Get 20M+ Full-Text Papers For Less Than $1.50/day. Start a 14-Day Trial for You or Your Team.

Learn More →

Changeability of the Land Relief in the Bank Zone on the Chosen Stretch of the Łeba Sandbar in the Years 2001-2007

Changeability of the Land Relief in the Bank Zone on the Chosen Stretch of the Łeba Sandbar in... DOI: 10.2478/v10116-009-0009-x BADANIA FIZJOGRAFICZNE NAD POLSK¥ ZACHODNI¥ Seria A ­ Geografia Fizyczna, Tom 59: 105­120 2008 ZMIENNOOEÆ RZE BY TERENU W STREFIE BRZEGOWEJ NA WYBRANYM ODCINKU MIERZEI £EBSKIEJ W LATACH 2001­2007 ZARYS TREOECI Niniejsza praca zawiera charakterystykê ilooeciow¹ zmiennooeci rzeYby terenu w strefie brzegowej. W latach 2001­2007 na odcinku 250 m strefy brzegowej Mierzei £ebskiej, obejmuj¹cym obszar pla¿y i wa³u wydmowego, prowadzono pomiary wysokooeciowe metod¹ tachimetrii, wykorzystuj¹c urz¹dzenie firmy TOPCON GTS 229. Na podstawie danych z pomiarów geodezyjnych stworzono cyfrowe modele terenu. Opieraj¹c siê na nich, wykonano obliczenia ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku poprzez porównanie wartooeci rzêdnych dla wszystkich mo¿liwych okresów ­ jednorocznych i wieloletnich (01­04, 01­04, 01­05, 01­06, 01­07, 04­05, 04­06, 04­07, 05­06, 05­07 i 06­07). OErednio w okresach jednorocznych transport obj¹³ oko³o 13,3% kubatury powierzchni badawczej, czyli trzy razy wiêcej ni¿ wynika to z pracy MISZALSKIEGO (1973), analizuj¹cego przede wszystkim du¿e formy wydmowe. Maksymalnie w okresie jednorocznym, 2004­2005, przemieszczeniu uleg³o ponad 14,5 tys. m piasku na obszarze 2,38 ha, co stanowi³o oko³o 20% kubatury powierzchni badawczej. OErednia wartooeæ transportu dla powierzchni 1 m zmienia³a siê od 0,31 m w okresie 06­07 do 0,67 m w okresie 04­06. OEredni bilans ubytku i dostawy dla powierzchni 1m zmienia³y siê odpowiednio od ­0,38 m w okresie 04­06 do +0,05 m w okresie 06­07. WPROWADZENIE Zmiany rzeYby terenu w strefie brzegowej zale¿¹ przede wszystkim od buduj¹cej i niszcz¹cej dzia³alnooeci morza i wiatru. W zale¿nooeci od natê¿enia i kierunku ich dzia³alnooeci linia brzegowa pozostaje niezmieniona, cofa siê w kierunku l¹du lub przesuwa ku morzu. Prowadzenie badañ dynamiki zmian strefy brzegowej pozwala lepiej zrozumieæ zachodz¹ce w niej procesy oraz przewidywaæ efekty dzia³alnooeci morza i wiatru. Wiedzê tê wykorzystuje siê przy podejmowaniu dzia³añ zabezpieczaj¹cych skupiska ludnooeci w strefie nadmorskiej na przyk³ad przed skutkami zasypywania przez wêdruj¹ce wydmy, zapadania domów zlokalizowanych bezpooerednio nad niszczonym klifem (PENNIGHTON, HOBBS 2008). W monitoringu dynamiki przemian strefy brzegowej wykorzystuje siê geodezyjne i teledetekcyjne metody pomiarowe. W tradycyjnych pomiarach geodezyjnych u¿ywa siê coraz nowoczeoeniejszego sprzêtu, na przyk³ad tachymetrów elektronicznych wyposa¿onych w kamery cyfrowe, potrafi¹cych prowadziæ pomiar niemal ca³kowicie automatycznie, czy bardzo precyzyjnych GPS-ów, z którymi mo¿na pracowaæ w dowolnym miejscu, bez koniecznooeci nawi¹zywania siê do naziemnych podstawowych sieci niwelacyjnych. Metody teledetekcyjne s¹ tañsze od klasycznych geodezyjnych metod pomiarowych. Do najbardziej powszechnie u¿ywanych zaliczyæ mo¿na fotogrametryczny pomiar ze zdjêæ lotniczych, powietrzny lub naziemny skaning laserowy oraz pomiary interferometryczne (KURCZYÑSKI 2006; BURDZIEJ, KUNZ 2006). Wynikiem zastosowania jednej z wymienionych metod zawsze jest zbiór punktów o trzech wspó³rzêdnych. Na podstawie tych punktów jest generowany numeryczny model terenu, bêd¹cy wspó³czeoenie najbardziej powszechnym sposobem zapisu informacji o rzeYbie terenu. Dysponuj¹c kilkoma modelami tej samej powierzchni, mo¿na dokonaæ analizy zmian ukszta³towania powierzchni terenu w czasie. OBSZAR BADAÑ Obszar badañ by³ po³o¿ony pomiêdzy 193 a 194 km linii brzegowej polskiego wybrze¿a, w s¹siedztwie Stacji Tereno- wej Zak³adu Klimatologii UAM na Mierzei £ebskiej, w obrêbie S³owiñskiego Parku Narodowego. Stanowi³ go odcinek pla¿y i po³o¿ony za ni¹ wa³ wydmowy. Na ryc. 1 przedstawiono ortofotomapê obszaru badañ, dostêpn¹ poprzez serwis. Wed³ug fizycznogeograficznej regionalizacji Pomorza Mierzeja £ebska jest po³o¿ona w pasie Pobrze¿y Po³udniowoba³tyckich, w mezoregionie okreoelanym jako Pobrze¿e S³owiñskie (KONDRACKI 1981). Pod wzglêdem geobotanicznym obszar badañ nale¿y do Krainy Brzegu Ba³tyku (SZAFER 1972). Dominuj¹c¹ rooelinnooeæ, porastaj¹c¹ i utrwalaj¹c¹ wydmy, stanowi¹ wydmuchrzyca piaskowa i piaskownica zwyczajna. Klimat na omawianym obszarze jest ch³odny i wilgotny oraz wietrzny. Zaliczany jest do Regionu III ­ Wschodnionadmorskiego (WOOE 1995). G³ównym czynnikiem klimatycznym jest po³o¿enie nad brze- Ryc. 1. Obszar badawczy na zdjêciu satelitarnym z satelity IKONOS (Yród³o: zumi.pl) Fig. 1. Research area on satellite image from the IKONOS sensor (zumi.pl source) giem Morza Ba³tyckiego. Roczna amplituda oerednich miesiêcznych temperatur wynosi tu 17,9°C i jest najni¿sza w Polsce. Najcieplejszy okres przypada na lipiec, kiedy oerednia