Zmiany klimatyczne powodują występowanie zjawisk, które bywają katastrofalne w skutkach – między innymi susz, fal rekordowych upałów czy powodzi. Teraz eksperci zajmujący się klimatem ostrzegają, że coraz częściej mogą powodować one – przynajmniej w niektórych częściach świata – inne niebezpieczne zjawisko. Rosnącym zagrożeniem – szczególnie na północy – mogą być lodowe trzęsienia ziemi. Czym są i co je powoduje?
Lodowe trzęsienia ziemi to zjawisko sejsmiczne spowodowane zbyt szybkim zamarzaniem wody w glebie. Najczęściej występują one podczas ekstremalnych warunków zimowych – wtedy, kiedy mokry, pozbawiony śniegu grunt, zamarza w szybkim tempie. Choć po raz pierwszy zjawisko to zaobserwowano i opisano już ponad 200 lat temu, to pod lupę wzięto je dopiero wówczas, gdy dziewięć lat temu nawiedziło ono Toronto i niespodziewanie zagroziło tysiącom ludzi.
6 stycznia 2014 roku w jednym z największych miast w Kanadzie nastąpiła krótkotrwała odwilż – temperatura wzrosła bowiem do 1 stopnia powyżej zera, a na miasto spadł deszcz. Ze względu na to, że wierzchnia warstwa gleby lekko odmarzła, krople wody wsiąknęły w nią. Kolejny dzień przyniósł gigantyczny spadek temperatury – aż do minus 24 stopni. Sprawiło to, że krople wody niemal natychmiast zaczęły zamarzać. Jak wiadomo, zamarzająca woda zwiększa swoją objętość o około 10 procent. To wystarczyło, by lód dosłownie zaczął "wybuchać" pod ziemią – doszło wówczas do serii niewielkich wstrząsów, które odznaczały się charakterystycznym hukiem. Na powierzchni pojawiły się zaś głębokie szczeliny. W późniejszych latach zjawisko to miało także miejsce między innymi w północnej Finlandii, Chicago oraz Ottawie.
Czytaj więcej
Jak wynika z najnowszych badań, ocieplanie się klimatu może mieć katastrofalne konsekwencje w postaci trzęsień ziemi oraz tsunami.
Czym są lodowe trzęsienia ziemi?
Lodowe trzęsienia ziemi wywołuje gwałtowny spadek temperatury w krótkim czasie, gdy powietrze jest na poziomie zera lub poniżej zera. Zimne powietrze zamraża wodę w gruncie, co doprowadza z kolei do wzrostu ciśnienia. Efektem jest to, że gleba oraz skały pękają, co może powodować dudniący dźwięk oraz wstrząsy.
Specjalistycznie zjawiska te nazywa się kriosejsmiką. Występują one szczególnie na terenach, gdzie notuje się największe dobowe wahania temperatury, a gleba składa się głównie z piasku i żwiru. Przeprowadzone w 2016 roku badania wykazały, że lodowe trzęsienia ziemi mogą być częstsze w ocieplającym się klimacie. Dlaczego? Kiedy zimy są coraz cieplejsze, gleba pozostaje dłużej rozmrożona i występuje w niej większa przewaga wody w stanie ciekłym.
Mimo że na pierwszy rzut oka lodowe trzęsienia ziemi przypominają te zwyczajne trzęsienia, to w rzeczywistości nie mają z nimi zbyt wiele wspólnego. I choć powstające na skutek przechodzenia wody ze stanu ciekłego w stały, wstrząsy i fale sejsmiczne, są znacznie słabsze od tych generowanych przez "tradycyjne" trzęsienia ziemi, będące skutkiem uwalniania energii z naprężeń powstałych między skałami, to zjawisko to i tak niepokoi naukowców. Biorąc pod uwagę, że tragiczne w skutkach zmiany klimatu wciąż postępują, naukowcy postanowili więc jeszcze bliżej przyjrzeć się zjawisku lodowych trzęsień ziemi – te ich zdaniem mogą występować bowiem coraz częściej. Szczególnie na północy.
Lodowe trzęsienia ziemi coraz bardziej prawdopodobne przez zmiany klimatu
Dotychczas naukowcy sądzili, że na lodowe trzęsienia ziemi szczególnie narażone są przede wszystkim drogi i inne obszary odśnieżane zimą. Teraz – jak czytamy w portalu phys.org – eksperci doszli do kolejnych wniosków. „Ustaliliśmy, że zimą 2022–2023 głównymi źródłami trzęsień lodowych, które miały miejsce w Oulu w Finlandii, w rzeczywistości były bagna, tereny podmokłe i obszary o wysokim poziomie wód gruntowych lub inne miejsca, w których gromadzi się woda” – zauważyła w badaniu Elena Kozłowska, profesor geofizyki stosowanej w Szkole Górniczej Uniwersytetu w Oulu.
