Wodny przegląd publikacji (33)

Współczesne badania naukowe coraz wyraźniej pokazują, jak istotny wpływ na środowisko wodne wywierają zarówno działalność człowieka, jak i naturalne procesy zachodzące w przyrodzie. Stosowanie zimowych środków odladzających, choć zwiększa bezpieczeństwo na drogach i parkingach, prowadzi do degradacji miejskiej zieleni i zanieczyszczenia wód opadowych. Dzięki nowoczesnym technologiom, takim jak modele komputerowe wykorzystujące uczenie maszynowe, udało się odwzorować historię Alpejskiego Pola Lodowego sprzed 25 tys. lat. Tropikalne cyklony, jedne z najpotężniejszych zjawisk pogodowych, nie tylko zmieniają układ hydrologiczny regionów, które nawiedzają, ale również oddziałują na zasoby wodne w skali lokalnej i globalnej.

W Arktyce, gdzie wieczna zmarzlina zaczyna się rozmrażać, konsekwencje tego procesu stają się coraz bardziej widoczne – od degradacji infrastruktury, przez zagrożenia dla jakości wody, po poważne wyzwania dla lokalnych społeczności i ekosystemów. Wyniki najnowszych analiz nie tylko dostarczają cennych informacji na ten temat, ale także wskazują potencjalne rozwiązania, które mogą pomóc w ich łagodzeniu.

1. Long S., Rippy M.A., Krauss L., et al. (2024). The impact of deicer and anti-icer use on plant communities in stormwater detention basins: Characterizing salt stress and phytoremediation potential. Science of The Total Environment, 178310

Zimowe warunki wymuszają używanie środków odladzających i przeciwoblodzeniowych w celu zapewnienia bezpieczeństwa na drogach i parkingach. Stosowanie takich substancji wywiera jednak znaczący wpływ na środowisko, w tym na zieloną infrastrukturę miejską. W badaniu przeprowadzonym w północnej Wirginii podczas wyjątkowo śnieżnego roku hydrologicznego 2021/2022 zespół naukowców przeanalizował wpływ soli na roślinność w 14 zbiornikach retencyjnych. Wybrano obiekty różniące się źródłami odprowadzanej wody – z dróg, parkingów, terenów zielonych i przepuszczalnych.

Przeprowadzono kompleksowe analizy gleby, wody opadowej i roślinności, uwzględniając różne pory roku: przed opadami śniegu, zimą i w sezonie wegetacyjnym. Wyniki dowodzą, że zbiorniki odwadniające drogi i parkingi wykazywały znacznie wyższy poziom zasolenia niż te odprowadzające wodę z terenów zielonych. Najwyższe stężenia soli odnotowano zimą i wiosną. Często przekraczały one progi toksyczności dla większości roślin.

W badanych zbiornikach zidentyfikowano 255 gatunków roślin. Spośród nich tylko 48 wykazywało tolerancję na zwiększone zasolenie, w tym Typha latifolia, Typha angustifolia, Festuca rubra, Eleocharis palustris i Panicum virgatum. W zbiornikach odwadniających tereny przepuszczalne dominowały gatunki o mniejszej odporności na sól, podczas gdy w tych zawierających wodę spływającą z dróg i parkingów częściej występowały rośliny halofilne, które gromadziły znaczne ilości sodu i chlorków (średnio 9,5 mg/g sodu i 28,5 mg/g chlorków). Gatunki te mogły usunąć od 5 do 6 proc. soli wprowadzonej do systemu rocznie. Choć to niewielki odsetek, wyniki wskazują na potencjalną rolę roślin w ograniczaniu skutków zasolenia. Naukowcy podkreślają jednak konieczność zaprojektowania bardziej efektywnych systemów odprowadzania wód opadowych.

2. Leger T.P.M., Jouvet G., Kamleitner S., et al. (2025). A data-consistent model of the last glaciation in the Alps achieved with physics-driven AI. Nature Communications, 16, Article number: 848

25 tys. lat temu Alpy Europejskie były pokryte ogromnym Alpejskim Polem Lodowym (ang. Alpine Ice Field, AIF), którego grubość sięgała kilku kilometrów. Próby zrozumienia jego historii od dawna stanowiły wyzwanie dla naukowców, ponieważ modele komputerowe często zniekształcały rzeczywistą grubość lodu i wskazywały niezgodnie z danymi terenowymi miejsca, w których jęzor się kończył. Głównym celem badania było stworzenie dokładniejszego modelu, który pozwoliłby lepiej odtworzyć warunki panujące podczas ostatniego zlodowacenia, odpowiedzieć na pytanie, jak lodowiec wpływał na kształtowanie krajobrazu i erozję oraz jakie procesy fizyczne decydowały o jego przepływie i topnieniu.

W badaniu wykorzystano nowoczesny trójwymiarowy model, zwany Instructed Glacier Model (IGM), który łączy uczenie maszynowe z zasadami fizyki. Dzięki temu narzędziu naukowcy mogli przeprowadzić aż 100 symulacji, odwzorowując lodowiec z bardzo dużą dokładnością – każda symulacja miała rozdzielczość 300 m. Pozwoliło to znacznie lepiej dopasować wyniki do rzeczywistości, zmniejszając błędy w szacunkach nawet o 200–450 proc. w porównaniu z wcześniejszymi badaniami.