temperatura wynosi ponad 16°C. Najni¿sza oerednia miesiêczna temperatura, ­1,6°C, wystêpuje w lutym (BORÓWKA 1990). Opady atmosferyczne na tym terenie osi¹gaj¹ oko³o 700 mm na rok (RABSKI 1992). Nad obszarem Mierzei £ebskiej wiej¹ wiatry ze oeredni¹ roczn¹ prêdkooeci¹ 4,5 m · s­1. OErednio w roku jest zaledwie piêæ dni z cisz¹ (RABSKI 1992). Najczêoeciej wiatry wiej¹ z kierunków po³udniowo-zachodnich i zachodnich, rzadko natomiast z kierunków pó³nocnych i wschodnich. Charakter wspó³czesnego krajobrazu Mierzei £ebskiej jest wynikiem na³o¿enia siê na siebie kilku czynników naturalnych, a mianowicie deglacjacji ostatniego l¹dolodu, zmian makroklimatycznych i intensywnych procesów akumulacji biogenicznej z dzia³alnooeci¹ cz³owieka, która szczególnie nasila³a siê w ci¹gu ostatnich wieków. Obecny zarys mierzei ukszta³towa³ siê w okresie subborealnym. Dominuj¹cym elementem krajobrazu s¹ wydmy. Z badañ BORÓWKI (1990) wynika, ¿e w ci¹gu ostatnich czterech tysiêcy lat na tym obszarze wyst¹pi³y cztery okresy wzmo¿onej aktywnooeci eolicznej. Ostatni okres rozpocz¹³ siê w XV w., za spraw¹ niemal ca³kowitego zniszczenia lasów. Woeród form eolicznych akumulacyjnych wystêpuj¹cych na Mierzei £ebskiej dominuj¹c¹ rolê odrywaj¹ barchany nadmorskie, wydmy barchanowo-³ukowe oraz wydmy wa³owe. Badania nad dynamik¹ rzeYby na Mierzei £ebskiej w najwiêkszym zakresie przeprowadzi³ MISZALSKI (1973). Autor ten na podstawie zdjêæ lotniczych, materia³ów kartograficznych i bezpooerednich pomiarów geodezyjnych analizowa³ dynamikê oko³o 150 form wydmowych w okresie ponad 70 lat. Pewn¹ kontynuacj¹ badañ Miszalskiego pod wzglêdem zastosowanej metody fotogrametrycznej i porównania zdjêæ lotniczych z ró¿nych okresów jest praca MICHA£OWSKIEJ (2007). Precyzyjne pomiary geodezyjne Góry £¹ckiej s¹ prowadzone przez studentów AGH w ramach praktyk geodezyjnych. Od roku 2002 Zak³ad Geodezji In¿ynieryjno-Przemys³owej Instytutu Geodezji Gospodarczej Politechniki Warszawskiej prowadzi pomiary zmian kszta³tu wydm metod¹ GPS RTK (ZACZEK-PEPLIÑSKA 2005). CEL PRACY Celem badañ, których wyniki zaprezentowano w niniejszej pracy, by³o oeledzenie zmian zachodz¹cych w rzeYbie terenu pla¿y i wa³u wydmowego na podstawie wieloletnich szczegó³owych pomiarów wysokooeciowych oraz ilooeciowe scharakteryzowanie tych zmian poprzez obliczenie ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku na powierzchni badawczej. Analizê zmian rzeYby terenu przeprowadzono opieraj¹c siê na numerycznych modelach terenu wygenerowanych na podstawie pomiarów terenowych. W odró¿nieniu od prowadzonych dotychczas na Mierzei £ebskiej badañ wybrano ma³y obszar po³o¿ony bezpooerednio w strefie brzegowej oraz nie analizowano ruchu poszczególnych form (wydm), tylko sam¹ powierzchniê badawcz¹. METODYKA Pomiary wysokooeciowe wykonano tachimetrem elektronicznym z dalmierzem laserowym firmy TOPCON GTS-229 wraz z lustrami dalmierczymi zamontowanymi na tyczkach teleskopowych o maksymalnej wysokooeci do 3,6 m. W podstawach tyczek standardowe ostre za- koñczenie zast¹piono specjalnie uformowan¹ z silikonu p³ask¹ grub¹ podk³adk¹, która umo¿liwia³a pionowe ustawienie tyczki bez zapadania siê w piasek, nawet na stromym stoku. Nawi¹zania przestrzenne przeprowadzono do dwóch sta³ych punktów o numerach porz¹dkowych 59 i 60, o znanych wspó³rzêdnych X i Y, które wchodzi³y w sk³ad poligonizacji technicznej III stopnia. Punkty te w terenie s¹ wyznaczone przez g³êboko posadowione kamienie granitowe. Pomiary i obliczenia wykonano we wspó³rzêdnych trzeciej strefy pañstwowego uk³adu wspó³rzêdnych p³askich ,,1965". Nawi¹zania przestrzenne i wysokooeciowe prowadzono z ka¿dego stanowiska pomiarowego do punktów 59 lub 60 oraz wzajemnie pomiêdzy stanowiskami. Dok³adnooeæ pomiarów odleg³ooeciowych ustawiono w instrumencie na 1 cm. Odniesienie wysokooeciowe dla ka¿dego pomiaru stanowi³a wysokooeæ bezwzglêdna punktu nr 60, pomierzona wzglêdem poziomu morza okreoelonego w 2007 roku, przy bezwietrznej pogodzie i braku falowania. Takie postêpowanie by³o lokalnym ustaleniem poziomu odniesienia dla pomiarów wysokooeci i by³o uzasadnione odleg³ooeci¹ kilku kilometrów do najbli¿szego reperu o ustalonej rzêdnej. Pomiary geodezyjne zawsze wykonywano wed³ug takiego samego schematu, zachowuj¹c co roku podobne rozmieszczenie stanowisk pomiarowych. Ka¿de stanowisko to ko³ek drewniany o oerednicy 5 cm wbijany na g³êbokooeæ oko³o 30 cm, z wykonanymi na górze dwoma g³êbokimi naciêciami przecinaj¹cymi siê pod k¹tem prostym. W trakcie nawi¹zañ w punkcie przeciêcia ustawiano pionowo tyczkê z lustrem dalmierczym oraz tachimetr w taki sposób, aby ooe pionowa instrumentu przechodzi³a w³aoenie przez ten punkt. Podczas prac terenowych sporz¹dzano równie¿ dokumen- tacjê fotograficzn¹. Badania prowadzano w lipcu, w warunkach pogodowych umo¿liwiaj¹cych poprawne wykonanie pomiarów geodezyjnych, tj. przy braku silnego wiatru, który nie pozwoli³by na pionowe utrzymanie tyczki, i niewielkim falowaniu. Obliczenia geodezyjne wykonano w programie