Skutki silnego wiatru w środowisku geograficznym na przykładzie huraganu z 19.11.2004 roku w Tatrach Słowackich

Cel:

Celem referatu jest omówienie skutków, jakie wyniknęły z ekstremalnego zdarzenia jakim był huragan w dniu 19 listopada 2004 roku w Tatrach Słowackich.

Ważną rolę w rozwoju współczesnych geoekosystemów odgrywają procesy ekstremalne typu katastrofalnego. Wzrost zainteresowania nimi wynika ze zwiększonej częstości ich występowania. Jedną przyczyn gwałtownego powstania zmian w środowisku przyrodniczym, należącą do grupy zagrożeń meteorologicznych, są silne wiatry.

Bezpośrednim skutkiem bardzo silnych wiatrów są wykroty, czyli drzewa wyrwane z korzeniami i materiałem glebowo-zwietrzelinowym i zagłębienia po nich w ziemi [Gerlach 1960, Pawlik 2009] oraz złomy tzn. drzewa złamane. Uszkodzenia drzew przez silny wiatr mogą mieć charakter trwały. Obszar, na którym doszło do złamania pni, wierzchołków i gałęzi oraz spękania drewna w strzałach nosi nazwę wiatrołomu. Powierzchnia, na której drzewa zostały wyrwane z korzeniami (pnie zwykle nie są złamane) to wiatrował. Zdarza się, że wiatrołom i wiatrował występują na danym obszarze jednocześnie.

Obszar badań:

19 listopada 2004 r. miała miejsce jedna z najgwałtowniejszych i największych zmian w krajobrazie Tatr Słowackich. Tego dnia w ciągu trzech godzin całkowitemu zniszczeniu uległ las na powierzchni około 12 600 ha, co stanowi jedną czwartą zasobów leśnych TANAP-u(słowackiego Tatrzańskiego Parku Narodowego). Strefa zniszczeń ciągnie się w pasie o długości około 30 km i szerokości 2-3 km, od okolic Podbańskiej przez Szczyrbskie Jezioro, Wyżnie Hagi, Smokowce, Tatrzańską Łomnicę do Tatrzańskiej Kotliny [Motyčka 2005]. Obejmuje ona stoki Tatr Wysokich o stosunkowo niedużych spadkach, pokrytych miąższami utworami glacjalnymi i fluwioglacjalnymi [Lukniš 1973] od 800 m n.p.m. do 1300 m n.p.m. Wiatrował leży w obrębie piętra klimatycznego umiarkowanie chłodnego [Hess 1974] i roślinnego piętra regla dolnego.

Powalone drewno:

Szata roślinna obszaru charakteryzowała się do 19 listopada 2004 roku występowaniem kilkunastu zbiorowisk roślinnych, których największe powierzchnie zajmowały wysokogórskie bory świerkowe, z dominacją świerka i pewnym udziałem modrzewia europejskiego.

W granicach klęski ekologicznej wywróceniu uległo 58,6% drzew, pozostałe natomiast zostały złamane. Powalonych zostało tyle drzew, ile normalnie wycina się na całej Słowacji przez rok. Łączną objętość tego powalonego drewna oszacowano na 3 mln m³ o wartości około 4 mld euro. (ryc)

Główne przyczynyklęski:

