Rozwój zjawisk lodowych w rzekach rozpoczyna się, gdy temperatura powietrza spada poniżej 0°C a woda jest przechłodzona. Na morzu istotne znaczenie mają też inne czynniki, jak zasolenie czy prądy morskie. Ze względu na coraz cieplejsze zimy w Polsce widok zamarzniętej rzeki, jeziora czy zatoki to w ostatnich latach rzadkość. Nie oznacza to, że nie pojawiają się inne formy lodowe, jak np. śryż. W sieci roi się od zdjęć i artykułów błędnie opisujących poszczególne fazy zlodzenia. Jak zatem odróżnić zjawiska lodowe i jakie niosą one zagrożenia?
AUTOR: Dariusz Witkowski, IMGW-PIB/Centrum Hydrologicznej Osłony Kraju
Proces powstawania i rozwoju zjawisk lodowych w rzekach jest bardzo złożony. Świadczy o tym m.in. terminologia lodowa, w której wyróżnia się aż 70 pozycji form zlodzenia rzek . Na posterunkach wodowskazowych IMGW-PIB określa się tylko kilka z nich: śryż, lód brzegowy, pokrywa lodowa, woda na lodzie, kra oraz zator. Pomiary wykonywane są przez obserwatorów na posterunkach wodowskazowych o godzinie 6 UTC[1], a ich wynik udostępniane są na stronie hydro.imgw.pl. Wiedza o obecności którejś z form, pozwala określić w jakiej fazie zlodzenia znajduje się rzeka, a także jakie wiążą się z tym konsekwencje i niebezpieczeństwa.
Uwięziona rzeka
Zasadniczo wyróżniamy trzy etapy zlodzenia rzeki: fazę formowania się pokrywy lodowej, fazę zalegania pokrywy lodowej i rozpad pokrywy lodowej. Formy lodu w rzekach na początku sezonu zimowego rozwijają się dość schematycznie i powtarzalnie. W pierwszej kolejności tworzy się lód brzegowy i śryż (zwany lodem prądowym). Lód brzegowy, jak sama nazwa wskazuje, powstaje głównie wzdłuż linii brzegowej, ale również przy łachach, urządzeniach wodnych, między ostrogami – a więc tam, gdzie woda ma małą prędkość przepływu, a lokalnie wręcz stoi.
Śryż powstaje w przechłodzonej masie wody, gdy jej temperatura spada poniżej 0°C[2]. Wówczas, przy udziale zawiesiny będącej jądrami krystalizacji (np. drobnych ziarenek iłu), tworzą się kryształki lodu – zarówno w całej objętości wody jak i na dnie. Kryształki te łącza się ze sobą w większe konglomeraty i wypływają na powierzchnię wody pod wpływem wyporności. Tworzą się charakterystyczne gąbczaste krążki lodowe, które podczas spływania mogą zwiększać swoją średnicę od 30 cm nawet do 3 metrów. Charakterystyczne są ich białe, nieco podniesione ku górze brzegi, powstałe w wyniku zderzeń krążków ze sobą.
Utrzymujące się przez dłuższy okres ujemne temperatury powietrza, powodują rozwój powyższych form lodowych, co skutkuje powstaniem stałej pokrywy lodowej i utrudnieniem przepływu wody w rzece. W tym okresie w pokrywie lodowej może tworzyć się wiele różnych form, takich jak płonia, wypłuczyska, kanały itp.
Wzrost temperatury powietrza, jak również wzrost przepływu wody w rzece lub np. prace lodołamaczy, prowadzą do rozpadu pokrywy lodowej. Powstałe w ten sposób odłamki tafli lodu nazywa się krą. Zanim dojdzie do całkowitego rozpadu pokrywy lodowej, na lodzie może pojawić się woda z roztopów, opadów lub pęknięć.
Co ciekawe w trakcie zimy, ze względu na dużą zmienność pogody panującą w Polsce (następujące po sobie odwilże i okresy chłodu), zjawiska lodowe mogą kilkukrotnie pojawiać się i znikać. Ponadto, przy odpowiednich warunkach termicznych, może dochodzić do jednoczesnego pojawiania się śryżu i kry, co jest bardzo niebezpieczne z punktu widzenia zagrożenia powodziowego. Niekiedy spływające rzeką krążki śryżowe i kra, napotykając na utrudnienia przepływu (podpory mostów, jazy, przewrócone drzewa itp.), gromadzą się i tworzą zator, który niebezpiecznie podpiętrza poziom zwierciadła wody.
