Z Badań nad Wpływem Antropopresji na Środowisko. T. 18

(1)

(2)

(3)

WYDZIAŁ NAUK O ZIEMI UNIWERSYTETU ŚLĄSKIEGO

Z BADAŃ NAD WPŁYWEM ANTROPOPRESJI NA ŚRODOWISKO

Tom 18

Pod redakcją Roberta Machowskiego

SOSNOWIEC 2017

(4)

Mariusz RZĘTAŁA (Uniwersytet Śląski, Katowice) – przewodniczący

Robert MACHOWSKI (Uniwersytet Śląski, Katowice) – zastępca przewodniczącego Członkowie

Inna ALESZINA (Instytut Geografii im. W.B. Soczawy SO RAN, Irkuck) – redaktor językowy Victoria BABICHEVA (Instytut Skorupy Ziemskiej SO RAN, Irkuck) – redaktor językowy Marta CHMIELEWSKA (Uniwersytet Śląski, Katowice) – redaktor statystyczny

Damian CHMURA (ATH, Bielsko-Biała) – redaktor tematyczny

Robert KRZYSZTOFIK (Uniwersytet Śląski, Katowice) – redaktor tematyczny

Justyna DAMSKA (Studenckie Koło Naukowe Geografów Uniwersytetu Śląskiego, Katowice) Tadeusz MOLENDA (Uniwersytet Śląski, Katowice) – redaktor tematyczny

Martyna A. RZĘTAŁA (Uniwersytet Śląski, Katowice) – redaktor tematyczny Jan M. WAGA (Uniwersytet Śląski, Katowice) – redaktor tematyczny

Przesłane teksty są recenzowane przez 2 ekspertów (peer review), a po ich akceptacji artykuł będzie opublikowany. Procedura trwa do 30 dni od daty złożenia maszynopisu.

RECENZENCI

Zuzanna BIELEC-BĄKOWSKA, Marta CHMIELEWSKA, Renata DULIAS, Irina GAŁUSKIN, Ireneusz MALIK, Włodzimierz MARSZELEWSKI, Mariusz RZĘTAŁA, Andrzej TYC, Artur WIDAWSKI

Fotografie na okładce (M. Rzętała):

1. Nad Zatoką Gdańską 2. W Parku Śląskim w Chorzowie 3. W Parku Róż w Chorzowie

Wydawca:

Wydział Nauk o Ziemi UŚ ul. Będzińska 60 41-200 Sosnowiec

Studenckie Koło Naukowe Geografów UŚ ul. Będzińska 60

41-200 Sosnowiec

Przygotowanie i druk tomu sfinansowano ze środków

Wydziału Nauk o Ziemi UŚ w Sosnowcu i Studenckiego Koła Naukowego Geografów UŚ w Sosnowcu.

ISSN 1895-6785 ISSN 1895-6777

Druk i oprawa:

„TOTEM.COM.PL Sp. z o.o.” Sp.K.

ul. Jacewska 89, 88-100 Inowrocław Nakład 200 egz.

(5)

str.

WPROWADZENIE ... ⁵

ARTYKUŁY I KOMUNIKATY

Wojciech MIROŃCZUK: Częstość występowania burz na wybranych stacjach polskiej części Karpat

w latach 2000-2014 ... 9 Katarzyna NOWAK: Minerały „fumarol” hałdy w Pszowie ... 23 Daria PILICH: Ukształtowanie stożka napływowego Wisły na przedpolu Karpat ... 30 Paweł RUTKIEWICZ: Wykorzystanie danych LIDAR w badaniach zmiany rzeźby terenu,

wynikających z działalności dawnych kopalń rud żelaza ... 40 Jakub WIECZOREK, Adam CHOIŃSKI, Mariusz PTAK: Wpływ antropopresji na zmiany zasięgu

jeziora Wielimie (Pojezierze Pomorskie) ... 48 Dariusz ZAJĄCZKOWSKI: Temperatury ekstremalne w Sosnowcu w latach 2000-2016 ... 56 PRELEKCJE

Krystian GAWROŃSKI: Energiewende – zmiany w niemieckiej energetyce ... 73 SESJE TERENOWE

Małgorzata PAŚNIK: Wybrane atrakcje turystyczne Austrii – propozycja wyjazdu popularno-naukowego ... 81

SPRAWOZDANIA

Agnieszka BARNAŚ, Dominika BAŁDYS, Justyna DAMSKA, Monika FRANEK, Krystian GAWROŃSKI:

Sprawozdanie z kongresów EGEA 2017 ... 87 Justyna DAMSKA, Monika FRANEK:Sprawozdanie z Pre Annual Congress Which way to AC

organizowanego przez EGEA Katowice... 97 Justyna DAMSKA, Monika FRANEK, Dominika BAŁDYS, Emilia JENDRYCZKO: Sprawozdanie z działalności Studenckiego Koła Naukowego Geografów Uniwersytetu Śląskiego w roku akademickim 2016/2017 ... 101 Spis treści poprzednich tomów czasopisma

pt. „Z badań nad wpływem antropopresji na środowisko” ... 109 Uwagi dla Autorów przygotowujących pracę do publikacji

w czasopiśmie pt. „Z badań nad wpływem antropopresji na środowisko” ... 124

(6)

(7)

Wprowadzenie

Czasopismo pt. „Z badań nad wpływem antropopresji na środowisko” jest publikacją redagowaną przez Studenckie Koło Naukowe Geografów Uniwersytetu Śląskiego. Są w nim zamieszczane teksty autorstwa członków tej organizacji oraz osób z nią współpracujących w ramach krajowych i międzynarodowych programów badawczych. Zakres tematyczny opracowania umożliwia publikację tekstów klasyfikowanych na cztery odrębne grupy tematyczne:

artykuły i komunikaty (jako oryginalne opracowania naukowe), prelekcje (stanowiące skrót wy- stąpień o charakterze naukowym i popularnonaukowym), sesje terenowe (służące upowszech- nianiu szeroko rozumianej problematyki regionalnej) oraz sprawozdania podejmujące zagad- nienia z zakresu działalności i funkcjonowania Studenckiego Koła Naukowego Geografów Uniwersytetu Śląskiego.

Osiemnasty tom czasopisma pt. „Z badań nad wpływem antropopresji na środowisko”

jest następnym z serii prac świadczących o dużym zainteresowaniu działaniami podejmowa- nymi przez SKNG UŚ, a jednocześnie doskonałą okazją do przekazania kilku uwag na temat historii koła. W 2017 roku minęło 43 lata od ukonstytuowania się w ówczesnym Instytucie Geo- grafii, Studenckiego Koła Naukowego Geografów Uniwersytetu Śląskiego. Od tego momentu SKNG UŚ przeżywało różne okresy swojej działalności, zaznaczając się przy tym na trwale w europejskim oraz ogólnopolskim ruchu naukowym geografów, jak i środowisku akademickim Uniwersytetu Śląskiego.

Tradycyjnie uznawana za najważniejszy nurt działalności SKNG UŚ jest aktywność naukowa. Z jednej strony, nie bez znaczenia pozostaje fakt, iż to właśnie aktywność na polu nauki jest czynnikiem w głównej mierze przyczyniającym się do generowania środków finan- sowych niezbędnych w dalszej działalności. Z drugiej natomiast strony, daje się zauważyć coraz szersze zainteresowanie studentów naukową działalnością Koła, bowiem ta daje moż- liwość pierwszych doświadczeń konferencyjnych oraz stwarza potencjalne warunki do publikacji własnych dokonań. Uczestnictwo w pracach naukowych realizowanych pod egidą SKNG UŚ znajduje odzwierciedlenie w rozmowach kwalifikacyjnych na studia magisterskie uzupełniające, studia doktoranckie, a nawet w rozmowach z przyszłym pracodawcą. Z tych chociażby względów działalność naukowa i popularyzatorsko-turystyczna jest szczególnie promowana w organizacji stawiającej sobie w tym względzie statutowe cele. Świadectwem tego zaangażowania są przedsięwzięcia o charakterze naukowym bądź naukowo-badawczym, które dotyczą szerokiego spektrum zainteresowań z zakresu geografii fizycznej oraz geografii społeczno-ekonomicznej. Przykładem tego jest wiele spotkań naukowych o ogólnopolskim charakterze (np. Zjazdy Studenckich Kół Naukowych Geografów) zorganizowanych przez Koło. Członkowie SKNG UŚ są czynnymi uczestnikami licznych konferencji krajowych, jak i zagranicznych, zdobywając nagrody i wyróżnienia za aktywność i merytoryczne zaanga- żowanie. Podkreślenia wymaga udział przedstawicieli SKNG UŚ w prestiżowych międzyna-

(8)

Sankt Petersburg, Dijon (Francja), Essu Mois (Estonia), Berlin, Baarlo (Holandia), Milopota- mos (Grecja), Moskwa i ostatnio w Murighiol (Rumunia), Melchtal (Szwajcaria) oraz Hartví- kovice i Ostrawa. Członkowie SKNG UŚ czynnie angażują się również w funkcjonowanie stowarzyszenia na szczeblu międzynarodowym poprzez aktywność w Regional Team of East oraz komitetach – WebAdmins i Scientific Commity. Koło było również organizatorem międzynarodowego seminarium, które odbyło się w 2016 r. Pławniowicach. Na uwagę za- sługuje również organizacja wielotygodniowych obozów naukowo-badawczych poza grani- cami naszego kraju np. w: Bułgarii, Danii, Chorwacji, Rosji, Mongolii, Chinach. Efektami tych przedsięwzięć są liczne prace naukowe i sprawozdania publikowane w czasopismach.