WinKalk. Otrzymano wspó³rzêdne X, Y i Z wszystkich punktów pomiarowych. Opieraj¹c siê na tych danych, we wspólnej siatce o wymiarze 0,2 m ´ 0,2 m wygenerowano cyfrowe modele terenu, stosuj¹c interpolacjê metod¹ minimalnej krzywizny i zapis w formacie rastrowym. Dane o wysokooeci kodowano za pomoc¹ liczb rzeczywistych. Obliczenia bilansu piasku wykonano pomiêdzy poszczególnymi pomiarami na podstawie cyfrowych modeli terenu. Okresy porównawcze oznaczono w skróconej formie w nastêpuj¹cy sposób: 01­04, 01­04, 01­05, 01­06, 01­07, 04­05, 04­06, 04­07, 05­06, 05­07 i 06­07. Analiza dotyczy³a wspólnych obszarów objêtych pomiarami (ryc. 3). Wygenerowanie cyfrowego modelu terenu, obliczenia bilansu piasku, wizualizacje dwuwymiarowe i trójwymiarowe wykonano w systemie TNTMIPS. Kubaturê obszaru badawczego liczono pomiêdzy powierzchni¹ terenu a ustalonym lokalnym poziomem odniesienia. Jako ubytek piasku na powierzchni badawczej traktowano ujemny wynik ró¿nicy pomiêdzy kubatur¹ terenu na pocz¹tku i koñcu analizowanego okresu, za dostawê ­ odpowiednio dodatni wynik tej ró¿nicy. Bilans stanowi³ sumê ubytków i dostawy piasku. Natomiast za transport przyjêto wartooeæ bezwzglêdn¹ sumy ubytków i dostaw. Dla pojedynczego piksela cyfrowego modelu terenu ubytek piasku to obni¿enie rzêdnej pomiêdzy pocz¹tkiem a koñcem analizowanego okresu, a dostawa to przyrost rzêdnej. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAÑ Zestawienie danych charakteryzuj¹cych pomiary geodezyjne zawarto w tab. 1. Poziom¹ dok³adnooeæ pomiarów geodezyjnych mo¿na okreoeliæ na podstawie nawi¹zañ wykonywanych wzajemnie pomiêdzy kolejnymi stanowiskami. Ka¿dorazowo w trakcie pomiarów zak³adano osiem stanowisk pomiarowych, wykonuj¹c pomiêdzy nimi kilkadziesi¹t nawi¹zañ. Ka¿de nawi¹zanie wykonywano dwukrotnie, co pozwoli³o obliczyæ oeredni b³¹d poziomy i pionowy pomiarów. Wartooeæ b³êdu poziomego by³a zawsze mniejsza od 5 cm i by³a równie¿ mniejsza od przyjêtej wielkooeci piksela cyfrowego modelu rzeYby (20 cm). OErednia dok³adnooeæ pionowa nawi¹zañ osi¹gnê³a wartooeci mniejsze od 1,5 cm. S¹ to wartooeci zgodne z za³o¿eniami precyzji pomiarów zawartymi w dokumentacji technicznej instrumentu (TOPCON ­ instrukcja obs³ugi, 2004). W tab. 1 przedstawiono równie¿ dane dotycz¹ce area³u objêtego pomiarami ­ topograficznego, obliczanego na p³aszczyYnie kartograficznej, oraz rzeczywistego, wynikaj¹cego z rzeczywistego kszta³tu form terenu. Area³ obszaru ba- dañ objêty pomiarami, rzutowany na p³aszczyznê, zmienia³ siê od 2,54 ha w latach 2005 i 2007 do 2,87 ha w 2006 r. Ró¿nice te wynikaj¹ z szerokooeci pla¿y w danym roku i przemian form wydmowych podlegaj¹cych obserwacji. Poprzez podzielenie area³u rzeczywistego przez topograficzny otrzymano wskaYnik mówi¹cy o rozwiniêciu pionowym rzeYby terenu. WskaYnik ten wzrasta³ od roku 2001 do 2007 od 1,008 do 1,055. Taka tendencja zwi¹zana jest z odbudowywaniem siê wa³u wydmowego na analizowanym odcinku linii brzegowej, bardzo mocno zniszczonego na prze³omie XX i XXI w. Na ryc. 2 przedstawiono rozmieszczenie pikiet pomiarowych w czasie pomiarów prowadzonych latach: 2001, 2004, 2005, 2006 i 2007. Zagêszczenie pikiet zale¿a³o od lokalnej zmiennooeci rzeYby terenu i zwiêksza³o siê w miejscach o du¿ym nachyleniu stoków. Zasadniczo pikiety ustawiano w profilach prostopad³ych do linii brzegowej. Najmniejsze ich zagêszczenie wyst¹pi³o na pla¿y, a najwiêksze na wale wydmowym. OErednio najmniejszy area³ przypadaj¹cy na pojedyncz¹ pikietê ­ 26,6 m2 osi¹gniêto w roku 2007, natomiast najwiêkszy ­ 61,1 m2, w roku 2001 (patrz tab. 1). T a b e l a 1. Charakterystyka pomiarów geodezyjnych i area³u obszaru badañ w latach 2001­2007 T a b l e 1. Characteristic of geodetic measurements and size of research area in 2001­2007 OErednia OErednia dok³addok³adLiczba nooeæ po- nooeæ piopikiet zioma na- nowa nawi¹zañ wi¹zañ [cm] [cm] 427 696 850 935 953 3,2 2,5 4,2 2,2 1,8 1,2 1,3 1,2 0,8 0,5 RozwiniêKubatura cie poArea³ terenu wierzchni trójwymia[m2] na rowej 3 1 pikietê [m ] 61,1 39,2 29,8 30,7 26,6 1,008 1,018 1,040 1,042 1,055 55165 72452 63750 61138 65651 Rok Area³ topograficzny [ha] 2,61 2,73 2,54 2,87 2,54 Area³ rzeczywisty [ha] 2,63 2,78 2,64 2,99 2,68 Ryc. 2. Wspólne czêoeci obszarów objêtych pomiarami wysokooeciowymi w latach 2001, 2004­2007 Fig. 2. Shared parts of areas provided with altitude measurements in years 2001, 2004­2007 Ryc. 3. Rozmieszczenie pikiet pomiarowych w trakcie pomiarów geodezyjnych w latach 2004­2007 2001, Fig. 3. Arranging measuring pickets in the process of geodetic measurements in years 2001, 2004­2007 Na ryc. 3. przedstawiono obliczone na podstawie pomiarów terenowych cyfrowe modele terenu oraz krzywe hipsograficzne prezentuj¹ce procentowy udzia³ poszczególnych rzêdnych w areale powierzchni badawczej w danym roku. Na podstawie wizualnej analizy kolejnych modeli terenu mo¿na odnotowaæ zmiany w kszta³cie powierzchni terenu, mianowicie: ró¿nie kszta³towanej rokrocznie pla¿y, odbudowuj¹cym siê od strony pla¿y wale