Multidecadal (1960–2011) shoreline changes in Isbjørnhamna (Hornsund, Svalbard)

A section of a gravel-dominated coast in Isbjørnhamna (Hornsund, Svalbard) was analysed to calculate the rate of shoreline changes and explain processes controlling coastal zone development over last 50 years. Between 1960 and 2011, coastal landscape of Isbjørnhamna experienced a significant shift from dominated by influence of tide-water glacier and protected by prolonged sea-ice conditions towards storm-affected and rapidly changing coast. Information derived from analyses of aerial images and geomorphological mapping shows that the Isbjørnhamna coastal zone is dominated by coastal erosion resulting in a shore area reduction of more than 31,600 m2. With ~3,500 m2 of local aggradation, the general balance of changes in the study area of the shore is negative, and amounts to a loss of more than 28,000 m2. Mean shoreline change is −13.1 m (−0.26 m a−1). Erosional processes threaten the Polish Polar Station infrastructure and may damage of one of the storage buildings in nearby future

Historia zlodowacenia archipelagu Svalbard od późnego vistulianu do współczesności

The glacial history of the Svalbard archipelago is often a hot topic for researches, but the articles usually refer to a particular piece of Svalbard. The authors of this work studied many scientific articles based on the researches to find and collect this history.Svalbard archipelago is located in the Arctic, at the edge of the continental shelf of Europe. The end of shelf boundary noted occurrence of ice caps in the past glaciations. In turn, the main elements of the landscape of the archipelago are glaciers that are currently in a recession. Spitsbergen (the biggest island of the archipelago) sets the limit of Pleistocene glaciations, and the current state of glaciers allows determining the place where the recession is intense.The main aim of the authors in this study is to show this history only from the late Vistulian to the late Holocene (the beginning of 21st century). Interstadials and Stadials start time varies, as their duration in different places, according to various authors. It is very hard to collect all information and describe this history. By knowing the history of glaciation, we can distinguish in the late Vistulian: Last Glacial Maximum (LGM), Bølling/Older Dryas/Allerød and Younger Dryas (YD). LGM was the stadial in which was the maximum extent of ice sheet in late Vistulian. After this period, ice sheet began to retreat from the continental shelf. In turn, YD was the stadial in which the last advance of glaciers took place, about 11 000 years BC. In the Holocene we can distinguish Holocene Climatic Optimum (in the meantime short Cooling Holocene), Revdalen Stadial, Medieval Warm Period, Little Ice Age (LIA) and 20th century warming. The maximum extent of glaciers in Holocene was in LIA. In LIA, the extent of glaciers was bigger than in YD. In 20th century a warming started and continues until now.Svalbard jest obszarem, gdzie zachowały się w różnym stopniu „ślady” zdarzeń glacjalnych. Dowodami ich wystąpienia są między innymi osady oraz formy glacjalne i fluwioglacjalne (np. Boulton 1979; Boulton i in. 1982; Landvik i in. 1998; Mangerud i in. 1998; Pękala, Repelewska-Pękalowa 1990; Lindner, Marks 1993ab; Ingólfsson, Landvik 2013). Bliskość tego obszaru w stosunku do centrów zlodowaceń powodowała, że kolejne epizody glacjalne „zamazywały ślady” poprzednich, niszcząc je lub przekształcając (np. Landvik i in. 1992; Mangerud i in. 1998; Zagórski 2007). Po deglacjacji następował zazwyczaj okres intensyfikacji działania procesów nieglacjalnych (paraglacjalnych), np. morskich, peryglacjalnych (Mercier, Laffly 2005; Strzelecki 2011; Zagórski i in. 2012). Stąd najlepiej zachowały się pozostałości najmłodszych zdarzeń i epizodów glacjalnych, np. małej epoki lodowej (np. Baranowski 1977abc; Lindner Marks 1993b; Werner 1993; Wójcik, Ziaja 1999; Reder 1996ab;  Birkenmajer, Łuczkowska 1997; Svendsen Mangerud 1997; Zagórski i in. 2008, 2012; Rodzik i in. 2013)