W ramach działań popularyzatorskich Koło jest zaangażowane w organizację licznych wyjazdów naukowo-poznawczych zarówno krajowych (np. Sudety, Karpaty, Pojezierze Mazurskie, Niecka Nidziańska), jak i zagranicznych (np. Skandynawia, Chorwacja, Czechy, Słowacja, Ukraina). Inne przykłady dotyczą prelekcji i wykładów wygłaszanych w siedzibie WNoZ UŚ i licznych szkołach, organizacji tradycyjnych „Balów Geografa”, spotkań andrzej- kowych dla studentów, spotkań wigilijnych członków Koła z pracownikami WNoZ UŚ. W tego typu działalności szczególnie ważne wydają się prelekcje i wykłady, podczas których młodzi geografowie walczą o zmianę stereotypowego postrzegania geografii jako nauki ogranicza- jącej się do znajomości atlasu. Wydaje się, że zmiana tego wizerunku w odbiorze społecz- nym jest kluczem do właściwego pojmowania geografii jako nauki o systemie środowiska, jego poszczególnych komponentach oraz sferze życia i działalności człowieka. W czasie tego typu spotkań w dyskusjach wyłania się klarowna sylwetka geografa jako niezastąpione- go nauczyciela tego przedmiotu, kompetentnego urzędnika różnego szczebla instytucji ad- ministracji państwowej i samorządowej oraz wysoko kwalifikowanego pracownika placówek o charakterze usługowym np. firm turystycznych.

Przekazując na Państwa ręce niniejsze opracowanie życzymy, aby stało się ono nie tylko miłą lekturą, dostarczającą pozytywnych doznań naukowych, lecz również stanowiło źródło wiedzy przydatne w czasie studiów i przyszłej pracy zawodowej. Zachęcamy tym samym do włączenia się w poszukiwanie nowych rozwiązań wydawniczych poprzez realiza- cję własnych planów badawczych w ramach statutowych działań podejmowanych przez SKNG UŚ, co będzie kolejnym dowodem na aktywność studenckiego ruchu naukowego geografów i konsolidację środowiska akademickiego.

Prezes SKNG UŚ Justyna Damska Opiekun naukowy SKNG UŚ Mariusz Rzętała

(9)

ARTYKUŁY I KOMUNIKATY

(10)

(11)

Wojciech MIROŃCZUK

Studenckie Koło Naukowe Geografów, Uniwersytet Śląski Sosnowiec

CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA BURZ NA WYBRANYCH STACJACH

POLSKIEJ CZĘŚCI KARPAT W LATACH 2000-2014

WSTĘP

Burze są jednym z najbardziej dynamicznych zjawisk zachodzących w atmosferze.

Spektakularność ich przebiegu oraz mnogość towarzyszących im zjawisk fascynuje człowieka od zarania dziejów. Już w cywilizacjach starożytnych burze przypisywano bogom, a wyłado- wania atmosferyczne interpretowano jako wyraz ich gniewu. Znamiennym śladem tych wie- rzeń, jest przykład nazwy czwartego dnia tygodnia w kilku językach europejskich. Torsday w języku duńskim oznacza dzień Thora, jednego z bogów mitologii nordyckiej mającego władzę na piorunami. Donnerstag w języku niemieckim to dzień grzmotu, a giovedi wyra- ża po włosku dzień Jowisza, boga posługującego się błyskawicami (Kolendowicz, 2005).

Mimo, że czas ich trwania jest relatywnie krótki, to ich przebieg oraz zjawiska im towarzyszące niejednokrotnie niosą za sobą katastrofalne skutki w postaci opadów nawalnych, groźnych wyładowań elektrycznych czy opadów gradu i porywistego wiatru.

W świetle tej wiedzy burzę możemy zaliczyć do zjawisk niebezpiecznych, a czasem nawet zjawisk ekstremalnych. Stanowią one poważne zagrożenie dla ruchu lotniczego, oraz po- wodują utrudnienia i zakłócenia w przesyłaniu energii. Mogą także towarzyszyć powodziom i sparaliżować życie w miastach (Bielec-Bąkowska, 2002).

Zjawisko burzy było tematem badawczym podejmowanym przez licznych autorów.

Jednym z pierwszych opracowań dotyczących burz w Polsce, a ściślej odnoszące się do obszaru polskich Karpat jest praca S. Staszica (1815), w której burze traktowane są jako istotny element wpływający na specyfikę środowiska górskiego. W pierwszej połowie XX w. po- wstaje coraz więcej publikacji, odnoszących się zjawisk towarzyszących aktywności burzowej (w szczególności są to opisane przypadki groźnych gradobić) oraz prace dotyczące ogólnej charakterystyki zjawiska w Polsce (Wiszniewski, 1949). Problematyka zmienności występo- wania burzy w oparciu o długie ciągi obserwacyjne, była podejmowana przez M. Stopę-Bory- czkę (1965), Z. Bielec-Bąkowska (2000, 2002, 2013) i L. Kolendowicz (2005). Autorami, którzy skupiają się na zjawisku burzy pod względem procesów fizycznych prowadzących do jej powstania, wieloletniej zmienności występowania i przebiegu rocznego oraz warunków fizjograficznych i meteorologicznych, a także wpływu cyrkulacji atmosferycznej na mechanizm jej tworzenia są: Z. Bielec-Bąkowska (2002), L. Kolendowicz (1998, 2005) oraz M. Sto- pa-Boryczka (1965). Publikacje Z. Bielec-Bąkowskiej (2000, 2002, 2013) skupiają się wokół zróżnicowania przestrzennego i zmienności wieloletniej występowania burz w Polsce oraz w niewielkim stopniu na korelacji warunków cyrkulacyjnych z występowaniem burzy. L. Ko-

(12)

lendowicz (1998, 2005) w swoich pracach skoncentrował się na typach sytuacji synoptycznej towarzyszących występowaniu burz, a w szczególności zależności ich występowania od aktu- alnej cyrkulacji atmosferycznej oraz temperatury i wilgotności powietrza.

Pionierem kompleksowych opracowań dotyczących tematyki burz była M. Stopa-Bo- ryczka (1965). Są to pierwsze w polskiej literaturze tego typu opracowania. Opierają się na 10 letniej serii danych (1946-1955) na podstawie, której dokonano pełnej analizy zawiera- jącej informacje dotyczące liczby burz oraz liczby dni z burzą w ciągu roku, czasu trwania, okresu potencjalnego występowania burz czy też liczby epizodów gradowych na tle zarejestrowanych burz. Autorka w swojej pracy podejmuje również próbę regionalizacji obszaru Polski ze względu na aktywność burzową. Podobne rozważania w swoich pracach podejmuje K. Grabowska (2001, 2002, 2005), badając zmienność aktywności burzowej w różnych regionach geograficznych Polski, a także określając uwarunkowania powstawania burz i tendencje zmian aktywności burzowej w Polsce. Badaniami opierającymi się na podobnych ce- lach i założeniach są analizy wykonane przez Z. Bielec-Bąkowską (2001, 2002, 2013). Au- torka opiera swoje badania na długoletnich seriach danych (1949-1998 dla obszaru Polski oraz 1896-1995 dla Krakowa), przez co może zostać uchwycony ogólny trend występowania zjawiska burzy, a roczne zmiany ilości burz oraz ilości dni z burzą w tak długim okresie nie generują tak dużych błędów statystycznych, jak w przypadku krótszych okresów. Autorami poruszającymi to zagadnienie pod względem warunków synoptycznych są J. Wróbel (1985) i L. Kolendowicz (1998). Ich podejście do badania aktywności burzowej jest zgoła inne niż wymienionych wyżej autorów. Koncentruje się nie na statystycznym opracowaniu proble- mu (które stanowi tylko część pracy), lecz na wpływie określonych elementów meteorologicznych na występowanie dni z burzą w Polsce (Kolendowicz, 2005).