wydmowym, rozwiewanym starym wale wydmowym. Na podstawie krzywych hipsograficznych mo¿na stwierdziæ najwiêksze zmiany rzêdnych terenu zachodz¹ w przedziale od 1,5 do 4 m n.p.m. W tab. 2 zestawiono dane o maksymalnej i minimalnej wartooeci rzêdnej oraz wartooeciach oerednich i odchyleniu standardowym uzyskane z pomiarów geodezyjnych i wyliczone na podstawie histogramów cyfrowych modeli rzeYby zapisanych w postaci rastrowej. Na pod- T a b e l a 2. Zestawienie danych o rzêdnej [m lokalnym p.m.] z pomiarów wysokooeciowych i cyfrowych modeli terenu w latach 2001­2007 T a b l e 2. Putting together details about the ordinate in [with local p.m m.] from measurements of high-altitude and digital models of the land in years 2001­2007 Rok Minimum Maksimum OErednia Odchylenie stand. Minimum Maksimum OErednia Odchylenie stand. 2001 0 10,32 3,52 2,77 0 10,28 1,04 1,61 2004 0 10,49 3,7 2,02 0 10,45 1,35 1,88 2005 0,01 9,91 3,29 2,08 0 9,86 1,19 1,83 2006 0 9,81 2,74 2,2 ­0,02 9,81 1,14 1,83 2007 0 9,93 3,43 2,16 0 9,91 1,22 1,88 Pomiary geodezyjne Cyfrowe modele terenu stawie wartooeci minimalnych wysokooeci mo¿na stwierdziæ, i¿ lokalny poziom odniesienia, jako poziom morza, zosta³ wyznaczony poprawnie. Niewielkie odchylenia od poziomu zerowego w roku 2005 przy pomiarach geodezyjnych i dla modelu rzeYby z roku 2006, wynosz¹ce odpowiednio 0,01 m i ­0,02 m, s¹ tak niewielkie, ¿e mo¿na je pomin¹æ. Ró¿nice pomiêdzy wartooeciami wysokooeci maksymalnej zmierzonymi a modelowanymi mo¿na wyt³umaczyæ natur¹ zastosowanej przy interpolacji funkcji minimalnej krzywizny oraz dopuszczeniem mo¿liwooeci odchy³ki do 5 cm. Ró¿nice pomiêdzy oeredni¹ wysokooeci¹ bezwzglêdn¹, uzyskan¹ z pomiarów bezpooerednich i obliczon¹ z modelu cyfrowego, wynikaj¹ z ilooeci danych i gêstooeci próbkowania. Wp³yw wyboru funkcji interpolacji i ustawieñ jej parametrów na kszta³t cyfrowych modeli terenu bêdzie przedmiotem odrêbnej pracy. Zdaniem autorów, w niniejszej pracy zastosowano funkcjê (minimalnej krzywizny), która w sposób optymalny, tzn. wizualnie zgodny z rzeczywistym, pozwoli³a wygenerowaæ modele rzeYby terenu. Obszar badawczy podzielono równole¿nikowo na dwie czêoeci i obliczono ich udzia³ w bilansie. Pierwsza, pó³nocna, z nich obejmuje pla¿ê (P), druga, po³udniowa, nowy i stary wa³ wydmowy wraz z nieck¹ (W). Opisany podzia³ zaznaczono na ryc. 1. Dla ka¿dej z tych czêoeci obliczono ubytek i dostawê wraz z odpowiadaj¹cym tym procesom area³em oraz maksymaln¹ zmian¹ wysokooeci topograficznej. Ostatecznie obliczono bilans piasku dla powierzchni badawczej w danym okresie porównawczym oraz objêtooeæ piasku poddanego przemieszczeniu. Wyniki obliczeñ zestawiono w tab. 3. Zaznaczono dane dla okresów jednorocznych, tj. 04­05, 05­06, 06­07, i uznano je za zasadnicze przy omawianiu bilansu oraz transportu piasku. Pozosta³e okresy, d³u¿sze ni¿ rok, uznano za uzupe³niaj¹ce. Najwiêkszy transport w okresach jednorocznych zanotowano w latach 2004­ ­2005 i wyniós³ on 14 613 m3, co stanowi³o oko³o 20% ca³ej kubatury terenu objêtego pomiarami w 2004 r. Przy za³o¿eniu oeredniej gêstooeci objêtooeciowej suchego piasku na poziomie 1,4 g · cm­3 T a b e l a 3. Wyniki obliczeñ ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku dla poszczególnych kresów porównawczych T a b l e 3. Results of calculations of loss, the delivery, balance and the transport of sand for individual comparative ends Dostawa Bilans pow. [ha] dH [m] 1,16 0,45 0,45 0,54 0,43 0,39 0,56 0,67 1,13 67,4 1,52 2,26 2,31 4,68 4,59 4,99 2,29 2,36 1,83 1,88 2,95 2183 ­4015 ­7145 ­4129 ­7280 ­9159 ­7407 ­2085 ­907 1153 [m ] Okres porównawczy pow. [ha] dH [m] 0,8 1,26 1,66 1,20 1,95 2,01 1,79 1,66 1,25 0,85 ­2,48 4198 32,6 ­3,37 3843 10,1 ­2,35 2297 2,2 97,8 89,9 ­4,09 4137 0,0 100,0 ­3,93 2793 0,0 100,0 ­3,84 3667 0,2 99,8 ­5,55 3536 3,2 96,8 ­4,25 2436 0,2 99,8 ­4,14 2372 1,5 98,5 ­3,22 4803 20,7 79,3 V [m3] P W 70,3 57,8 41,7 64,2 63,1 54,5 64,1 67,2 84,1 93,0 Ubytek V [m3] P [%] W [%] Transport [m3] 7423 8758 12 017 11 202 14 613 14 746 15 681 6680 8593 7243 Suma pow. [ha] 1,96 1,71 2,11 1,74 2,38 2,40 2,35 2,33 2,38 2,37 2001­2004 ­2620 29,7 2001­2005 ­6386 42,2 2001­2006 ­9581 58,3 2001­2007 ­7666 35,8 2004­2005 ­10 947 36,9 2004­2006 ­11 953 45,5 2004­2007 ­11 544 35,9 2005­2006 ­4383 32,8 2005­2007 ­4750 15,9 2006­2007 ­3045 7,0 V ­ objêtooeæ piasku, P ­ udzia³ przypadaj¹cy na obszar pla¿y, W ­ udzia³ przypadaj¹cy na obszar wa³u da³oby to oko³o 787 26-tonywych (9 m d³ugooeci) wywrotek wype³nionych piaskiem, które stoj¹c jedna za drug¹ ustawi³yby siê w ponad siedmiokilometrowej kolejce. W pozosta³ych okresach jednorocznych objêtooeæ transportowanego piasku by³a podobna i wynosi³a oko³o 7 tys. m3. Stanowi³o to oko³o 10% kubatury obszaru badañ. Spooeród d³u¿szych okresów, dwu-, trzy-, cztero-, piêcio- i szeoecioletnich, maksymalna wartooeæ transportu by³a jeszcze wy¿sza i osi¹gnê³a 15 681 m3 w latach 2004­2007. Warto zauwa¿yæ, ¿e oerednia wartooeæ transportu wyliczona z okresów d³u¿szych ni¿ rok jest