Wyniki symulacji dostarczyły nowych informacji o prędkościach przepływu lodu, temperaturach wewnątrz lodowca, procesach erozji i paleoklimacie Alp. Innowacyjne podejście łączące modelowanie fizyczne i uczenie maszynowe może znaleźć zastosowanie w badaniach lodowców na całym świecie, przyczyniając się do lepszego zrozumienia ich roli w kształtowaniu krajobrazu i klimatu.

3. Gartler S., Scheer J., Meyer A., et al. (2025). A transdisciplinary, comparative analysis reveals key risks from Arctic permafrost thaw. Communications Earth & Environment, 6, 21

Rozmarzanie wiecznej zmarzliny stanowi poważne zagrożenie dla środowiska Arktyki i sposobu życia lokalnych społeczności. W czterech kluczowych regionach: Longyearbyen (Svalbard, Norwegia), gminie Avannaata (Grenlandia), regionie Morza Beauforta i delcie Mackenzie (Kanada) oraz dystrykcie Bulunskiy (Rosja) zbadano pięć głównych zagrożeń związanych z rozmarzaniem wiecznej zmarzliny: awarie infrastruktury, zakłócenia w mobilności i dostawach, obniżenie jakości wody, zmniejszenie się bezpieczeństwa żywnościowego oraz narażenie na choroby i zanieczyszczenia.

Badanie z udziałem 26 instytutów zrealizowano w ramach projektu Nunataryuk. Zastosowano interdyscyplinarne i transdyscyplinarne podejście, obejmujące badania terenowe, warsztaty, wywiady i analizy sieci tematycznej. W podsumowaniu uwzględniono perspektywy naukowców, lokalnych społeczności, rdzennych mieszkańców oraz przedstawicieli administracji. Zebrano dane dotyczące procesów fizycznych, kluczowych zagrożeń i ich konsekwencji społecznych.

W poszczególnych regionach zidentyfikowano różnice w percepcji i skutkach zanikania wiecznej zmarzliny. W Longyearbyen i Grenlandii priorytetem okazały się problemy infrastrukturalne, takie jak deformacje gruntu i osuwiska. W regionie Morza Beauforta i delty Mackenzie dominowały obawy o bezpieczeństwo żywnościowe, związane z utratą różnorodności biologicznej oraz zmieniającymi się warunkami hydrologicznymi. W Rosji szczególnie istotne były zagrożenia wynikające z erozji wybrzeży i trudności w dostępie do czystej wody.

Wyniki badania podkreślają, że skutki rozmarzania wiecznej zmarzliny są silnie związane z lokalnymi warunkami środowiskowymi, kontekstami społecznymi i historycznymi. Sformułowano zalecenia dotyczące zintegrowanego podejścia do zarządzania ryzykiem, uwzględniającego działania adaptacyjne i łagodzące skutki zmian. Badanie dostarcza cennych informacji na temat rozwoju strategii adaptacyjnych i wspiera decydentów w podejmowaniu świadomych działań na rzecz ochrony środowiska.

4. Sánchez-Murillo R., Herrera D.A., Farrick K.K., et al. (2024). Stable isotope tempestology of tropical cyclones across the North Atlantic and Eastern Pacific Ocean basins. Annals of the New York Academy of Sciences

Tropikalne cyklony to jedne z najbardziej intensywnych i destrukcyjnych zjawisk pogodowych, które znacząco wpływają na środowisko oraz życie ludzi w regionach przybrzeżnych i wyspiarskich. W badaniu przeanalizowano skład izotopowy opadów (proporcje różnych form cząsteczek wody) związanych z 40 cyklonami w basenach północnego Atlantyku i wschodniego Pacyfiku. Dane zebrano z dwóch okresów: 1984-1995 oraz 2012-2023, zestawiając łącznie ponad 6 tys. wyników z wód powierzchniowych i podziemnych.

Badacze odkryli, że opady generowane przez cyklony różniły się składem od tych powstających podczas zwykłych deszczy. Na przykład w obszarach górskich opady z cyklonów charakteryzowały się niższymi wartościami izotopowymi, co wynikało z ich oddziaływania z terenem i procesami atmosferycznymi. Z kolei intensywne opady wzdłuż wybrzeży i na obszarach morskich często wykazywały wyższe wartości.

Analiza dowiodła również, że wody pochodzące z cyklonów szybko przedostają się do systemów rzecznych i podziemnych, co pozwala na lepsze zrozumienie ich wpływu na zasoby wodne. Dzięki temu możliwe jest precyzyjniejsze określenie roli tych zjawisk pogodowych w lokalnym cyklu hydrologicznym, a także badanie dawnych burz na podstawie śladów w środowisku.

Porównując różne kategorie cyklonów, zauważono, że najbardziej intensywne burze (huragany kategorii 4 i 5) powodowały najgłębsze zmiany w systemach wodnych. Wyniki badania wskazują, że dane izotopowe mogą być pomocne w analizowaniu zarówno współczesnych, jak i historycznych zjawisk pogodowych, co pozwala lepiej zrozumieć ich wpływ na klimat i planować bardziej efektywne strategie zarządzania zasobami wodnymi.

[1] https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.178310

[2] Doi: 0.1038/s41467-025-56168-3

[3] https://doi.org/10.1038/s41467-025-56168-3

[4] https://doi.org/10.1111/nyas.15274