Bezpośrednią przyczyną powstania omawianego obszaru klęski ekologicznej była tatrzańska bora. 19 listopada 2004 r. w godzinach przedpołudniowych nad obszar Polski zaczął się nasuwać ośrodek niżowy wraz z chłodnym frontem atmosferycznym. Frontowi temu towarzyszył szybki spadek ciśnienia i bardzo silny wiatr, wymuszające ruch mas powietrza przez masyw Tatr z północy na południe. Nagromadzone po północnej stronie gór masy bardzo chłodnego powietrza gwałtownie przelały się przez grań.Według danych stacji meteorologicznej na Łomnicy (2635 m n.p.m.) pomiędzy 15.00 a 18.00 prędkość wiatru wynosiła 90-110 km/h, osiągając w porywach do 145 km/h. Najwyższa zanotowana prędkość (o 15.27) wyniosła 165 km/h (Motyčka 2005). Jednakże wiatr opadając pod wpływem grawitacji nabierał jeszcze większej prędkości; i tak na wysokości Łomnickiego Stawu (1751 m n.p.m.) porywy dochodziły do 200 km/h (wg. V. Motyčki – 194 km/godz.) a nieco niżej, na wysokości górnej granicy lasu (1480 m n.p.m.) nawet do 230 km/h. Tą ostatnią wartość podaje tylko M. Koreň (2005a) nie potwierdza jej V. Motyčka (2005) czerpiący swoje informacje ze zbiorczej stacji synoptycznej w Bratysławie. Poniżej granicy lasu notowane były niższe prędkości: 80 – 130 km/h.

Wiatr o katastrofalnej sile wiał około trzech godzin. Po godzinie 18.00 nie notowano już silniejszych porywów, choć wiatr wiał jeszcze przez kilkanaście następnych godzin.

Za drugą przyczynę powstania wiatrowału uważany jest stan lasu. Na południowych stokach Tatr, z powodu granitowego, kwaśnego podłoża, drzewostany regla dolnego i górnego są właściwie identyczne (dominacja świerka, udział modrzewia, a w pobliżu górnej granicy lasu – limby). Zdecydowana przewaga świerka, bo aż 72%, okazała się niekorzystna głównie ze względu na płytki i płasko rozłożony system korzeniowy. Zbiorowisko tego typu, naturalne na kwaśnym podłożu, jest bardzo podatne na niszczące działanie silnego wiatru [Skrzydłowski 2005]. Większość świerków została nasadzona przez człowieka (sadzonki sprowadzano z Bawarii) [Balon, Maciejowski 2005]. Drzewostan był ujednolicony także pod względem wysokościowym, grubości pierśnic, długości koron i smukłości. Bezpośrednie przyczyny powstania zjawiska są oczywiste – bodźcem był wiatr, który okazał się silniejszy od odporności geosystemu stoku porośniętego lasem [Balon, Maciejewski 2005].

,,Szkody, które widzimy, poprzedziły działania leśników. (…) Najwyższe świerki, które tam kiedyś sadzili, były dostarczane z zagranicy. Strefa, gdzie są naturalne lasy, ma bardzo mało zniszczeń, czyli padły drzewa obcego pochodzenia. Ten wiatr, choć dość wielki, na pewno nie przysporzyłby takich szkód, gdyby były tu lasy mieszane” – twierdzi Juro Lukač, lider LesoochranárskehoZoskupenia ,,Vlk”. Jednoznacznie dowodzą tego dane specjalistów TANAP-u; na jego obszarze wichura spustoszyła bowiem głównie monokultury świerkowe w wieku 40-110 lat – a więc sztucznie sadzone w miejscach wyrębów na początku XX w. i wiatrołomów z lat 60-tych. Tatrzańskie lasy w strefie ponad 1200 m n.p.m. oparły się huraganowi bez większych uszczerbków: nawet poniżej Łomnickiego Stawu, przy którym porywy wichury osiągnęły maksymalną prędkość 194 km/h, górnoreglowe drzewostany naturalne przetrwały!

Także niewątpliwie, gdyby rosnące u podnóży Tatr drzewostany posiadały zróżnicowaną strukturę i budowę – to nie doszłoby do ich zagłady.

