-piaszczystych miąższość warstwy czynnej zmieniała się w przedziale od 20 do 120 cm, średnio wynosiła ok. 100 cm Reasumując, tylko najwyższa część zlewni miała korzystne warunki do tworzenia się spływu powierzchniowego. W pozostałej części, gdzie kilkudziesiędocentymetrowa strefa aeracji jest zbudowana z utworów łatwo przepuszczalnych istniały korzystne warunki do infiltracji wód opadowych. Wody te stanowiły główną składową wezbrania, ale aiaczący udział miały też wody ztopnienia płatów śnieżnych na co wskazywałby znaczny, kilkustopniowy spadek temperatury wody podczas przejścia kulminacji fali. Wskaźnikiem stanu retencji czynnej warstwy zmarzliny maże być przebieg wydajności źródła. Krzywa przedstawiona na tyc. 2 umożliwia wydzielenie 3 okresów. Pierwszy z nich, ze spadkową tendencją wydajności kończy się 27 lipca. W drugim etapie wzrost temperatury powietrza tajanie zmarzliny oraz infiltracja opadów powodują wzrost wydajności, aż do maksimum 0,156 l/s w dniu 4 sierpnia, czyli 3 dni później w porównaniu z ciekiemperyglacjalnym. Trzeci okres trwał do końca sierpnia. Wykres wydajności ma początkowo charakter krzywej opadania, a od 13 sierpnia krzywej wysychania. Stosując regułę Mailleta (Dębski 1970) obliczono dla tego dnia ilość wody zretencjonowanej w zlewni źródła: V = Q a" 1 gdzie: a współczynnik regresji, Q - natężenie wypływu m 3 /s. W zlewni o powierzchni 0,009 km 2 było zretencjonowane 254 m 3 wody, czyli warstwa 28,2 nim W odróżnieniu od wód lodowcowych wody zmarzlinowe nie mają dobowego rytmu odpływu. Kilkakrotnie powtarzane serie pomiarów całodobowych pozwoliły stwierdzić, że zauważone wahania mieszczą się w graniach błędu odczytu. LITERATURA Dębski K., 1970, Hydrologia, Arkady, Warszawa. Pękala K. ct al., 1986, Dynamika warstwy czynnej i cechy lodów gruntowych w rejonie Bellsundu na Spitsbergenie, Raport etapowy CPBP B9, 1986, Lublin (m-pis).

3 159 SUMMARY The process of the outflow of the permafrost waters within the second half of the polar summer 1986 was characterised on the example of a small spring and of the periglacial river mouthing to the Recherchefjorden. The occurence of discharges and the spring discharge on the background of meteorological conditions and on the state on active layer of the permafrost were described. Rye. 1. Okolice Calypsobyen: 1 - moreny, 2 - działy wodne, 3 - cieki stałe, 4 - cieki okresowe, 5 - wodowskaz, 6 - źródło, 7 - jeziora, 8 - obszary podmokłe. Ryc. 2. Przebieg dobowych sum opadu oraz średnich dobowych temperatur powietrza, przepływów i wydajności źródła w Calypsobyen w lecie 1986 r. Ryc. 1.

4 160 t ' C Ryc. 2.

5 Tab, 1. Odpływ rzeki zmarzlinowej i' wydajność źródła w Calypsobyen Rzeka Źródło 23*0? odpływ całkowity nr ,3 247,4 przepływ -średni l/s ,092 0,092 przepływ тех l/s 84 0,156 przepływ min l/s 8 ; 0,032 Grr.ax : Gmin- 10,5 4,9 o odpływ jednostkowy śr» 1/s.km c 13,6 13,6 10,2 10,2 n oąplyw jednostkow 1 76,4 17,3 / max 1/s.km odpływ jednostkowy min 1/s.km 1-7,3 3,6 wskaźnik odpływa' ram 47,0 36,4 37,0 24,6 1