Ważnymi pozycjami w literaturze przedmiotu są publikacje wydawane przez Insty- tutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy. Przykładem jest słownik pod redakcją T. Niedźwiedzia (2003), gdzie w sposób przejrzysty objaśniona jest terminologia dotycząca zjawiska burzy oraz meteorów mu towarzyszących. Opracowaniem dotyczącym powstawania i charakterystyki burz na terenach górskich jest pozycja J. Trepiń- skiej (2002), która opisuje ten mechanizm na przykładzie Tatr. Publikacją, która w sposób kompleksowy podchodzi do zjawiska burz jest Vademecum (2013) – wydana przez IMGW monografia dotycząca ekstremalnych zjawisk meteorologicznym. Opisuje charakterystykę burz, towarzyszące im zjawiska, czynniki prowadzące do ich powstania oraz sposoby tele- detekcji i zobrazowania burz. Ponadto charakteryzuje je pod względem klimatologicznym, badając ich zmienność w wieloleciu

CELE PRACY I METODY BADAŃ

Głównym celem pracy jest analiza częstości występowania burz na obszarze polskiej części Karpat. Dane pochodzą z czterech stacji hydrologiczno-meteorologicznych (Bielsko- Biała, Zakopane, Lesko oraz stacja na Kasprowym Wierchu) ulokowanych w pełnej rozcią- głości równoleżnikowej megaregionu Karpackiego, a ściślej jego obszaru leżącego w gra- nicach Polski (Kondracki, 2009).

(13)

Dla potrzeb opracowania wykorzystano dane z piętnastoletniego (2000-2014) ciągu pomiarowego. Są to dane w ujęciu dobowym, zawierające informacje o wystąpieniu zjawiska burzy. Pochodzą one z bazy Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowego Instytutu Badawczego oraz strony http://www.ogimet.com/.

Na podstawie zgromadzonych danych, dla każdej stacji zostały wykonane podstawo- we charakterystyki, dotyczące częstości występowania burz. Wszystkie odnotowane przypadki wystąpienia burzy zostały przedstawione za pomocą zestawień miesięcznych oraz rocznych w badanym wieloleciu. Takie uszeregowanie danych pozwoliło na wyznaczenie:

• Aktywności burzowej poszczególnych w zestawieniu miesięcznym (dane zestawione w udziale procentowym, jak i średniej ilości burz) oraz na tle pór roku.

• Obliczenie minimalnego oraz maksymalnego okresu aktywności burzowej (czas pomiędzy pierwszą a ostatnią odnotowaną burzą w sezonie w ciągu danego roku. Zarówno za pierw- szą, jak i ostatnią burzę przyjmuje się epizod najbardziej zbliżony do miesięcy, w których aktywność burzowa jest największa, czyli okresu od kwietnia do września).

• Obliczenie średniej długości trwania sezonu burzowego w wieloleciu w oparciu o roczne okresy aktywności burzowej

CZĘSTOŚĆ WSTĘPOWANIA BURZ W LATACH 2000-2014 Bielsko – Biała

Pierwszą spośród analizowanych stacji jest posterunek zlokalizowany w Bielsku-Białej, w dzielnicy Aleksandrowice (stanowiącej niegdyś osobną miejscowość, przez co w starszych opracowaniach można spotkać się z nazwą „Aleksandrowice”). Liczbę burz dla analizowanego ciągu pomiarowego zestawiono w tabeli nr 1.

W latach 2000-2014 na stacji zarejestrowano 429 burz, co średnio rocznie daje około 29 burz występujących głównie w okresie największej aktywności burzowej – od kwietnia do września. Stacja zanotowała także przypadki występujące poza zasadniczym sezonem burzowym, gdy to zjawisko na obszarze Polski należy do rzadkości. W analizowanym piętna- stoletnim okresie, podczas zimy zanotowano 7 burz: czterokrotnie w styczniu, dwukrotne w lutym i raz w grudniu. Jest to największa zimowa aktywność burzowa wśród badanych stacji. Sumy roczne podlegają wahaniom – ilość zanotowanych burz w wieloleciu charakteryzuje duża zmienność. Największą liczbę przypadków odnotowano w 2014 r. – 41 burz oraz w 2011 r. – 39 burz (tab. 1). W latach 2000 i 2005 zarejestrowano 21 burz, co stanowi najniż- szą ilość w badanym wieloleciu. Najaktywniejszymi burzowo miesiącami na stacji w Biel- sku-Białej są lipiec – 7,3 burz oraz czerwiec – 6,7 burz (rys. 1). Średnia długość trwania sezonu burzowego obliczona dla wielolecia wynosi 172 dni. W badanej serii danych mini- malny wyznaczony okres aktywności burzowej wynosił 107 dni (1.05.-16.08.2012 r.), natomiast maksymalny 213 dni (31.03-29.10.2008 r.). Najwcześniejsza wiosenna burz wystąpiła 1 marca 2008 r., natomiast najpóźniejsza 29 października 2006 r.

(14)

Tab. 1. Liczba epizodów burzowych w ujęciu miesięcznym i sumarycznym w wieloleciu dla stacji Bielsko-Biała.

Table 1. The number of storm episodes in monthly and multiannual presentation on Bielsko-Biała station.

Miesiące

Rok I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Suma

2000 – – – 2 3 4 7 3 – 2 – – 21

2001 – – – 1 4 1 11 7 1 – – – 24

2002 – 2 – 2 6 5 9 6 2 2 – – 36

2003 2 – 1 1 8 6 5 7 1 1 – – 32

2004 – – – 1 5 7 7 4 1 – – – 25

2005 – – – 2 2 4 7 4 1 1 – – 21

2006 – – 1 1 5 9 4 3 3 1 – – 27

2007 – – – – 10 9 5 – – – – – 24

2008 1 – 2 1 4 10 7 6 1 – – – 32

2009 – – 2 2 4 10 9 2 2 – – – 31

2010 – – – – 6 3 8 7 – – – 24

2011 – – – 7 5 13 7 6 1 – – – 39

2012 1 – – 2 4 6 8 3 1 1 – – 26

2013 – – – 1 6 10 3 5 1 – – 1 27

2014 – – – 6 6 3 13 7 6 – – – 41

Suma 4 2 6 29 78 100 110 70 21 8 0 1 429

Rys. 1. Miesięczny rozkład aktywności burzowej na stacji Bielsko-Biała (2000-2014).

Fig. 1. Storm activity in monthly presentation on station in Bielsko-Biała (2000-2014).

(15)

Zakopane

Kolejną ze stacji, na której danych opiera się opracowanie jest SHM Zakopane (tab. 2).

Zlokalizowana jest w strefie przejściowej pomiędzy masywem Tatr a przedgórzem, przez co rejestruje burze zarówno powstające na Podhalu, jak i te będące wynikiem silnej konwek- cji, wymuszonej przez orografię terenu.

Tab. 2. Liczba epizodów burzowych w ujęciu miesięcznym i sumarycznym w wieloleciu dla stacji Zakopane.

Table 2. The number of storm episodes in monthly and multiannual presentation on Zakopane station.

Miesiące

2000 1 – 1 1 6 8 3 6 1 1 – – 28

2001 – 1 – – 4 2 13 9 1 – – – 30

2002 – – – 1 9 8 8 12 4 2 – – 44

2003 – – – 1 8 5 7 4 – 1 – – 26

2004 – – – 2 4 7 8 5 – – – – 26

2005 – – – 4 3 1 6 2 1 1 – – 18

2006 – – – 2 – 8 8 5 1 1 – – 25

2007 1 – – 1 9 13 8 8 – – – – 40

2008 1 – – 2 6 9 7 6 – 1 – – 32

2009 – – – 3 6 10 7 4 4 1 – – 35

2010 – – – – 4 3 11 6 – – – – 24

2011 – – – 3 7 14 7 7 1 1 – – 40

2012 – – 1 – 6 7 13 4 3 – 1 – 35

2013 – – – – 6 9 7 3 – – – – 25

2014 – – 1 6 6 3 14 8 2 – – – 40

Suma 3 1 3 25 84 107 127 89 18 9 1 – 468

W analizowanym wieloleciu, stacja w Zakopanem odnotowała 468 burz, co średnio daje 31 burz rocznie skupionych głównie w miesiącach od kwietnia do września/października, z nielicznymi przypadkami burz odnotowanymi poza okresami największej aktywności burzowej. Roczna zmienność występowania zjawiska w wieloleciu charakteryzuje się dużymi dysproporcjami. Największe wartości osiąga kolejno w latach: 2002 r. (44), 2007 r., 2011 r.

i 2014 r. po (40). Latami charakteryzującymi się niską aktywnością burzową są 2005 r. (18), 2010 r. (24) oraz 2013 r. (25). Najwyższą aktywnością miesięczną zjawiska w sezonie burzowym w wieloleciu odznacza się lipiec oraz czerwiec (średnio 8,5 oraz 7,1 burz w ciągu mie- siąca). Zarówno maj, jak i sierpień, charakteryzują się zbliżoną średnią liczbą burz w wieloleciu (rys. 2). Długość trwania sezonu burzowego wyznaczona na podstawie danych dla SHM Zakopane wynosi średnio 164 dni w wieloleciu. Najkrótszym okresem aktywności burzowej cechuje się rok 2013, gdy wniósł on 110 dni (2.05.-20.08.2013 r.). Natomiast rokiem gdzie aktywność burzowa rozciągała się w najdłuższym interwale czasowym był rok 2000 – 223 dni (9.03.-18.10.2000 r.). Najwcześniej zarejestrowanym epizodem burzowym w wieloleciu dla badanej stacji była burza z 9 marca 2000 r., natomiast najpóźniej zjawisko to zanotowano 29 października 2008 r.