Badacze z Uniwersytetu w Oulu w Finlandii i Służby Geologicznej Finlandii (GTK) zdecydowali się temu przyjrzeć i skupili się na zbadaniu zdarzeń sejsmicznych na obszarach bagiennych i terenach podmokłych. „Wraz ze zmianami klimatycznymi szybkie zmiany w pogodzie zwróciły uwagę na lodowe trzęsienia, które mogą stać się coraz częstsze. Chociaż ich intensywność jest zwykle niska, seria stosunkowo silnych trzęsień mrozu w Oulu w 2016 roku które spowodowały pęknięcia dróg, to punkt wyjścia dla naszych badań” – podkreślają w badaniu eksperci.
Czytaj więcej
Szkody w ubezpieczonym majątku, wywołane przez klęski żywiołowe, wzrosły w I półroczu na świecie do 50 mld dol. To najwięcej od 2011 r. - podało t...
Lodowe trzęsienia ziemi dotykają północnych regionów na całym świecie, ale rzadko badano je dotychczas za pomocą instrumentów sejsmicznych. To pierwsze badanie, w którym postanowiono to zrobić. „Zwykle zimą pokrywa śnieżna chroni ziemię przed zimnem. W miarę jak śnieg topnieje pod wpływem zmieniających się warunków pogodowych, gleba jest jednak narażona na działanie tego mrozu” – podkreśla Kari Moisio, jeden z autorów badania.
Zimą 2022 i 2023 badacze zainstalowali w północnej Finlandii dwie sieci stacji sejsmicznych, których zadaniem było rejestrowanie trzęsień wywołanych wahaniami temperatury. Jedna stanęła w Oulu, a druga – w Sodankylä. Sieci te rejestrowały sygnały sejsmiczne oraz dane dotyczące temperatury gleby. W ciągu kilku dni, gdy temperatura powietrza gwałtownie spadała, miejscowi mieszkańcy zgłaszali badaczom drgania gruntu i niecodzienne dźwięki. Obserwacje te, w połączeniu z danymi sejsmicznymi, wykorzystano do identyfikacji trzęsień lodowych. Jak zauważono, warunki do wystąpienia zjawiska są sprzyjające, gdy temperatura spada do ponad -20°C z szybkością około jednego stopnia na godzinę.
Występujące zimą trzęsienia ziemi mogą niszczyć budynki i drogi
Jak czytamy w badaniu, w okolicach stacji sejsmicznych w Oulu, w pobliżu obszarów mieszkalnych, gdzie wykryto główne źródła trzęsień mrozowych, znajduje się wiele terenów podmokłych. W Sodankylä trzęsienia były dodatkowo spowodowane pękaniem lodu na rzece Kitinen. „Trzęsienia często zdarzały się w styczniu, ale możliwe są również w innych terminach” – zauważają badacze. „Wydaje się, że pęknięcia powstałe podczas trzęsień lodowych rozprzestrzeniają się wzdłuż kanałów odwadniających w pobliżu dróg i na nawadnianych terenach podmokłych” – dodają, zaznaczając, że pęknięcia w ziemi mogą być poważne i się rozprzestrzeniać, co prowadzić może do poważnych zniszczeń budynków, piwnic, rurociągów czy dróg.
Eksperci podkreślają, że obecnie najbardziej istotne jest dla nich dokładniejsze określenie częstości występowania zjawiska lodowych trzęsień na rozmaitych obszarach – nie tylko tych, na których zaobserwowano je dotychczas. „Dalsze badania pozwolą na identyfikację obszarów zagrożonych trzęsieniami lodowymi, co pomoże przygotować i zabezpieczyć środowisko zabudowane przed tym specyficznym zagrożeniem naturalnym” – czytamy. Naukowcy z Uniwersytetu w Oulu planują w przyszłości stworzyć system, który będzie w stanie przewidywać trzęsienia lodowe na podstawie analizy gleby i danych satelitarnych.
Ze względu na to, że w Polsce niezwykle rzadko zdarza się, by po ulewnych deszczach następował nagły spadek temperatury o ponad 20 stopni, w naszym kraju dotychczas nie słyszeliśmy o lodowych trzęsieniach ziemi. Teoretycznie zjawisko to może się jednak pojawić – przede wszystkim na obszarach o glebach sandrowych, czyli w województwach północnych oraz centralnych – zauważa portal twojapogoda.pl.
Wnioski z badania nie zostały jeszcze opublikowane w całości – dopiero wkrótce pojawiają się one w czasopiśmie naukowym "EGUsphere". Eksperci kontynuują swoje badania – o lodowych trzęsieniach ziemi wciąż bowiem wiedzą stosunkowo niewiele.