znacznie ni¿sza od wartooeci zanotowanych dla okresów jednorocznych. Na przyk³ad, w okresie 2001­2007 transport piasku wyniós³ 11 202 m3, co daje oerednio 1867 m3 na rok, czyli prawie osiem razy mniej ni¿ maksymalna wartooeæ transportu w okresie jednorocznym. W innym przypadku, w latach 2004­2007, transport wyniós³ 15 681 m3, przy oeredniej 5227 m3 na rok. By³o to nieca³e trzy razy mniej od wartooeci maksymalnej w okresie jednorocznym i zaledwie o 1453 m3 mniej od wartooeci minimalnej transportu obliczonej dla okresów jednorocznych. Opisana zmiennooeæ wartooeci oerednich transportu rocznego piasku w zale¿nooeci od d³ugooeci analizowanego okresu potwierdza du¿¹ zmiennooeæ dynamiki procesów geomorfologicznych zachodz¹cych w strefie brzegowej. Bilans piasku na analizowanym obszarze strefy brzegowej dla wiêkszooeci okresów (jedno- i wieloletnich) niemal zawsze mia³ charakter ujemny. Tylko w dwóch przypadkach, w okresach 01­04 i 06­07, bilans by³ dodatni. W okresie jednorocznym najwiêcej piasku uby³o w sezonie 04­05, nieco ponad 7 tys. m3 piasku. W okresie dwuletnim, 04­06 ubytek siêgn¹³ ponad 9 tys. m3 piasku. Najbardziej zrównowa¿one ubytek i dostawa piasku by³y w okresie 05­07, kiedy ca³kowity ubytek piasku osi¹gn¹³ wartooeæ tylko 907 m3. Dla ujemnych bilansów area³ charakteryzuj¹cy siê ubytkiem piasku by³ zawsze wiêkszy od area³u, na którym nastêpowa³ przyrost rzêdnej. Dla bilansów dodatnich ta prawid³owooeæ ulega³a odwróceniu. Analizuj¹c udzia³ procentowy dwóch wydzielonych fragmentów strefy brzegowej, mo¿na stwierdziæ, i¿ wiêksz¹ dynamik¹ przemian rzeYby charakteryzowa³ siê wa³ wydmowy. Zawsze ponad 65-procentowa dostawa piasku mia³a miejsce w obrêbie wa³u wydmowego (W). Udzia³ procentowy obszaru pla¿y w ,,dostawie piasku" tylko trzykrotnie przekroczy³ 10% (okresy 01­04, 05­07 i 06­07). W przypadku ubytku piasku udzia³ procentowy obszaru pla¿y by³ bardziej zauwa¿alny, jednak niemal zawsze ni¿szy ni¿ udzia³ obszaru wa³u wydmowego (od 1,5 do 2,0 razy). Tylko w okresie 01­06 wiêkszy udzia³ w ubytku piasku wyst¹pi³ na pla¿y. Warto równie¿ zauwa¿yæ, i¿ pomiêdzy pomiarem w 2006 r. a pomiarem w 2007 r. ubytek piasku na pla¿y by³ bardzo niewielki w stosunku do wa³u wydmowego i wyniós³ zaledwie 7%. Porównywanie bilansów i wielkooeci transportu piasku z poszczególnych okresów, jednorocznych i wieloletnich, jest utrudnione przez zmiany zasiêgu linii brzegowej i ró¿ny area³ objêty pomiarami w danym roku. W tab. 4. zestawiono oerednie wartooeci ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku dla powierzchni 1 m2. OErednia wartooeæ ubytku z powierzchni 1 m2 zmienia³a siê od ­0,26 m3 w okresie 05­06 do ­0,64 m3 w okresie 01­07. OErednia wartooeæ dostawy na powierzchniê 1 m2 zmienia³a siê od 0,34 m3 w okresie 05­06 do 0,85 m3 w latach 2004­2005. W okresach jednorocznych oerednio najwy¿szy bilans ujemny zanotowano w okresie 04­05, tj. ­0,31 m3 z 1 m2. W przypadku pozosta³ych okresów jed- T a b e l a 4. OErednie wielkooeci ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku dla okresów porównawczych T a b l e 4. Medium sizes of loss, the delivery, balance and the transport of sand for comparative periods Okres porównawczy 01­04 01­05 ­0,51 01­06 ­0,58 01­07 ­0,64 04­05 ­0,56 04­06 ­0,59 04­07 ­0,64 05­06 ­0,26 05­07 ­0,38 06­07 ­0,36 ­0,33 OEredni ubytek* 3 w m dla area2 ³u 1 m OErednia dostawa* w 1 m3 dla area2 ³u 1 m OEredni bilans w m3 dla powierzch2 ni 1 m OEredni transport w m3 dla po2 wierzchni 1m 0,41 0,53 0,54 0,65 0,85 0,72 0,74 0,34 0,34 0,28 0,11 ­0,23 ­0,34 ­0,24 ­0,31 ­0,38 ­0,32 ­0,09 ­0,04 0,05 0,38 0,51 0,57 0,64 0,61 0,61 0,67 0,29 0,36 0,31 * Wielkooeæ sumaryczna ubytku lub dostawy podzielona przez area³, dla którego faktycznie zarejestrowano dane zjawisko norocznych, 05­06 i 06­07, oerednia wartooeæ bilansu by³a odpowiednio trzykrotnie i szeoeciokrotnie ni¿sza. Maksymalny transport piasku, podobnie jak bilans, zanotowano dla okresu 04­05 i wyniós³ on 0,61 m3 na 1 m2 powierzchni terenu. Najmniejsza wartooeæ oeredniego transportu z area³u 1 m2 by³a tylko dwukrotnie mniejsza od wartooeci najwy¿szej. Dane przedstawione w tab. 4 o wiele przejrzyoeciej pokazuj¹ równie¿ wp³yw poszczególnych okresów jednorocznych na bilans i transport piasku analizowany w d³u¿szym czasie. Je¿eli w dwóch kolejnych latach bilans oeredni z jednostkowego area³u mia³ charakter ujemny, to jego wartooeæ dla okresu dwuletniego jest sum¹ wartooeci z dwóch lat. Drobne nieoecis³ooeci wobec tej zasady, odnotowane w tab. 4, wynikaj¹ z ró¿nic area³u objêtego pomiarami w poszczególnych latach. Wp³yw ekstremalnego okresu 04­05 na oeredni jednostkowy transport w d³u¿szych okresach jest o wiele d³u¿ej widoczny (okresy 01­05, 01­06, 01­07). W tab. 3 zawarto równie¿ dane o maksymalnej zmianie rzêdnej w wyniku ubytku i dostawy piasku w poszczególnych okresach porównawczych. Najwiêksz¹ zmianê rzêdnej, zwi¹zan¹ z ubytkiem piasku, zanotowano pomiêdzy rokiem 2001 a 2007 i wynios³a ona ­5,55 m. Natomiast w przypadku dostawy piasku maksymalny