The Effect of Land Use Change on Transformation of Relief and Modification of Soils in Undulating Loess Area of East Poland

The change of primary forest areas into arable land involves the transformation of relief and modification of soils. In this study, we hypothesized that relatively flat loess area was largely transformed after the change of land use due to erosion. The modifications in soil pedons and distribution of soil properties were studied after 185 years of arable land use. Structure of pedons and solum depth were measured in 128 and soil texture and soil organic carbon in 39 points. Results showed that soils of noneroded and eroded profiles occupied 14 and 50%, respectively, and depositional soils 36% of the area. As a consequence, the clay, silt, and SOC concentration varied greatly in the plowed layer and subsoil. The reconstructed profiles of eroded soils and depositional soils without the accumulation were used to develop the map of past relief. The average inclination of slopes decreased from 4.3 to 2.2°, and slopes >5° vanished in the present topography. Total erosion was 23.8 Mg ha−1 year−1. From that amount, 88% was deposited within the study area, and 12% was removed outside. The study confirmed the hypothesis of the significant effect of the land use change on relief and soils in loess areas

The origin of pine pollen grains captured from air at Calypsobyen, Svalbard

Spitsbergen is the largest island in the Svalbard Archipelago (Norway) that has been permanently populated. The harsh Arctic climate prevents development of large vascular plants such as trees. A two-year aerobiological survey was conducted within the framework of two consecutive polar expeditions (2014 and 2015) in Spitsbergen (Calypsobyen, Bellsund). The air quality was measured continuously from June/July to August using a 7-day volumetric air sampler, Tauber trap and moss specimens. Collected air samples and gravimetric pollen deposits were processed following transfer to sterile laboratory conditions and analyzed with the aid of light microscopy. Days when pine pollen grains were detected in the air were selected for further analysis. Clusters of back-trajectories, computed using the Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory model in combination with ArcGIS software as well as the Flextra trajectory model, showed the movement of air masses to the sampling location at Hornsund, and thus indicated the likely origin of pollen grains. The GlobCover 2009 and CORINE Land Cover 2012 datasets were employed to establish the distribution of coniferous forests in the areas of interest. Conclusions were drawn based on the analyses of the circulation of air masses, using visualization of global weather conditions forecast to supercomputers. For the first time we have demonstrated that pine pollen grains occurring in pine-free Spitsbergen, could originate from numerous locations, including Scandinavia, Iceland, Siberia and northern Canada. Pollen grains were transported via air masses for distances exceeding ~2000 km. Both air samples and gravimetric pollen deposits revealed the same pattern of Pinus pollen distribution

Physico-geographical mesoregions of Poland : verification and adjustment of boundaries on the basis of contemporary spatial data

The programme of identification, cataloguing and evaluation of Polish landscapes, part of the implementation of the European Landscape Convention, has caused an increase in interest in physico-geographical regionalisation over recent years. The commonly accepted regionalisation of Poland developed by J. Kondracki (Kondracki & Richling 1994) is sufficient for work at an overview scale (e.g. 1:500,000), whereas its spatial accuracy is too low to make use of it for the purpose of Polish landscape cataloguing. The aim of this article is to present a more up-to-date and detailed division of Poland into mesoregions, adjusted to the 1:50,000 scale. In comparison with older work, the number of mesoregions has increased from 316 to 344. In many cases, some far-reaching changes in meso- and macroregions were made. Nevertheless, in most cases the previous system of units was maintained, with more detailed adjustment of boundaries based on the latest geological and geomorphological data and the use of GIS tools for the DEM analysis. The division presented here is a creatively developing new work aligning the proposals of the majority of Polish researchers. At the same time, it is a regionalisation maintaining the idea of the work developed by J. Kondracki as well as his theoretical assumptions and the criteria used to distinguish units, which makes it a logical continuation of his regional division