(16)

Rys. 2. Miesięczny rozkład aktywności burzowej na stacji Zakopane (2000-2014).

Fig. 2. Storm activity in monthly presentation on station Zakopane (2000-2014).

Kasprowy Wierch

Jest to najwyżej położona w Polsce stacja hydrologiczno-meteorologiczna, jedno z dwóch górskich obserwatoriów (drugie znajduje się na Śnieżce). Ze względu na swoje położenie stacja nietypowa i wyjątkowa w skali polskiej sieci stacji synoptycznych, gdzie ma miejsce występowanie wielu rzadkich zjawisk, nieuchwytnych w innych obszarach Polski takich jak:

słupy świetlne, gloria czy też występowanie chmur typu Asperitas (Undulatus asperatus).

Dokładny przebieg aktywności burzowej w latach 2000-2014 zestawiono w tabeli nr 3.

Obserwatorium zarejestrowało 455 burz, co w rocznym uśrednieniu wynosi około 30 burz. Jak do tej pory, jest to pierwsza stacja, na której w badanym wieloleciu nie zarejestrowano burz w okresie zimowym. Podobnie jak wypadku innych stacji możemy wyróżnić lata o silniejszej, jak i słabszej aktywności burzowej. Największą liczbę odnotowanych burz zaobserwowano w latach: 2002 r. (46), 2011 r. (37) i 2012 r. (35). Latami najmniej obfitują- cymi w aktywność burzową były kolejno 2005 r. i 2006 r., gdzie wystąpiło odpowiednio 20 i 21 epizodów burzowych (tab. 3). Ponownie, jak na obu poprzednich stacjach, lipiec odzna- czał się największą aktywnością burzową spośród wszystkich „burzowych miesięcy” – 27,7%

(średnio 8,4 burz) a tuż za nim plasuje się czerwiec – 21,9% (średnio 6,6 burz). Bardzo zbli- żona liczba odnotowanych burz cechuje maj i sierpień (rys. 3). Średni potencjalny okres występowania burz wyznaczony dla stacji na Kasprowym Wierchu wynosi 160 dni. Naj- krótszy okres występowania burz odnotowano w okresie 2.05.-20.08.2013 r. – 110 dni, natomiast najdłuższy 9.03.-4.11.2000 r. – 240 dni. Zarówno najwcześniejszy zwiastun sezonu burzowego, jak i ostatni w roku epizod burzowy przypadają na daty graniczne najdłuższe- go okresu burzowego w wieloleciu na SHM Kasprowy Wierch.

(17)

Tab. 3. Liczba epizodów burzowych w ujęciu miesięcznym i sumarycznym w wieloleciu dla stacji Kasprowy Wierch.

Table 3. The number of storm episodes in monthly and multiannual presentation on Kasprowy Wierch station.

Miesiące

2000 – – 1 1 6 8 4 6 2 1 1 – 30

2001 – – 1 – 6 3 10 9 1 – – – 30

2002 – – – 2 9 6 10 13 5 1 – – 46

2003 – – – 1 9 7 8 4 1 – – – 30

2004 – – – 2 6 7 6 6 – – – – 27

2005 – – – 4 2 2 6 2 1 1 – – 20

2006 – – – 2 – 8 8 3 – – – – 21

2007 – – – 1 8 10 8 7 – 1 – – 35

2008 – – – 2 7 8 7 5 – 1 – – 30

2009 – – – 4 5 11 7 5 1 1 – – 34

2010 – – – 1 6 3 10 5 – – – – 25

2011 – – – 2 8 9 8 8 1 1 – – 37

2012 – – – – 5 7 15 5 3 – – – 35

2013 – – – – 6 9 6 3 – – – – 24

2014 – – – 4 5 1 13 8 2 – – – 33

Suma – – 2 26 88 99 126 89 17 7 1 – 455

Rys. 3. Miesięczny rozkład aktywności burzowej stacji Kasprowy Wierch (2000-2014).

Fig. 3. Storm activity in monthly presentation on Kasprowy Wierch station (2000-2014).

(18)

Lesko

Jest to najdalej na wschód wysunięta stacja w polskiej części Karpat. Znajduje się na obszarze Gór Sanocko-Turczańskich, w niewielkiej odległości od Zbiornika Solińskiego i ma- sywów tworzących Bieszczady Zachodnie. Taka lokalizacja implikuje znaczną aktywność burzową na przestrzeni całego wielolecia, co można ocenić na podstawie danym zamieszczonych w tabeli nr 4.

Tab. 4. Liczba epizodów burzowych w ujęciu miesięcznym i sumarycznym w wieloleciu dla stacji Lesko.

Table 4. The number of storm episodes in monthly and multiannual presentation on Lesko station.

Miesiące

2000 – – 3 6 2 7 13 8 – – 1 – 40

2001 – – 1 – 6 4 17 7 2 1 – – 38

2002 – – – 3 13 6 12 8 2 1 – – 45

2003 – – – 3 10 5 11 7 1 1 – – 38

2004 – – – 1 7 10 13 9 2 – – – 42

2005 – – – – 8 4 10 10 – – – – 32

2006 – – – 4 6 8 7 7 1 – – – 33

2007 – – – – 7 12 13 6 1 – – – 39

2008 1 – – 2 5 6 13 5 – – – – 32

2009 – – – 6 4 12 9 4 3 – – – 38

2010 – – – 3 9 6 9 8 – – – – 35

2011 – – – 6 8 8 9 6 – – – – 37

2012 – – – 1 5 7 12 7 1 – – – 33

2013 – – – – 4 11 4 1 2 – – – 22

2014 – – 1 5 9 2 14 8 2 – – – 41

Suma 1 – 5 40 103 108 166 101 17 3 1 – 545

W czasie badanego piętnastolecia, stacja zarejestrowała 545 burz, co w przypadku średniej przypadającej na 1 sezon burzowy daje około 36 burz. Najbardziej aktywnym burzowo rokiem w wieloleciu 2000-2014 był 2002 r. (45) a tuż obok niego 2004 r. (42) oraz 2014 r. (41). Najniższą aktywność burzową cechują lata 2005 r. i 2008 r. – 32 oraz 2013 r.

– 22 (tab. 4). Występowanie burz w wieloleciu dla SHM Lesko jest najmniej zróżnicowane pod względem ilości zarejestrowanych każdego roku burz, spośród wszystkich analizowanych stacji. Jest to również jedyna stacja z tak wyraźną dominacją jednego miesiąca burzowego w całym wieloleciu – lipiec (30,5% – 11,1 burz w wieloleciu), co więcej maj, czerwiec i sierpień charakteryzują się bardzo zbliżonymi wartościami, co również jest nietypowe (rys. 4).

Średni okres potencjalny występowania burz w latach 2000-2014 dla SHM Lesko wynosi 153 dni. Najkrótszy okres jaki udało się wyznaczyć na podstawie analizy wyników dotyczy roku 2005 i wyniósł 117 dni (3.05.-28.08.2005 r.), natomiast najdłuższy trwał 205 dni (19.03-10.10.2001 r.). Najwcześniej zaobserwowana burza wystąpiła 19 marca 2001 r., a najpóźniejsza 19 października 2002 r.

(19)

Rys. 4. Miesięczny rozkład aktywności burzowej stacji Lesko (2000-2014).

Fig. 4. Storm activity in monthly presentation on Lesko station (2000-2014).