Zmrożone morze
Etapy przebiegu zlodzenia morza są podobne, jak w przypadku rzeki. Jednak ze względu na charakterystykę mórz, opracowano dla nich odrębną terminologię lodową, składającą się z dziesiątek pojęć określających m.in. stopień zlodzenia i sposób rozmieszczenia lodu, stadium rozwoju, topografię i rodzaj lodu oraz warunki żeglugi w lodzie. Zgodnie z tą terminologią obserwatorzy IMGW-PIB w czasie zimy określają warunki lodowe w rejonach pomiarowych Bałtyku obejmujących strefę przybrzeżną wraz z zalewami i ujściowymi odcinkami rzek oraz portami.
Wykonywane raz na dobę obserwacje koduje się według Bałtyckiego Klucza Lodowego i w formie depeszy przekazuje krajom nadbałtyckim w ramach wymiany międzynarodowej oraz przesyła do Biuletynu lodowego IMGW-PIB. Wyniki dostępne są na stronie baltyk.imgw.pl wraz z mapami zlodzenia Bałtyku. Informacje o warunkach zlodzenia są bardzo istotne zarówno dla żeglugi morskiej, jak i dla służb ratowniczych. Dostarczają również kluczowych informacji o zmianie klimatu, gdyż występowanie lodu morskiego i długość trwania pokrywy lodowej są wrażliwymi indykatorami środowiska morskiego na takie zmiany.
Mimo odrębnej terminologii lodowej, część powstających w morzu form lodowych jest tożsama z tymi występującymi w rzekach, jak np. stała pokrywa lodowa, kra czy śryż. Woda morska, podobnie jak rzeczna, potrafi stworzyć niesamowicie malownicze formy, np. kule lodowe. Powstają one, podobnie jak krążki śryżowe w rzekach, z przechłodzonej wody i jąder krystalizacji (np. piasku, kamieni, patyków itp.). Ważną rolę odgrywają warunki wietrzne, tworzące fale o odpowiedniej sile pozwalającej na toczenie kul. Rzadko kiedy mamy możliwość zaobserwowania powyższego zjawiska, najczęściej jednak, jeśli występuje, to w rejonie polskich, fińskich i rosyjskich piaszczystych plaż.
W Polsce kilka ostatnich sezonów zimowych było znacznie cieplejszych od normy wieloletniej, dlatego coraz rzadziej mamy okazję oglądać zjawiska lodowe na rzekach, jeziorach czy morzu. Jeżeli jednak już są notowane to zauważalny jest trend coraz krótszego czasu ich trwania, zwłaszcza stałej pokrywy lodowej. Na rzekach najczęściej tworzy się śryż i lód brzegowy, który w ostatnich latach można widywać głównie na mniejszych karpackich dopływach Wisły i na rzekach północno-wschodniej Polski. Wiedza o obecności któregoś ze zjawisk lodowych pozwala określić w jakiej fazie zlodzenia znajduje się np. rzeka i jakie wiążą się z tym konsekwencje i niebezpieczeństwa. Obserwacje zjawisk lodowych prowadzone przez IMGW-PIB dostarczają więc bardzo istotnych informacji dla żeglugi, służb ratowniczych i przeciwpowodziowych.
[1] Czas UTC – ang. Universal Time Coordinated – czas uniwersalny; w okresie letnim czas urzędowy w Polsce UTC+2h, a w okresie zimowym UTC+1h.
[2] Woda w rzece, ze względu na swój turbulentny ruch, może mieć temperaturę ujemną i nadal płynąć.
Zdjęcie główne: Aaron Burden | Unsplash
Dariusz Witkowski
Absolwent Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, kierunku geografia ze specjalnością kriologia i badania polarne. Uczestnik XXXI badawczej wyprawy UMK na Spitsbergen, gdzie prowadził prace i pomiary terenowe na lodowcach. Od 2015 roku pracownik IMGW-PIB. Obecnie na stanowisku synoptyka hydrologa Centralnego Biura Hydrologii Operacyjnej w Warszawie. Interesuje się zjawiskami lodowymi i hokejem.