przyrost rzêdnej wyniós³ 4,99 m i dotyczy³ porównania danych z lat 2004 i 2007. Zatem, zmiana rzêdnej w danym punkcie, nawet w okresie jednorocznym, mo¿e osi¹gn¹æ oko³o 50% pe³nego zakresu zmiennooeci wysokooeci bezwzglêdnej. Tak du¿e punktowe zmiany rzêdnej wystêpuj¹ na stokach przemieszczaj¹cych siê form wydmowych. Na ryc. 5 przedstawiono mapki obszaru badañ, na których zaznaczono zasiêg zmiany rzêdnej w analizowanych okresach. Najlepiej ogólne tendencje zmian rzeYby terenu mo¿na zaobserwowaæ na mapkach dotycz¹cych najd³u¿szych przekrojów czasowych, czyli z okresów: 01­04, Ryc. 4. Cyfrowe modele terenu i krzywe hipsograficzne obliczone na podstawie pomiarów terenowych w latach 2001, 2004­2007 Fig. 4. Digital terrain models and hypsographic curves calculated on the basis of field measurements in years 2001, 2004­2007 01­05, 01­06 i 01­07. Zmiennooeæ topografii pla¿y zale¿y g³ównie od wystêpowania i si³y fal sztormowych. W przypadku silnego sztormu rzeYba pla¿y mo¿e siê zmieniæ zarówno pod wzglêdem wysokooeci, kszta³tu, a przede wszystkim przebiegu linii brzegowej. St¹d coroczny pomiar topografii pla¿y mo¿e nie uwzglêdniaæ zmian powsta³ych wskutek kilku sztormów. Na podstawie wykonanych pomiarów mo¿na stwierdziæ, ¿e w latach 2001­2004 linia brzegowa uleg³a cofniêciu oko³o 20­30 m (patrz równie¿ ryc. 2), a poziom pla¿y podniós³ siê oko³o 1­2 m w jej tylnej czêoeci, s¹siaduj¹cej siê z odbudowuj¹cym siê wa³em wydmowym. W latach 2004­2005 i 2005­2006 nastêpowa³o stopniowe obni¿anie poziomu pla¿y o oko³o 0,5 m. W ostatnim okresie, 06­07, mia³o miejsce podniesienie powierzchni terenu, oerednio o 1­2 m. Na ryc. 6 przedstawiono wykresy prezentuj¹ce procentowy udzia³ area³u zajêtego przez poszczególne zakresy zmiany rzêdnej w stosunku do ca³kowitego area³u obszaru badawczego w danym okresie porównawczym. Okres 2001­2004 by³ podobny do lat 2001­2005, dlatego Ryc. 5. Mapy obszaru badawczego ­ ubytek i dostawa piasku w poszczególnych okresach porównawczych Fig. 5. Maps of research area demonstrating loss and the delivery of sand in individual comparative periods Ryc. 6. Procentowy udzia³ area³u powierzchni badawczej zale¿nie od zakresu zmiany rzêdnej Fig. 6. Graphs presenting the interest-bearing share to the research surface depending on the range of the change of the ordinate nie umieszczono go na ryc. 6. We wszystkich okresach najwiêkszy udzia³ mia³y zmiany rzêdnej do 1 m. W okresie 05­07, przy najbardziej zrównowa¿onym bilansie, rozk³ad zmiennooeci rzêdnej by³ niemal symetryczny, zbli¿ony kszta³tem do rozk³adu normalnego. W d³u¿szych okresach czasowych, 01­05, 01­06 i 01­07, widoczny jest zwiêkszaj¹cy siê udzia³ zakresów o ujemnej i dodatniej zmianie rzêdnej od 0,5 do 2 m, mimo ujemnych bilansów w tych okresach. DYSKUSJA Dane o zmianie kubatury form wydmowych na Mierzei £ebskiej zosta³y opublikowane w pracy MISZALSKIEGO (1973). Odnosz¹ siê one do du¿ych wydm ­ barchanów i wydm barchanowo-³ukowych. Area³ tych form by³ od 5 do 10 razy wiêkszy od area³u obszaru badañ, którego dotyczy niniejsza praca (od 2,54 do 2,87 ha). Dla tych form Miszalski obliczy³ procent ilooeci transportowanego materia³u podczas jednego roku w stosunku do ca³kowitej objêtooeci i uzyska³ wartooeci od 0 do 4%. Z badañ przedstawionych w niniejszej pracy wynika, ¿e w strefie brzegowej zmiany kubatury rzeYby terenu s¹ wielokrotnie wy¿sze i mog¹ przekraczaæ 20% w ci¹gu roku, przy oeredniej z trzech sezonów 13,3%. W niniejszej pracy pokazano równie¿, ¿e d³ugooeæ i czêstooeæ pomiarów wp³ywaj¹ na oerednie wartooeci bilansu i transportu piasku. Lata ekstremalne maj¹ decyduj¹cy wp³yw na wartooeci oerednie. Z kolei brak roku (lat) ekstremalnych w okresie porównawczym wyraYnie obni¿a wartooeci oerednie. Miszalski obliczy³ te wielkooeci na podstawie porównania pomiarów fotogrametrycznych w okresie 1958­1968 i bezpooerednich pomiarów geodezyjnych powtórzonych dwukrotnie w ci¹gu roku. Du¿a rozbie¿nooeæ pomiêdzy wynikami Miszalskiego i prezentowanymi w tej pracy mo¿e byæ czêoeciowo spowodowana w³aoenie brakiem lat ekstremalnych w okresie analizowanym przez Miszalskiego. Jednak¿e wyniki uzyskane w tej pracy s¹ zgodne z ogólnym pogl¹dem KLIMASZEWSKIEGO (1978), ¿e im wiêksza masa wydmy, tym ni¿sza jej prêdkooeæ przemieszczania i mniejsza wartooeæ transportu w stosunku do ogólnej kubatury formy. SKIEGO (1973), analizuj¹cego przede wszystkim du¿e formy wydmowe, · maksymalnie w okresie jednorocznym, 2004­2005, przemieszczeniu uleg³o ponad 14,5 tys. m3 piasku na obszarze 2,38 ha, co stanowi³o oko³o 20% kubatury powierzchni badawczej, · oerednia wartooeæ transportu dla powierzchni 1 m2 zmienia³a siê od 0,31 m3 w okresie 06­07 do 0,67 m3 w okresie 04­06, · oeredni bilans ubytku i dostawy dla powierzchni 1 m2 zmienia³y siê odpowiednio od ­0,38 m3 w okresie 04­06 do +0,05 m3 w okresie 06­07, · lata ekstremalne pod wzglêdem wielkooeci transportu maj¹ decyduj¹cy wp³yw na oerednie wartooeci tego parametru w d³u¿szych okresach. *** Autorzy pracy sk³adaj¹ serdeczne