Genetic classification of sound and structure of the sound layer in subpolar landscape of Spitsbergen

Warstwa dźwiękowa stanowi uzupełnienie krajobrazu wizualnego i jest nowym przedmiotem badań, głownie w kontekście komfortu życia człowieka (Bernat, 2008). W środowisku nie zasiedlonym trwale przez człowieka, m.in. w obszarach polarnych, badania dźwięku są na etapie pionierskim (Quin, 2002/2003). Naukowych badań akustycznych nie prowadzono także na jednym z najlepiej poznanych lądow arktycznych, jakim jest Spitsbergen – od kilkudziesięciu lat teren wszechstronnych badań ekspedycji z rożnych krajów świata, w tym licznych wypraw polskich. Różnorodne, niekiedy bardzo intensywne, dźwięki towarzyszą tu dynamicznym procesom przyrodniczym, toteż strona akustyczna pełni ważną rolę w popularnych relacjach z wypraw badawczych, zwłaszcza wypraw pionierskich (Czeppe, 1958; Jahn, 1958; Rożycki, 1959; Birkenmajer, 1975). Naturalny krajobraz Spitsbergenu jest wyjątkowo zróżnicowany i mobilny (Czeppe, 1966; King 1994; Ziaja, 1994). Jest on przez to atrakcyjny także dla eksploracji turystycznych, sportowych oraz rekreacyjnych, ograniczanych przez administrację norweską poprzez wprowadzanie rygorystycznie przestrzeganych przepisów, dotyczących terytorialnych form ochrony przyrody (Mehlum, 1989; Schramm, 1994). W pobliżu stałych osiedli i stacji badawczych daleko posunęła się jednak dewastacja środowiska naturalnego (Krzyszowska, 1981), a związane z funkcjonowaniem tych obiektów dźwięki są trwałym, o wielokilometrowym nawet zasięgu, składnikiem krajobrazu. Istnienie stacji badawczych skłania do prowadzenia monitoringowych badań akustycznych. Podstawą do podjęcia badań może być genetyczna klasyfikacja dźwięków, sporządzona na podstawie ich znajomości, nabytej podczas kilku wy praw naukowych na Spitsbergen: trzech całorocznych ekspedycji Instytutu Geofizyki Polskiej Akademii Nauk, zimujących w Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie (1982/83, 1992/93 i 1994/95) oraz trzech pierwszych, sezonowych wypraw letnich (1986-88) Instytutu Nauk o Ziemi Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie do Bellsundu. Mimowolnej „rejestracji” dźwięków dokonywano podczas obserwacji meteorologicznych, badań geomorfologicznych oraz udziału w rożnych pracach badawczych i logistycznych na lądzie, lodowcach i na morzu. Wykorzystano także opisy dźwięków zawarte w relacjach z innych wypraw, zwłaszcza z geologicznych eksploracji wnętrza Spitsbergenu (Rożycki, 1959; Birkenmajer, 1975).Spitsbergen is a mountain island located in significantly ice-covered Norwegian archipelago Svalbard. In spite of polar location, its climate is not very frosty but subpolar with ocean features. To a considerable degree, Icelandic Low and “warm” West Spitsbergen Current shape here thermal and rain conditions. Thanks to that, Greenland Sea nearby Spitsbergen shore doesn’t freeze whereas drift ice often appears here (Fig. 1). Dynamics of atmosphere, litosphere, cryosphere, hydrosphere, biosphere and human activity finds reflection in rich sound layer of landscape. On a basis of natural sounds’ origin, groups of them were distinguished: atmospheric, niveogenic, glacigenic, hydrogenic, zoogenic, anthropogenic and technical (Table 1). Sounds of resembling tone may be produced by variable components of geographical environment and on the other hand – variable sounds may derive from one source. Their diversity and intensity indicate not only on type and dynamics of home processes but also on a source of energy. In the Spitsbergen landscape, sounds are an effect of influence of: gravity (falling and flow), wind (causing a direct collision of centers and objects or through waving), living organisms (movement or activity of vocal system) and sudden blowing of carbohydrates and explosive agents (Fig. 2). Structure of Spitsbergen sound layer is characterized by distinct annual rhythm. Short summer period, connected with thawing of snow and ice cover and water flow, calving of glaciers, especially with functioning of numerous bird’s colony, stands out with sounds resource. In this part of Spitsbergen landscape, six zones in two parallel, arrange in tiers can be distinguished. Periglacial system build following zones: shore, tundra (plains) and subnival, including unfrozen mountain slopes. In a glacial system, these are zones: paraglacial (in front of glaciers), glacial (glaciers) and nival, including nunataks and frozen mountains’ slopes. “Openness” of this terrain causes that some sounds have over zonal extent but generally each zone has different sound layer (Table 2)