Co się dokładnie działo, ukazuje relacja jednej z polskich turystek, która znajdowała się wówczas na Drodze Wolności: ,,Wszystko zaczęło się około godziny 16. Zerwał się silny wiatr. Na drogę przed nami spadło drzewo. (…) Ujechaliśmy jakieś 500 m dalej i zleciało kolejne drzewo. (…) Wiatr, który się teraz zerwał, był tak silny, że drzewa z ogromnym trzaskiem kładły się jak zapałki. (…) Z okien autobusu widzieliśmy jak wiatr pustoszy las naokoło nas. Gdy się ściemniło słyszeliśmy tylko trzask drzew. (…) Cała ta wichura trwała niecałe trzy godziny. To, co zobaczyliśmy rano, było szokiem. Cały las, który nas otaczał, leżał, gdzieniegdzie tylko stały jakieś drzewa.” [za biuletynem PTT ,,Co słychać?’’ nr 12(168)/2004].

Skutki wichury z 19.11.2004 r.:

1) Najwyraźniejszą i najgwałtowniejszą zmianą było samo powstanie wiatrowału na ogromnej, zwartej powierzchni. Saltacja wykrotowa polega na wyrwaniu wraz z korzeniami drzewa utworów glebowo-zwietrzelinowych oraz przemieszczeniu i osadzeniu ich w niedalekiej odległości od miejsca wyrwania. Zachodzi ona, gdy siła składowa pozioma działająca na koronę i pień przekracza zdolność korzeni i gleby do utrzymania drzewa w miejscu. Saltacja wykrotowa jest procesem biogeomorfologicznym i jest zaliczana do głównych efektów geomorfologicznych bezpośrednio lub pośrednio przypisywanych rozwojowi fauny i flory. Częstotliwość występowania saltacji wykrotowej i zniszczeń powodowanych przez wiatr różnicuje się, między innymi, ze względu na gatunek, sposób zakorzenienia oraz rzeźbę terenu. Podczas huraganowego wiatru w Tatrach Słowackich w 2004 r. powaleniu uległy głównie świerki (72% zniszczonego drzewostanu), natomiast w mniejszym stopniu modrzewie (11,6%) [Balon, Maciejewski 2005]. Autorzy ci przypuszczają, że wynika to prawdopodobnie z głębszego zakorzenienia modrzewia, a także faktu, że w trakcie katastrofy modrzewie były pozbawione szpilek, a zatem stawiały mniejszy opór wiatrowi. Najbardziej powszechnym efektem morfologicznym saltacji wykrotowej jest morfologia lub mikrotopografia, składająca się z zagłębień (głębokość około 0,6m) i kopczyków (średnica do 4m). Zagłębienia powstają podczas wichury, kopczyki zwykle później. Obie formy są kształtowane na skutek denudacji wykrotowej (odpadania, osypywania, spłukiwania i wywiewania) i utrwalania przez roślinność.

Szczegółowe badania w granicach klęski ekologicznej w Tatrach prowadzono na 10 reprezentatywnych poletkach o łącznej powierzchni 6938 m². Na poletkach dokonano pomiarów wszystkich wykrotów – łącznie 224 wykroty. Obliczono, że średnia objętość wykrotu wynosi 1,66 m³. Łączna ilość materiału glebowo-zwietrzelinowego ruszonego w obrębie 10 badanych poletek to 421,25 m³.

2) Jednogatunkowość ale również wiekowa, wysokościowa, a głównie genetyczna jednolitość przyczyniają się do wysokiej wrażliwości na wszelkie zaburzenia. W takich lasach wiatr powoduje efekt domina. Po gwałtownym odsłonięciu cierpią drzewa rosnące na skraju ocalałych drzewostanów. Stres z prześwietlenia, zgorzelina i oparzelina stwarzają doskonałe warunki do zaatakowania lasu przez korniki, a przy słonecznej i ciepłej pogodzie następuje masowy wzrost liczebności tych owadów. A więc kolejną przyczyną spustoszeń w tatrzańskich lasach, będącą bardzo wyraźną konsekwencją zdarzenia 19.11.2004 roku, jest plaga korników. Po klęsce z 2004 roku na powierzchni 12 tys. ha powstały dla kornika drukarza (Ipstypograpbus) korzystne warunki żerowania. W 2005 roku korniki zasiedliły ponad 60% wiatrołomów. Korzystne warunki rozrodu szkodnika wystąpiły już wiosną 2005 r. Pomyślne warunki klimatyczne umożliwiły wcześniejszą rójkę kornika a wczesna rójka stwarza warunki dla rozwoju co najmniej dwóch generacji, co powoduje wzrost liczebności korników i ich zwiększony napór na okoliczne drzewostany. Powierzchnia zniszczonego przez korniki lasu (do jesieni 2009 r.) szacowana jest na około 3000 ha, co stanowi prawie jedną czwartą powierzchni wiatrowału.