ANALIZA PORÓWNAWCZA PRZEBIEGU WYSTĘPOWANIA BURZ

Podsumowaniem opracowań danych pochodzących z pojedynczych stacji, jest ich zestawienie w celu analizy porównawczej aktywności burzowej w różnych punktach badanego obszaru. Syntetyczne podsumowanie opiera się o wspólne wykresy obrazujące przebieg rocznej oraz przebieg miesięcznej aktywności burzowej w latach 2000-2014 na każdej stacji. Na- stępnie zebrane wyniki zostały uśrednione i przedstawione w postaci kompleksowych wykre- sów dla obszaru polskiej części Karpat w świetle całego wielolecia.

Najwyższe wartości roczne dotyczące liczby występujących burz odnotowano na SHM Kasprowy Wierch (46 – 2002 r.), SHM Lesko (45 – 2002 r.) oraz SHM Zakopane (44 – 2002 r.).

Możemy wnioskować, że rok 2002 był najbardziej aktywnym burzowo okresem dla prawie wszystkich analizowanych stacji (w SHM Bielsko-Biała odnotowano 36 epizodów, co jest wartością niewiele niższą od maksymalnej w wieloleciu). Najmniej aktywnym burzowo okresami były lata 2004-2005 oraz rok 2013. Najniższą ilość epizodów zarejestrowana na SHM Zakopane (18 – 2005 r.), SHM Kasprowy Wierch (20 – 2005 r.) oraz SHM Bielsko-Biała (21 – 2000 r.). Porównanie tabelaryczne danych daje możliwość dostrzeżenia pewnych ogólnych tendencji odnośnie minimalnej i maksymalnej ilość odnotowanych burz na danej stacji. Na- tomiast zmienność występowania burz w wieloleciu dla wszystkich stacji w postaci wykre- sów liniowych daje możliwość oceny relacji między analizowanymi stacjami. Dostrzegalny jest wspólny dla wszystkich stacji wysoki pik na wykresie w latach 2001/2002, następnie wspólny liniowy spadek do najniższych wartości w wieloleciu. Na okres 2007-2009 przypada wzrost aktywności burzowej na analizowanych stacjach (z niewielkimi odchyleniami), po

(20)

czym następuje wyraźny spadek w roku 2010. Kolejne lata to ponowny wzrost aktywności burzowej (2011-2012), po czym w roku 2013 następuje jej gwałtowny spadek. Tych ogólnych tendencji dotyczy zmienność liczby występowania burz na 3 spośród 4 badanych stacji. Licz- ba burz na SHM Lesko nie wykazuje dużej zmienności w wieloleciu – w kilku momentach wykres jest zbieżny z pozostałymi. Podsumowując, obszary w okolicach Leska charakteryzu- ją się najniższym zróżnicowaniem liczby burz w rozpatrywanym wieloleciu spośród wszystkich stacji (rys. 5).

Rys. 5. Roczna zmienność liczby burz w wieloleciu – zestawienie wszystkich analizowanych stacji.

Fig. 5. Annual variability of storm episodes in whole analyzed period – all stations

Największa aktywność burzowa występuje w okresie od maja do sierpnia. W miesią- cach, które poprzedzają sezon burzowy lub występują po nim, liczba odnotowanych burz jest bardzo zróżnicowana. Liczne wczesne burze występujące w marcu odnotowane zostały przez SHM Bielsko-Biała i stanowią 1,4% (0,4 burz) w wieloleciu. Kwiecień, będący mie- siącem poprzedzającym sezon burzowy, najaktywniejszy jest na SHM Lesko – 7,4%, co śred- nio daje 2,7 burz w badanym wieloleciu. W przypadku maja, najwyższy odsetek zarejestrowanych burz przypadał na stację w Lesku, gdzie w latach 2000-2014 wystąpiło niemal- że 1/5 wszystkich burz w wieloleciu dla badanej stacji (18,9% – 6,9 burz). Czerwiec będący zasadniczo drugim najbardziej aktywnym burzowo miesiącem, ma najwyższy udział w po- dziale miesięcznym dla wielolecia na stacji Lesko, gdzie średnia liczba burz stanowi średnio 7,2 (19,8%) w całym wieloleciu. Lipiec okazał się najaktywniejszym burzowo miesiącem w całym opracowywanym zestawieniu na każdej ze stacji. Prawie 1/3 burz analizowanego wielolecia wystąpiła w lipcu na SHM Lesko (30,5% – średnio 11,1 burz). Sierpień dla badanego obszaru to okres zmniejszonej aktywności burzowej w stosunku do czerwca czy lipca.

Jest to miesiąc, w którym niejednokrotnie występowała ostatnia burza w sezonie. Aktywność

(21)

burzowa na niektórych stacjach spada o 10%, w stosunku do bardzo aktywnego lipca. Naj- większą liczbę burz odnotowano dla SHM Kasprowy Wierch – 19. Okres września w za- leżności od badanego roku to jeden epizod, bądź też kilka burzowych dni następujących po sobie na początku miesiąca. Największą aktywnością we wrześniu cechuje się SHM Biel- sko-Biała – 4,9% (średnio 1,4 burz w wieloleciu). Jednostkowe przypadki burz występują także w październiku. Największą liczbę epizodów w tym miesiącu zaobserwowano na równi w Bielsku-Białej i Zakopanem. Pozostałe miesiące to epizodyczne i bardzo rzadkie (nie tylko w ciągu roku, ale i w wieloleciu) występowanie zjawiska. Najwięcej tego typu przypadków odnotowano na stacji w Bielsku-Białej, gdzie stwierdzono bardzo niewielką w skali wielolecia aktywność burzową w porze zimowej (styczeń – 0,9%, luty – 0,5% oraz jedyny epizod zarejestrowany w grudniu – 0,1%) (rys. 6).

Rys. 6. Miesięczny rozkład aktywności burzowej w analizowanym wieloleciu – zestawienie stacji.

Fig. 6. Monthly variability of storm activity in whole analyzed period – all stations.

Ostatnim zestawieniem analizowanych danych jest przedstawienie aktywności burzowej na tle pór roku dla wszystkich badanych stacji. Średnia liczba odnotowanych burz dla wiosny i jesieni w wieloleciu jest identyczna dla każdej ze stacji za wyjątkiem okresu wiosny dla Leska, gdzie występuje średnio o 2 burze więcej niż na pozostałych stacjach. Średnia liczba burz w lecie, odpowiada całościowej aktywności burzowej każdej ze stacji. Innymi słowy, stacja w Lesku, która w ciągu badanego wielolecia odnotowała najwięcej burz, charakteryzuje się również ich największą średnią liczbą w okresie letnim. Analogiczna sytuacja ma miejsce w przypadku Bielska-Białej, gdzie odnotowano najmniej przypadków burz w latach 2000-2014 (rys. 7).

(22)

Rys. 7. Rozkład aktywności burzowej na tle pór roku w analizowanym wieloleciu:

1 – wiosna, 2 – lato, 3 – jesień.

Fig. 8. Variability of storm activity in each season in whole analyzed period:

1 – spring, 2 – summer, 3 – autumn.

PODSUMOWANIE

Obszar polskiej części Karpat jest niezwykle interesującym przedmiotem badań naukowych pod względem monitorowania aktywności burzowej. Jest to teren, na którym skupia się największa aktywność burzowa w Polsce, wynikająca z górskiego charakteru środowiska, wpływającego na całokształt intensywności i zmienności tego zjawiska. Głównym wyróż- nikiem na tle pozostałych regionów Polski, jest rzeźba terenu przechodząca płynnie od wy- żynnej, poprzez przedgórską i łańcuchy niższych gór, kończąc na górach typu alpejskiego.

Ten czynnik wraz z szeregiem innych elementów środowiska oraz zmiennych meteorologicznych warunkuje wzmożoną aktywność burzową rejestrowaną przez wszystkie stacje znajdu- jące się w tym regionie.

Uzyskane wyniki dotyczące rocznej zmienności występowania epizodów burzowych w okresie 2000-2014, wykazują znaczną zbieżność z wynikami uzyskanymi przez M. Sto- pę-Boryczkę (1962) dla okresu 1946-1955 oraz wynikami badań zawartymi w opracowaniu Z. Bielec-Bąkowskiej (2002). Mimo iż suma roczna daje dobrą możliwość analizy zmienności występowania burz, stanowi ona zbyt duże uogólnienie, gdyż aktywność burzowa na tym obszarze (a także całej Polski) ma charakter sezonowy i praktycznie nie występuje na przestrzeni całego roku (oprócz jednostkowych epizodów).

W przypadku analizy aktywności w miesiącach burzowych (marzec-wrzesień) oraz na tle meteorologicznych pór roku uzyskane wyniki również są zbliżone do badań wykona- nych przez M. Stopę-Boryczkę (1962) oraz Z. Bielec-Bąkowską (2002). Zasadniczy sezon

(23)

burzowy stanowi okres od maja do końca sierpnia, a w przypadku niektórych stacji września.