Development of the midfield road gully based on pedological investigations and GPS measurements

The article presents the development of a small, midfield form of road, which cuts the side of a loessic valley. The contemporary shape of the surface was determined by GPS measurements (Leica System 500), set together in ArcView and ArcGIS. Changing of its position was determined by a field analysis of the construction of 50 profiles of the Luvisols with varying degrees of erosion or aggradation. Calculation and visualization were performed in the ‘Surfer’ program. The results are interpreted in the context of changes in the agrarian structure since the end of the 19th century. It was found that the development of erosional forms is associated with an intensive use, since the late 1930s, of the road traced at the end of 19th century. Significant rate of its cutting is also the result of earlier soil erosion, due to its agricultural use since the late Middle Ages. Until achieving the depth of about 1 m, the form was the shape of a trough, because the road also served as a zone of turning round during the cultivation of the adjacent transversal-slope fields. In the 1970s, after a change in cultivation mode, erosion took the form of a box-like section. The average annual rate of cutting into the deepest section increased from 2.5 to4 cm and the depth - to 1.8 m. These conclusions confirm the profile of deposits on the extended cone at the gully mouth at the valley bottom. Their lower series, with thickness of 1.7 m and a massive structure, are products of soil erosion accumulated for several hundred years. The laminated top series with thickness of 0.8 m is distinguished by CaCO3 content growing towards the surface. Its accumulation at a rate of 1.2 cm per year is the result of a deeper cutting of the road on the slope

Mechanizm i stadia rozwoju śródpolnego wąwozu drogowego na tle zmian ukształtowania powierzchni w jego otoczeniu

There is no abstract available for this languageW pracy przedstawiono rozwój niewielkiego, śródpolnego wąwozu drogowego na Płaskowyżu Nałęczowskim, formującego się w ciągu kilkudziesięciu lat. Rozcinająca zbocze lessowej dolinki forma ma 80 m długości i do 2 m głębokości. Rozwój wąwozu ukazano na tle zmian ukształtowania powierzchni sąsiednich pól, spowodowanych erozją gleb uprawnych. Współczesne ukształtowanie powierzchni określono za pomocą pomiarów GPS, zaś dawną powierzchnię odtworzono na podstawie polowej analizy profili glebowych i osadowo-glebowych. Pozwoliło to na określenie pierwotnego położenia powierzchni topograficznej przed około 600 laty oraz jej późniejszych zmian.  Stwierdzono, że rozcinany przez wąwóz garb stokowy był pierwotnie znacznie wyższy, gdyż jego powierzchnia obniżyła się o ok. 1 m w kilkusetletnim stadium erozji gleb. Rozwój wąwozu przebiegał kilkuetapowo. Najpierw formowała się niecka drogowa, co związane było z wykorzystywaniem drogi jako strefy nawrotu podczas uprawy sąsiednich pól. Po jej pogłębieniu zawracanie na drodze było utrudnione, więc nastąpiło jej oddzielenie od przyległych pól skarpami, zaś na drodze zaczęła rozwijać się forma podobna do wąwozu. Wcinanie dna niecki określono na 2,5 cm rocznie, zaś wąwozu – na 4 cm rocznie.  Określono bilans denudacyjny poligonu badawczego o powierzchni 0,78 ha. Stwierdzono, że ze zbocza dolinki ubyło ponad 3800 m3 materiału, z czego prawie 80% zostało zdeponowane w dnie dolinki u wylotu wąwozu. W miejscu maksymalnej miąższości osadów natężenie akumulacji w stadium powierzchniowej erozji gleb określono na 3,1 mm rocznie. W stadiach rozwoju niecki i wąwozu natężenie akumulacji wzrosło do 12 mm–12,5 mm rocznie