Wichura też zmieniła warunki życia zamieszkujących ten obszar dzikiej fauny. Po pierwsze pewna część zwierząt nie przeżyła samej katastrofy, ginąc pod ciężarem padających na ziemię drzew lub w ich konarach. Po drugie zniszczenie przez wiatr ostoi bytowania i żerowania typowych gatunków leśnych (np. jelenie, wiewiórki) czy utrata miejsc zimowania przez drobne ssaki (np.. orzesznice, koszatki) spowodowało emigrację tych osobników, które przeżyły huragan do innych kompleksów leśnych. Trzeba również liczyć się z tym, że część z nich nie przeżyła śnieżyc zimy 2004/2005 ze względu na brak ochrony przed nimi, jaką stanowił zwarty drzewostan.Podobno oszalałe ze strachu jelenie, uciekając na oślep, wpadały pod przejeżdżające samochody.

3) Zmiana stosunków ekologicznych w ekosystemie leśnym po wichurze w 2004 r. praktycznie spowodowała zanik naturalnych zespołów mchowo-borówkowo-trawiastych, które zastąpiła roślinność gatunkowo bardziej jednorodna.

4) Na obszarze wiatrowału stwierdzono wzrost o około 1,5 - 3°C średnich miesięcznych wartości temperatury powietrza w okresie letnim. W okresie wegetacji wzrost ten wyniósł 2°C. Z powodu braku warstwy korony drzew do gleby przedostaje się średnio o 40% więcej opadów oraz dwa razy większa ilość energii słonecznej.

5) Zmiany stosunków wilgotnościowych w glebie i w wielkości parowania były szczególnie widoczne przez pierwsze dwa lata po wichurze. Ich wynikiem było obniżenie zasobów wody w profilu glebowym. Zawartość wody w glebie stawała się czynnikiem ograniczającym żywotność i odporność drzew szczególnie w czasie dni wietrznych i słonecznych. Notuje się przyspieszenie wymywania z gleb takich pierwiastków jak: Na, Ca, Mg, K, F, Al.

6) Budowa geologiczna obszaru klęski, w granicach którego dominują miąższe pokrywy wodnolodowcowe (piaszczysto – żwirowo - głazowe) sprawia, że gwałtownym zmianom nie uległ system retencji i odpływu wód. Istotny dla tej kwestii jest też układ wiatrowału, który jest prostopadły do kierunku płynięcia niemal wszystkich głównych potoków południowej części Tatr. W związku z powyższym stosunkowo krótkie odcinki cieków znalazły się w granicach wiatrowału. Obserwowane zmiany hydrologiczne polegają przede wszystkim na zatarasowaniu przepływu potoków przez rumosz drzewny. Prowadzi to do wzrostu erozji bocznej.

7) Przejście huraganu skomplikowało życie setkom mieszkańcom słowackiego Podtatrza. Wiele tamtejszych miejscowości zostało odciętych od świata. Powalone drzewa pozrywały sieci energetyczne, zablokowały linie komunikacyjne. Tak np. mieszkańcy Podbańskiej czekali przez 6 dni, aż ratownicy przebiją się przez 6-metrowej wysokości zwały drzew spiętrzonych na dystansie ok. 4 km. W osiedlu Trzy Źródła zostało uwięzionych troje ludzi – ratownicy desantowali się tam z powietrza, aby dostarczyć im leki i żywność. Jeszcze 22 listopada nadal było pozbawionych energii elektrycznej 20 miejscowości. ,,Cywilizacja, która przyszła w góry, musi poczekać” – stwierdził jeden z mieszkańców zmuszonych przez dłuższy czas obywać się bez elektryczności.