Niejednokrotnie w danych z badanego wielolecia, aktywność przejawiały miesiące poprze- dzające sezon burzowy (marzec i kwiecień) oraz występujące u jego schyłku – wrzesień oraz październik. Miesiącami, gdy występuje kulminacja aktywności burzowej są czerwiec oraz lipiec – wartości dla czerwca wahają się od 19,8% do 23,9%, natomiast dla lipca od 25,6% do 30,5% wszystkich burz odnotowanych w wieloleciu. Spośród meteorologicznych pór roku najwięcej odnotowanych burz miało miejsce w lecie – od 19 do 25 epizodów.

Wyznaczone okresy potencjalnej aktywności burzowej dla badanych stacji we wszystkich przypadkach są bardzo zbliżone do okresów podawanych przez M. Stopę-Boryczkę (1962) oraz wartości średnich zamieszczonych w analizie przez Z. Bielec-Bąkowską (2002).

Dzięki tak skonstruowanym analizom przeprowadzonym dla każdej ze stacji możliwe było wykonanie ich porównanie. W podobnych latach na każdej stacji występowały zarówno mak- sima, jak i minima dla wielolecia. Latami o wzmożonej aktywności były: 2002 r., 2007 r. oraz 2011 r. W 2002 r. odnotowano największą liczbę burz na 3 spośród 4 stacji, a SHM Kasprowy Wierch zarejestrował wówczas najwyższą liczbę epizodów burzowych w całym wieloleciu spośród wszystkich stacji – 46. Wyraźny spadek aktywności burzowej w wieloleciu przy- padł na lata 2005 r., 2010 r. oraz 2013 r., a najmniejszą liczbę epizodów burzowych odnotowano na stacji w Zakopanem w 2005 r. – 18. W większości przypadków zmienność liczby odnotowywanych burz miała zbliżony przebieg, co wskazuje na względną jednorodność pod względem aktywności burzowej na badanym obszarze. Jednakże, przebieg ten nie jest idealnie zbieżny i wynika z indywidualnych uwarunkowań położenia stacji (bliskość du- żych ośrodków miejskich, wysokogórski charakter czy też sąsiedztwo dużych akwenów).

W ten sposób przeprowadzone analizy dla każdej ze stacji pozwoliły na określenie zmienności zjawiska dla obszaru polskiej części Karpat. Średnia liczba burz na całym terenie była zbliżona bądź to do średnich rocznych, bądź do wartości średniej dla wielolecia w przypadku badanych stacji i wynosiła 32 burze rocznie. Miesiącami kulminacji sezonu burzowego niezmiennie pozostają czerwiec (21,8%) oraz lipiec (27,9%), a lato najaktywniejszą burzowo porą roku – średnio 22 epizody burzowe przypadają na porę letnią.

Liczbę odnotowanych burz w analizowanym wieloleciu 2000-2014 charakteryzuje duża nieregularność, co świadczy o dużej zmienności burz w interwale rocznym. Jest to zwią- zane ze złożonością powstawania zjawiska burzy i wrażliwości na wahania różnorakich czyn- ników meteorologicznych kreujących jego powstawanie. Prowadzi to do konkluzji, że sprawą niezmiernie trudne jest określenie czy mamy do czynienia z nasileniem czy osłabieniem ak- tywności burzowej w badanym wieloleciu. Pewnym jest, że aktywność burzowa z reguły nie spada poniżej 20 burz rocznie.

LITERATURA

BIELEC-BĄKOWSKA Z., 2000: Przebieg dobowy i charakterystyka synoptyczna burz w Krakowie w latach 1896-1995. Prace Geograficzne Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, nr 105, Kraków.

BIELEC-BĄKOWSKA Z., 2002: Zróżnicowanie przestrzenne i zmienność wieloletnia występowania burz w Polsce (1949-1998).

Wydawnictwo UŚ, Katowice.

BIELEC-BĄKOWSKA Z., 2013: Burze i grady w Polsce. Prace Geograficzne Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, nr 132, Kraków.

(24)

GRABOWSKA K., 2001: Zmienność aktywności burzowej w niektórych regionach geograficznych Polski. Prace i Studia Geograficz- ne UW, nr 29. Warszawa.

GRABOWSKA K., 2002: Burze w Polsce i ich uwarunkowania. WGSR, UW, Warszawa.

GRABOWSKA K., 2005: Tendencje zmian i prognozy aktywności burzowej w Polsce. [w:] E. Bogdanowicz, U. Kossowska-Cezak, J. Szkutnicki (red.): Ekstremalne zjawiska hydrologiczne i meteorologiczne. IMGW, Warszawa.

KOLENDOWICZ L., 1998: Zjawiska burzowe w Polsce a warunki synoptyczne. Wydawnictwo Naukowe Bogucki, Poznań.

KOLENDOWICZ L., 2005: Wpływ cyrkulacji atmosferycznej oraz temperatury i wilgotności na występowanie dni z burzą na obszarze Polski. Wydawnictwo naukowe UAM, Poznań.

KONDRACKI J. 2009: Geografia regionalna Polski. Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa.

NIEDŹWIEDŹ T., (red.), 2003: Słownik meteorologiczny. IMGW, Warszawa.

STASZIC S., 1815: O ziemiorództwie Karpatów, innych gór i równin Polski. Warszawa.

STOPA-BORYCZKA M., 1965: Rejony burzowe w Polsce. Polska Akademia Nauk, Instytut Geografii, Warszawa.

TREPIŃSKA J., 2002: Górskie klimaty. Wydawnictwo Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków.

WISZNIEWSKI W., 1949: O burzach w Polsce. Gazeta Obserwatora PIHM, nr 6. Warszawa.

WRÓBEL J., 1985: Próba określenia związku pomiędzy występowaniem burz a wybranymi warunkami meteorologicznymi. Prze- gląd Geofizyczny XXX, 2. Warszawa.

www.ogimet.com

Vademecum. Niebezpieczne zjawiska meteorologiczne. Część I: wiosna, lato. 2013. Wydawnictwo IMGW, Warszawa.

Wojciech Mirończuk

THE FREQUNECY OF STORM ACTIVITY IN POLISH PART OF CARPATHIANS ON SELECTED WEATHER STATIONS IN 2000-2014

Summary

This science article is a study of storm activity as meteorological phenomena, it’s time and spatial variability in polish part of Carpathians. It is based on meteorological data (registered storm episodes) coming from four weather and hydrology stations, located in different regions of polish Carpathians. Basing on this materials let us to calculate the average (monthly, annual and multiannual) frequency of storm episodes in the main storm season (from April to Sep- tember). Analysis of each weather and hydrology station, let us designate the variability of storm activity in different regions in polish part of Carpathians and juxtapose stations in analyzed multiannual (2000-2014).

(25)

Katarzyna NOWAK

Kolegium Indywidualnych Studiów Międzyobszarowych, Uniwersytet Śląski Katowice

MINERAŁY „FUMAROL” HAŁDY W PSZOWIE

WSTĘP

Rejon Górnego Śląska słynie z kopalni węgla kamiennego. Charakterystycznym ele- mentem tego krajobrazu są szyby oraz dużych rozmiarów stożki pochodzenia antropogenicz- nego, czyli hałdy. Węgiel kamienny na tym obszarze wydobywano już w XVIII w., a skałę płonną składowano w pobliżu kopalni w formie stożka. Wieloletnia tradycja eksploatacji su- rowca, a co za tym idzie składowania skały płonnej, sprawiły, że rozmiary wysypisk antropogenicznych urosły do imponujących rozmiarów. Świadectwem tego jest, chociażby hałda w Ry- dułtowach. Zapewne nikt nie mógł przewidzieć, jakie konsekwencje te składowiska wywo- łają w środowisku. Obecnie prowadzi się szeroko zakrojone działania w zakresie rekulty- wacji hałd. Wydaje się, że najpoważniejszym problemem są pożary endogeniczne. Podczas tych procesów zachodzi szereg reakcji chemicznych: utlenianie, dehydratacja, piroliza, synte- za. W wyniku tych reakcji wydzielają się gorące gazy. W momencie ujścia na powierzch- nię krystalizują i tworzą się minerały technogenetyczne lub antropogeniczne, te natomiast są obiektem badań, które zostały zamieszczone w tej pracy.