Skaning laserowy 3D jako nowe narzędzie oceny dynamiki rozwoju zalesionych wąwozów lessowych na przykładzie Kolonii Celejów (Wyżyna Lubelska)

There is no abstract available for this languageSystemy wąwozowe, tworzące gęstą sieć rozcinającą pokrywę lessową w północno-zachodniej części Wyżyny Lubelskiej, są porośnięte lasami mieszanymi w typie grądów (ryc. 1). Na stromych zboczach wąwozów występuje wysoki drzewostan, głównie grab i lipa, zaś na płaskim dnie wąwozu rosną krzewy i byliny (ryc. 2 i 3). Porastające wąwóz zwarte i wielopiętrowe zbiorowiska leśne w zasadzie uniemożliwiają wykorzystanie technik teledetekcyjnych i urządzeń pozycjonowania satelitarnego (GPS) do monitoringu rozwoju form wąwozowych. Roślinność ta również utrudnia zastosowanie nowoczesnych narzędzi geodezyjnych, takich jak tachimetr laserowy, a także technologii naziemnego skaningu laserowego (TLS). Podjęte badania w kontrolowanej zlewni wąwozowej mają na celu wypracowanie skutecznej strategii pomiaru natężenia erozji wąwozowej oraz zastosowanie technologii TLS do monitoringu tempa i kierunku rozwoju wąwozów zalesionych (ryc. 2). Do szczegółowych badań wybrano drugorzędową formę wąwozową, która od 15 lat stopniowo rozcina płaskie dno głównego wąwozu (ryc. 4). Początkowo wykonywano pomiary za pomocą taśmy mierniczej i klizymetru, a następnie dalmierza i tachimetru laserowego. Urządzenia te nie pozwalają na pomiar mikroform, dlatego w celu zwiększenia precyzji i efektywności pomiarów zastosowanego fazowy skaner laserowy. Rozpoznanie tempa rozwoju wtórnego wąwozu wykonano przy użyciu naziemnego skaningu laserowego 3D Leica HDS 7000. Badania terenowe w warunkach zalesionego wąwozu lessowego przeprowadzono w październiku 2012 i w kwietniu 2013 r. W analizowanym okresie zaobserwowano szybki rozwój wtórnego rozcięcia dna wąwozu, głównie w wyniku spływów propluwialnych. Oszacowana przy użyciu TLS objętość analizowanej formy osiąga 1000 m3, a jej podstawowe parametry wynoszą odpowiednio: długość ok. 160 m, szerokość od 2,6 m do 5,5 m, głębokość od 1,6 m do 4 m (tab. 1). Analizowane rozcięcie erozyjne zwiększa swoją kubaturę głownie w wyniku wzmożonej erozji wstecznej. W roku 2013 podczas roztopów doszło do cofnięcia progu erozyjnego o 22 m (ryc. 5). Przekrój poprzeczny górnego odcinka rozcięcia powiększył się od 1,7 m2 do prawie 3 m2 i zmienił kształt na skrzynkowy (ryc. 6)