Można mówić o ogromnym szczęściu, że obyło się bez większej ilości ofiar śmiertelnych (jedna osoba zginęła w aucie przygniecionym przez padające drzewo).

Uszkodzeniom uległy także wyciągi i kolejki, górskie hotele i schroniska.

Podsumowanie:

Bardzo silny wiatr może mieć wieloraki i długofalowy w skutkach wpływ na środowisko przyrodnicze, zwłaszcza na jego biotyczne składniki. Jego efekty wpisane są w funkcjonowanie środowisk górskich i podgórskich i mogą mieć szczególne znaczenie w ukształtowaniu pięter leśnych, między innymi ich zasięgu. Skutki bardzo silnego wiatru w drzewostanach górskich mogą być katastrofalne, jak miało to miejsce w słowackich Tatrach Wysokich. Choć od tysiącleci w tatrzańskich borach zdarzają się duże zniszczenia, wyzwalające w ich ekosystemach szereg przemian, prawdopodobnie nigdy w czasach historycznych nie były one tak ogromne jak 19 listopada 2004 roku. Elementami w środowisku przyrodniczym ulegającymi największym przemianom przez wiatr wiejący z dużą prędkością są szata roślinna i rzeźba terenu. Zmiany te pojawiają się gwałtownie. Straty w lasach są często powiększane na skutek rozwoju populacji korników. Bezpośrednim skutkiem w środowisku są też wykroty. Wkraczająca roślinność utrwala utworzone formy, co prowadzi do powstania charakterystycznego reliefu jamowo-kopczykowego, który może przetrwać nawet setki lat. Skutki te stanowią trwały zapis naturalnych procesów morfogenetycznych w rzeźbie piętra leśnego dotkniętego przez silny wiatr.

• Balon J., Maciejowski W., 2005, „Wpływ huraganowego wiatru z dnia 19 listopada 2004 na krajobraz południowego skłonu Tatr”, [w:] A. Szponar, S. Horska-Schwarz (red.), Struktura przestrzenno-funkcjonalna krajobrazu, Problemy Ekologii Krajobrazu, Wrocław, t. XVII, 92-99.

• Borucki T., 2005, „Ekologiczna katastrofa czy katharsis?”, Dzikie życie, 2(128),

• Chováncova B., 2005, „Zwierzęta w obliczu klęski żywiołowej”, Tatry, 1(11), s.16.

• Fleischer P., Ferenčik J., 2008, „Kornik atakuje od południa”, Tatry, 3(25), s.54-57.

• Fleischer P., 2011, „Tatrzański las sześć lat po huraganie”, Tatry, 6, s.61-67.

• Grocholski M., 2005, „Huragan w Tatrach Słowackich”, Tatry, 1(11), s.8

• Koreň M., 2005, „Potęga przyrody”, Tatry, TPN, 1(11), 10.

• Pawlik Ł., 2009, ,,Znaczenie saltacji wykrotowej w kształtowaniu rzeźby stoku”, Czasopismo Geograficzne, 80(3), s.130-146.

• Rojan E., 2012, „Mikrorzeźba jamowo-kopczykowa w graniach wiarowału w słowackich Tatrach Wysokich”, Prace i Studia Geograficzne, t. 49, s.173-183.

• Rojan E., 2010, ,,Rola silnych wiatrów w przekształcaniu rzeźby terenu w piętrze leśnym gór, na przykładzie wiatrowału w słowackich Tatrach Wysokich”, Czasopismo Geograficzne, 81(1-2), s. 103-123.