Procesy wulkaniczne a pożary hałd

Zwałowiska skały płonnej dominujące w górnośląskim krajobrazie nie jednemu przy- wiodły na myśl zapewne stożki wulkaniczne. Otóż hałdy nie tylko pod względem morfologii przypominają wulkany, ale również z występujących tam minerałów. W ognisku pożaru endogenicznego temperatura może osiągać nawet 1200 stopni Celsjusza, co prowadzi do stopienia skał i powstania stopu przypominającego lawę wulkaniczną. Skały otaczające ogni- sko ulegają przeobrażeniu w warunkach wysokotemperaturowych i niskociśnieniowych. Ten specyficzny typ metamorfizmu nazywany jest pirometamorfizmem (Parafiniuk, 2012). W trak- cie tych procesów, analogicznie jak w wulkanizmie, uwalniane są duże ilości gorących ga- zów. Zjawisko to nosi nazwę ekshalacji. Wyróżnia się ekshalacje typu: fumarole, mofety, solfa- tary. Różnią się one od siebie głównie temperaturą i składem chemicznym. Z wymienionych gazów krystalizują lub resublimują różne fazy mineralne. Jednak zasadniczą różnicą pomię- dzy płonącymi hałdami a wulkanami jest fakt, że te pierwsze są pochodzenia antropoge- nicznego. To właśnie powoduje, że wyziewy gazów, z rozżarzonych stożków antropogenicznych, nie można nazwać ekshalacjami, choć mineralizacje występujące w obu środowiskach są do siebie bardzo zbliżone. Warto nadmienić, że charakterystyczną różnicą pomiędzy wy- ziewami gazów z wulkanów i hałd, jest zawartość boranów w ekshalacjach wulkanicznych (Parafiniuk, 2012).

(26)

Zarys historii Kopalni Węgla Kamiennego „Anna”

Obiektem badań jest hałda zlokalizowana na terenie Pszowa, miasta położonego na południowym-zachodzie województwa śląskiego, w powiecie wodzisławskim. Pod wzglę- dem fizycznogeograficznym leży ona na obszarze mezoregionu Płaskowyż Rybnicki. Ba- dana hałda powstawała z materiału wydobytego z KWK „Anna”, a następnie KWK „Ryduł- towy-Anna”. Kopalnia rozpoczęła działalność już w 1832 roku, kiedy aptekarz i burmistrz Rybnika Ferdinand Friedrich August Fritze zgłosił nowy obiekt w Królewskim Górnośląskim Urzędzie Górniczym w Tarnowskich Górach. Pierwsze szyby sięgały ok. 30 metrów, a urobek wydobywano ręcznymi kołowrotami. Na przestrzeni lat pokłady węgla kamiennego ulegały stopniowemu wyeksploatowaniu. Najgłębszy poziom wydobycia sięgał 1000 m pod po- wierzchnią ziemi. Z ważniejszych dat wartych odnotowania w historii kopalni jest rok 1954, kiedy wybudowano kolejkę linową do transportu skały płonnej na zwałowisko „Wrzosy”.

Jej wydajność wynosiła 130 ton na godzinę. Następnie w 1976 roku rozpoczęto składowanie zbędnego urobku w Bukowie. Chlubnym rokiem dla załogi kopalni był rok 1978, kiedy to miało miejsce największe wydobycie w historii zakładu wynoszące 2 874 378 ton, co daje 9 222 tony/dobę (Jenczmionka, Urbasik, 2002).

MINERALIZACJA

Na hałdzie w Pszowie znajduje się kilka punktów wydobywania się gazów. Materiał badawczy został pobrany na skarpie hałdy o współrzędnych 50º17’15”N, 18º05’27”E. W miej- scu poboru próbek (fot. 1) panowały wysokie temperatury oraz nieprzyjemny zapach siar- kowodoru, dlatego też próbki zostały pobrane w krótkim czasie i opisane w terenie. Wielkość badanej „fumaroli” nie przekraczała 1,5 m szerokości i 2 m wysokości.

Fot. 1. Stanowisko występowania mineralizacji „fumarolowej”, miejsce pobrania materiału badawczego.

Photo 1. Location of "fumarol" mineralization, the place of col- lection of research material

(27)

Próbki były pobrane na ściankach kanałów gazowych powstałych wskutek pożaru w dolnej części hałdy. Te antropogeniczne „fumarole” dobrze widoczne są w terenie w miej- scach unoszącego się białego dymu oraz występowania białych i jasno-brązowych plam róż- nej wielkości stanowiących nowopowstałą mineralizację.

WYNIKI BADAŃ

Podczas badań na mikroskopie skaningowym w próbkach stwierdzono: salmiak (NH4Cl) (fot. 2), siarkę rodzimą (S), gips (CaSO4·2H2O) oraz fazę mineralną zawierającą jod. W terenie stwierdzono także duże ilości materii węglisto-bitumicznej zarówno w fazie stałej, jak i ciekłej.

Fot. 2. Agregaty kryształów salmiaku o różnej morfologii:

A – kryształy swobodnego wzrostu o gładkich ścianach (po lewej stronie) oraz kryształy szkieletowe wzrastające w organice (po prawej stronie), B – nieregularne formy NH4Cl (zarówno ciemniejsze jak i jaśniejsze pola) krystalizują- ce w bituminie powstałym wskutek procesu pirolizy odpadów węglowych, C – formy kuliste salmiaku obrastające kryształy siarki, D – strefy wzrostu na ścianie salmiaku.

Photo 2. Aggregates of salammoniac crystal of different morphology:

A – freely growing crystals with smooth surfaces (on the left) and skeletal crystals growing in organic (on right), B – irregular forms of NH4Cl (both darker and lighter the areas) crystallizing in bituminous coal resulting from the pyrolysis process, C – spherical shapes of salammoniac growing on sulfur crystal, D – growth zone on the walls of salammoniac.

(28)

Salmiak rodzimy (NH4Cl), „ ... stanowi składnik ekshalacji wulkanicznych, tworzy się też w złożach guana oraz podczas podziemnych pożarów w kopalniach węgla, a także na hałdach. Współwystępuje m.in. z ałunem i siarką rodzimą” (Żaba, 2014). Nie dziwi fakt, że minerał ten został również znaleziony w próbkach z „ekshalacji” hałdy. Poszukiwania w terenie niespodziewanie przyniosły znalezienie dużych szkieletowych kryształów salmiaku. Naj- większe okazy mają ok. 30 mm. Minerał ten krystalizuje w układzie regularnym. Na zdjęciu skaningowym (fot. 2A) widać dwa możliwe scenariusze krystalizacji salmiaku: w organice mamy do czynienia z kryształami szkieletowymi o powierzchni jaszczurowatej oraz ze wzro- stem swobodnym, gdy ściany sześcianów są gładkie. W badaniach pod mikroskopem skaningowym zaobserwowano kryształy o pokroju sześciennym, w przeważającej większości krysz- tały szkieletowe (fot. 2D) o maksymalnej długości krawędzi do 800 nanometrów oraz nieregularne formy (fot. 2B,C), podobne jak w przypadku siarki rodzimej. Salmiak może tworzyć monomineralne drobnokrystaliczne skupienia i naskorupienia o białej barwie resublimujące ze strumieni gazów o temperaturze przekraczające 200 stopni Celsjusza (Parafiniuk, 2012).

Siarka rodzima (S), jest to niewątpliwie najbardziej rozpoznawalny minerał wyzie- wów gazów na hałdach. W omawianym stanowisku występują romboedryczne kryształy siarki (fot. 3), które tworzyły polikrystaliczne skupienia igiełek (fot. 3A). Największe okazy igieł nie przekraczały kilku centymetrów.

Fot. 3. Morfologia kryształów siarki:

A – zrost szkieletowych kryształów siarki, B – romboedryczny kryształ siarki (jasno- szary) obrośnięty gipsem (szary) oraz fazą mineralną zawierającą jod (jasna faza), C – kryształ siarki, na których widoczne są kuliste formy siarki.

Photo 3. Morphology of sulfur crystals:

A – skeletal sulfur crystals, B – orthorhombic sulfur crystals (light grey) covered with gypsum (grey) and mineral phase containing iodine (light phase), C – sulfur crystals with visible spherical forms of sulfur.

(29)

Pod mikroskopem skaningowym zaobserwowano romboedryczne kryształy siarki, któ- re obrastała faza mineralna zawierająca jod (jasna faza) oraz gips, również w formie zbliź- niaczeń (fot. 3B). Na fot. 3C widać kryształy siarki, w których łatwo można dostrzec postać prostą słupa rombowego w kombinacji z dwoma dwuścianami. W próbkach powszechnie występowały kombinacje tych dwu postaci. Ponadto, na ściankach zaobserwowano kuliste formy mirkoreliefu, których rozmiar nie przekraczał kilkunastu nanometrów (fot. 3C).

Ponadto, w próbkach zaobserwowano niezidentyfikowaną fazę mineralną. Faza ta, o pokroju sześciennym, obrasta kryształy siarki (fot. 4A) i salmiaku. Krawędź pojedynczego bia- łego, sześcianu nie przekraczała 10 nanometrów. Analiza na mikroskopie skaningowym ujaw- niła w niej zawartość jodu oraz chloru. Ze względu, iż próbki były nienapylone możemy przy- jąć, iż chlor nie pochodził z tej fazy. Warto tutaj nadmienić, iż białe sześciany ulegały roz- padowi, były niestabilne, pod wiązką elektronową. Dodatkowo, zidentyfikowano w niewielkiej liczbie kryształy gipsu (fot. 4B), których rozmiar nie przekraczał 40 nanometrów.

Fot. 4. A – sześcienne kryształy fazy z jodem (białe) na kryształach salmiaku (szare), B – długosłupowe kryształy gipsu oraz krzemionka o nieregularnej formie z drobnymi wrostkami kryształów siarki (jasne).

Photo 4. A – cubic crystals containing iodine on the salammoniac crystals, B – columnar habit gypsum crystals and irregular forms of silicon dioxide with fine sulfur crystals.

ZAKOŃCZENIE

Salmiak, siarka i gips są minerałami powszechnie występującymi w utworach fuma- rolowych hałd powęglowych (Witzke i in., 2015). Według innych autorów, w środowi- skach płonących hałd występują również minerały takie jak.: kremersite – (NH4,K)2[FeCl5·H2O], godovikovite – (NH4)(Al,Fe)(SO4)2, eferemovite – (NH4)2Mg2(SO4)3,tschermigite – (NH4)Al (SO4)2·12H2O, roztwór stały: ammonioalunite-ammoniojarosite – (NH4)Al3(SO4)2(OH)6- (NH4)Fe⁺³3(SO4)2(OH)6 (Parafiniuk, Kruszewski, 2009; 2010), selenium – (Se) (Witzke i in.,

(30)

2015). W próbkach z hałdy w Pszowie z jednego stanowiska zidentyfikowano (w udziale ma- lejącym): siarkę, salmiak, fazę z jodem oraz gips. Siarka i salmiak to minerały także typowe dla obszarów wulkanicznych.

Siarka krystalizuje w układzie rombowym (α-siarka) do 95,6°C (Witzke i in., 2015).

Powyżej tej temperatury jest stabilna jednoskośna odmiana polimorficzna siarki, a w temperaturze 119,3°C siarka ulega stopieniu. W przyrodzie występuje zazwyczaj w postaci kryszta- łów bipiramidy rombowej lub kryształów o pokroju tabliczkowym. W próbkach ze stanowiska na hałdzie w Pszowie pod mikroskopem skaningowym zaobserwowano kryształy siarki o pokroju rombowym (fot. 3B). obserwacje ujawniły kuliste, elipsoidalne, wydłużone formy cha- rakterystyczne dla gwałtownego ochłodzenia stopu (fot. 3C). Siarka krystalizowała z fazy gazowej, ale obecność form kulistych może wskazywać, że wzrost odbywał się z udziałem przejściowej fazy ciekłej (stop siarki).

Salmiak w antropogenicznych „fumarolach” na hałdach występuje zazwyczaj w formie drobnokrystalicznych, białych naskorupień, co wskazuje na resublimację kryształów bez- pośrednio z gazów o temperaturze powyżej 200°C (Parafiniuk, 2012), w przedziale tempe- raturowym: 115-125°C następuje krystalizacja. Największe jego ilości notuje się w pierwszych latach pożaru. Często występuje w tych samych „fumarolach”, co siarka, jednak na większej głębokości (Witzke i in., 2015). Szkieletowe formy kryształów, znalezione na hał- dzie w Pszowie, świadczą o wzroście w warunkach utrudnionego transportu substancji do ścian rosnącej fazy. Wtedy wzrost kryształu się odbywa głównie narożami i krawędziami (fot. 3A,D).

Najciekawszym obiektem w badanych próbkach wydaje się być faza zawierająca jod.

Niestety, za pomocą mikroskopii skaningowej nie jesteśmy w stanie określić czy jest to czysty jod (I2) czy może NH4I. Wynika to, z faktu, iż mikroskop nie wykrywa pierwiastków lek- kich. Minerał o wzorze (I2) został zdyskredytowany przez Międzynarodową Komisję Nowych Minerałów, Nomenklatury i Klasyfikacji przy Międzynarodowym Towarzystwie Mineralo- gicznym (CNMNC IMA – Commission of New Minerals, Nomeclature and Classification International Mineralogical Association) w 2015 roku, gdyż nigdy nie został znaleziony poza lokalizacją na Wezuwiuszu. W literaturze nie została opisana faza zawierająca jod w śro- dowiskach ekshalacji na hałdach. W najbliższym czasie planujemy dalsze badania tej fazy, aby móc dokładniej określić jej skład chemiczny oraz strukturę.

LITERATURA

Jenczmionka M., Urbasik M., 2002: Kopalnia Węgla Kamiennego „ANNA” w latach 1832-2002”. KWK Anna, Pszów. 58 s.

Parafiniuk J., Kruszewski Ł., 2009: Ammonium minerals from burning coal-dumps of the Upper Silesian Coal Basin (Poland).

Geological Quarterly 53. s. 341–356.

Parafiniuk J., Kruszewski Ł., 2010: Minerals of the ammonioalunite-ammoniojarosite series formed on a burning coal dump at Czerwionka, Upper Silesian Coal Basin, Poland. Mineralogy Magazine 74, s. 731-745.

Parafiniuk J., 2012: Środowiska ekshalacji wulkanicznych i płonących hałd węglowych – mineralogiczne studium porównaw- cze. Biuletyn PIG nr 452, Warszawa. s. 225-236.

Witzke T., de Wit F., Kolitsch U., Blaß G., 2015: Mineralogy of the Burning Anna. I . Coal Mine Dump. [in:] Stracher G. B., Prakash A., Sokol E.V., (eds.): Coal and Peat Fires: A Global Perspective. Vol. 3. Case Studies – Cola Fires. s. 215-217.

Żaba J., 2014: „ Ilustrowana Encyklopedia Skał i Minerałów”. Videograf. 384 s.

(31)

Katarzyna Nowak

ANTHROPOGENIC MINERAL "FUMAROL" ON A BURNING COAL DUMP IN PSZÓW

Summary

Upper Silesia is renowned for coal mine. Characteristic element of the landscape are the pit heaps, which are burning inside. The presence of the fire causes conditions, such as high temperature and low pressure, which lead to appearance of interesting phase. The aim of the work was to recognize the mineralization of the pit heap. The samples had been collected at the pit heap in Pszów near Rybnik. The following methods were used in the study: a scanning electron microscope and field studies. In the research there have been identified: sulfur, salammoniac and a small amount of gypsum, furthermore phase with iodine, which had been not identified so far. In samples from the stand at the heap in Pszów, sulfur crystals of orthorhombic habit were observed (photo 3B). Crystal Edges do not exceed 800 nm. In addition, observations under the microscope revealed ellipsoidal, elongated forms characteristic for the rapid cooling of the alloy (photo 3C). Sulfur crystallizes from the gas phase, but the presence of spherical forms may indicate that growth has occurred with the transitional liquid phase (sulfur alloy). Salammoniac was present mainly as skeletal crystals form (photo 3A,D). It shows, that growth has occurred with the difficult transport of substances to rising wall.

The most interesting object in the examined samples seems to be a phase containing iodine. Unfortunately using the available methods we could not determine if it is I2 or another phase. This phase have never been identified on a burning coal dump.

(32)

Daria PILICH

Studenckie Koło Naukowe Geografów, Uniwersytet Śląski Sosnowiec

UKSZTAŁTOWANIE STOŻKA NAPŁYWOWEGO WISŁY NA PRZEDPOLU KARPAT

WSTĘP

Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie cech ukształtowania stożka na- pływowego Wisły oraz uwarunkowania współczesnej rzeźby terenu na przedpolu Karpat (rys. 1). Wykorzystując dostępne materiały kartograficzne, w tym Numeryczny Model Terenu (NMT), dokonano analizy rzeźby terenu oraz jej wpływu na specyficzną sieć hydrograficzną i gospodarcze wykorzystanie tego obszaru.

Rys. 1. Położenie obszaru badań na tle mezoregionów według J. Kondrackiego (2001). Opracowanie własne na podstawie Mapy Topograficznej ..., 1998, mezoregiony na postawie warstwy wektorowej dostępnej w Centralnej Bazie Danych Geologicznych PIG:

1 – zbiornik wodny, 2 – rzeka, 3 – miejscowości, 4 – granice mezoregionów.

Fig. 1. Location of the research area against the backgroud of mesoregions according to J. Kondracki (2001).

Elaborated by the author based on the Topographic Map …, 1998; mesoregions based on the vector layer available in the Central Geological Database PIG:

1 – water reservoir, 2 – rivers, 3 – locality, 4 – borders of mesoregions.