podziêkowania za ogromn¹ pomoc w trakcie prac terenowych Panu Tomaszowi Weso³owskiemu, Panom £ukaszowi i Markowi Weso³owskim, Markowi Gruszczyñskiemu, Wojtkowi Rosikowi, Zbyszkowi Mellerowi. Szczególne podziêkowania autorzy kieruj¹ do Pana prof. Leszka Kolendowicza za mo¿liwooeæ zakwaterowania w Stacji Terenowej Zak³adu Klimatologii. WNIOSKI Opisane w niniejszej pracy badania zawieraj¹ charakterystykê ilooeciow¹ zmian rzeYby terenu zachodz¹cych w strefie brzegowej odcinka pla¿y i wa³u wydmowego na Mierzei £ebskiej. W wyniku przeprowadzonych badañ stwierdzono, i¿: · oerednio w okresach jednorocznych transport obj¹³ oko³o 13,3% kubatury powierzchni badawczej, czyli trzy razy wiêcej ni¿ wynika to z pracy MISZAL- LITERATURA BORÓWKA R.K., 1990: Costal dunes in Poland. Catena Suppl., 18, 25­30. BURDZIEJ J., KUNZ M., 2006: Ocena wp³ywu rozdzielczooeci i metody pozyskiwania danych wysokooeciowych na dok³adnooeæ numerycznych modeli terenu oraz modeli spadków i ekspozycji. Arch. Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 16, 111­123. KLIMASZEWSKI M., 1978: Geomorfologia ogólna. PWN, Warszawa. RABSKI K., 1992: Mezoklimatyczne t³o obszaru S³owiñskiego Parku Narodowego. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody, 11.1, 37­54. SZAFER W., 1972: Szata rooelinna Polski ni¿owej. [W:] W. Szafer, K. Zarzycki (red.), Szata rooelinna Polski 2. PWN, Warszawa, 17­188. WOOE A., 1995: Zarys klimatu Polski. Bogucki. Wyd. Nauk., Poznañ. ZACZEK-PEPLIÑSKA J., 2005: Badanie zmian kszta³tu formy krajobrazowej ­ dooewiadczenia z projektów naukowo-dydaktycznych realizowanych w rezerwacie ,,wydmy ruchome". Pr. Nauk. Inst. Górnictwa Polit. Wroc³awskiej. Konf. 2005, Vol. 114, nr 45,365­372. KONDRACKI J., 1981: Geografia fizyczna Polski. PWN, Warszawa. KURCZYÑSKI Z., 2006: Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi, cz. 1 i 2. Polit. Warszawska. MICHA£OWSKA K., 2007: Analizy przestrzenno-czasowe zmian oerodowiska na terenie S³owiñskiego Parku Narodowego w latach 1951­ ­2004. Arch. Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 17. MISZALSKI J., 1973: Wspó³czesne procesy eoliczne na Pobrze¿u S³owiñskim. Studium fotointerpretacyjne. Dok. Geogr., nr 3. PENNIGHTON C., HOBBS P., 2008: Coastal Surveying Techniques. A Case Study at Happisburgh, Norfolk, UK. GEOinformatics, Vol. 11, No. 6, 16­19. Recenzent: dr hab. Beata Medyñska-Gulij S³awomir Królewicz Zak³ad Gleboznawstwa i Teledetekcji Gleb Instytut Geografii Fizycznej i Kszta³towania OErodowiska Przyrodniczego Wydzia³ Nauk Geograficznych i Geologicznych Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Lech Kaczmarek Stacja Ekologiczna UAM w Jeziorach CHANGEABILITY OF THE LAND RELIEF IN THE BANK ZONE ON THE CHOSEN STRETCH OF THE £EBA SANDBAR IN THE YEARS 2001­2007 Summary This work contains the quantitative characterization of the changeability of the land relief in the bank zone. In the years 2001­2007 on the 250 m stretch of the zone of the £eba Sandbar, spreading through the area of the beach and the dune embankment, altitude measurements were conducted with the use of a geodetic method, using TOPCON GTS 229 instrument. The £eba Sandbar is put in the central-east part of the Polish coast within the Slovincian National Park. On the basis of data from geodetic measurements, digital models of the land were created. Digital terrain models of the research area were made in the common ring with the diameter of about 0.2 m. The calculations of digital terrain models were carried out on the basis of the interpolation using the minimal curvature method. Basing on estimating loss, the delivery, balance and the transport of sand weren't made by comparing value of ordinates of periods possible for everyone ­ one-year-old and long-term (01­04, 01­04, 01­05, 01­06, 01­07, 04­05, 04­06, 04­07, 05­06, 05­07 and 06­07). On average, in one-year periods, the transport included approximately 13.3% of the volume of the researched surface, i.e., 3 times more than it results from the work of Miszalski (1973), analyzing primarily the great dune forms. Maximally, in one-year period, 2004­2005, over 14.5 thousands cubic meters of sand underwent transfer within the area of 2,38 ha area which equals to about the 20% of the volume of the researched surface. A mean volume of transport from the surface of 1 square meter changed from 0.31 m in the period 06­07 to 0.67 m in the period 04­06. Average balance of loss and supplies for the surface of 1m changed appropriately from ­0.38 m in the period 04­06 to +0.05 m in the period 06­07. http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia de Gruyter

Changeability of the Land Relief in the Bank Zone on the Chosen Stretch of the Łeba Sandbar in the Years 2001-2007

Download PDF
16 pages

Loading next page...
 
/lp/de-gruyter/changeability-of-the-land-relief-in-the-bank-zone-on-the-chosen-KnUGhXXvxd

References

References for this paper are not available at this time. We will be adding them shortly, thank you for your patience.

Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2008 by the
ISSN
2081-6014
DOI
10.2478/v10116-009-0009-x
Publisher site
See Article on Publisher Site

Abstract

DOI: 10.2478/v10116-009-0009-x BADANIA FIZJOGRAFICZNE NAD POLSK¥ ZACHODNI¥ Seria A ­ Geografia Fizyczna, Tom 59: 105­120 2008 ZMIENNOOEÆ RZE BY TERENU W STREFIE BRZEGOWEJ NA WYBRANYM ODCINKU MIERZEI £EBSKIEJ W LATACH 2001­2007 ZARYS TREOECI Niniejsza praca zawiera charakterystykê ilooeciow¹ zmiennooeci rzeYby terenu w strefie brzegowej. W latach 2001­2007 na odcinku 250 m strefy brzegowej Mierzei £ebskiej, obejmuj¹cym obszar pla¿y i wa³u wydmowego, prowadzono pomiary wysokooeciowe metod¹ tachimetrii, wykorzystuj¹c urz¹dzenie firmy TOPCON GTS 229. Na podstawie danych z pomiarów geodezyjnych stworzono cyfrowe modele terenu. Opieraj¹c siê na nich, wykonano obliczenia ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku poprzez porównanie wartooeci rzêdnych dla wszystkich mo¿liwych okresów ­ jednorocznych i wieloletnich (01­04, 01­04, 01­05, 01­06, 01­07, 04­05, 04­06, 04­07, 05­06, 05­07 i 06­07). OErednio w okresach jednorocznych transport obj¹³ oko³o 13,3% kubatury powierzchni badawczej, czyli trzy razy wiêcej ni¿ wynika to z pracy MISZALSKIEGO (1973), analizuj¹cego przede wszystkim du¿e formy wydmowe. Maksymalnie w okresie jednorocznym, 2004­2005, przemieszczeniu uleg³o ponad 14,5 tys. m piasku na obszarze 2,38 ha, co stanowi³o oko³o 20% kubatury powierzchni badawczej. OErednia wartooeæ transportu dla powierzchni 1 m zmienia³a siê od 0,31 m w okresie 06­07 do 0,67 m w okresie 04­06. OEredni bilans ubytku i dostawy dla powierzchni 1m zmienia³y siê odpowiednio od ­0,38 m w okresie 04­06 do +0,05 m w okresie 06­07. WPROWADZENIE Zmiany rzeYby terenu w strefie brzegowej zale¿¹ przede wszystkim od buduj¹cej i niszcz¹cej dzia³alnooeci morza i wiatru. W zale¿nooeci od natê¿enia i kierunku ich dzia³alnooeci linia brzegowa pozostaje niezmieniona, cofa siê w kierunku l¹du lub przesuwa ku morzu. Prowadzenie badañ dynamiki zmian strefy brzegowej pozwala lepiej zrozumieæ zachodz¹ce w niej procesy oraz przewidywaæ efekty dzia³alnooeci morza i wiatru. Wiedzê tê wykorzystuje siê przy podejmowaniu dzia³añ zabezpieczaj¹cych skupiska ludnooeci w strefie nadmorskiej na przyk³ad przed skutkami zasypywania przez wêdruj¹ce wydmy, zapadania domów zlokalizowanych bezpooerednio nad niszczonym klifem (PENNIGHTON, HOBBS 2008). W monitoringu dynamiki przemian strefy brzegowej wykorzystuje siê geodezyjne i teledetekcyjne metody pomiarowe. W tradycyjnych pomiarach geodezyjnych u¿ywa siê coraz nowoczeoeniejszego sprzêtu, na przyk³ad tachymetrów elektronicznych wyposa¿onych w kamery cyfrowe, potrafi¹cych prowadziæ pomiar niemal ca³kowicie automatycznie, czy bardzo precyzyjnych GPS-ów, z którymi mo¿na pracowaæ w dowolnym miejscu, bez koniecznooeci nawi¹zywania siê do naziemnych podstawowych sieci niwelacyjnych. Metody teledetekcyjne s¹ tañsze od klasycznych geodezyjnych metod pomiarowych. Do najbardziej powszechnie u¿ywanych zaliczyæ mo¿na fotogrametryczny pomiar ze zdjêæ lotniczych, powietrzny lub naziemny skaning laserowy oraz pomiary interferometryczne (KURCZYÑSKI 2006; BURDZIEJ, KUNZ 2006). Wynikiem zastosowania jednej z wymienionych metod zawsze jest zbiór punktów o trzech wspó³rzêdnych. Na podstawie tych punktów jest generowany numeryczny model terenu, bêd¹cy wspó³czeoenie najbardziej powszechnym sposobem zapisu informacji o rzeYbie terenu. Dysponuj¹c kilkoma modelami tej samej powierzchni, mo¿na dokonaæ analizy zmian ukszta³towania powierzchni terenu w czasie. OBSZAR BADAÑ Obszar badañ by³ po³o¿ony pomiêdzy 193 a 194 km linii brzegowej polskiego wybrze¿a, w s¹siedztwie Stacji Tereno- wej Zak³adu Klimatologii UAM na Mierzei £ebskiej, w obrêbie S³owiñskiego Parku Narodowego. Stanowi³ go odcinek pla¿y i po³o¿ony za ni¹ wa³ wydmowy. Na ryc. 1 przedstawiono ortofotomapê obszaru badañ, dostêpn¹ poprzez serwis. Wed³ug fizycznogeograficznej regionalizacji Pomorza Mierzeja £ebska jest po³o¿ona w pasie Pobrze¿y Po³udniowoba³tyckich, w mezoregionie okreoelanym jako Pobrze¿e S³owiñskie (KONDRACKI 1981). Pod wzglêdem geobotanicznym obszar badañ nale¿y do Krainy Brzegu Ba³tyku (SZAFER 1972). Dominuj¹c¹ rooelinnooeæ, porastaj¹c¹ i utrwalaj¹c¹ wydmy, stanowi¹ wydmuchrzyca piaskowa i piaskownica zwyczajna. Klimat na omawianym obszarze jest ch³odny i wilgotny oraz wietrzny. Zaliczany jest do Regionu III ­ Wschodnionadmorskiego (WOOE 1995). G³ównym czynnikiem klimatycznym jest po³o¿enie nad brze- Ryc. 1. Obszar badawczy na zdjêciu satelitarnym z satelity IKONOS (Yród³o: zumi.pl) Fig. 1. Research area on satellite image from the IKONOS sensor (zumi.pl source) giem Morza Ba³tyckiego. Roczna amplituda oerednich miesiêcznych temperatur wynosi tu 17,9°C i jest najni¿sza w Polsce. Najcieplejszy okres przypada na lipiec, kiedy oerednia temperatura wynosi ponad 16°C. Najni¿sza oerednia miesiêczna temperatura, ­1,6°C, wystêpuje w lutym (BORÓWKA 1990). Opady atmosferyczne na tym terenie osi¹gaj¹ oko³o 700 mm na rok (RABSKI 1992). Nad obszarem Mierzei £ebskiej wiej¹ wiatry ze oeredni¹ roczn¹ prêdkooeci¹ 4,5 m · s­1. OErednio w roku jest zaledwie piêæ dni z cisz¹ (RABSKI 1992). Najczêoeciej wiatry wiej¹ z kierunków po³udniowo-zachodnich i zachodnich, rzadko natomiast z kierunków pó³nocnych i wschodnich. Charakter wspó³czesnego krajobrazu Mierzei £ebskiej jest wynikiem na³o¿enia siê na siebie kilku czynników naturalnych, a mianowicie deglacjacji ostatniego l¹dolodu, zmian makroklimatycznych i intensywnych procesów akumulacji biogenicznej z dzia³alnooeci¹ cz³owieka, która szczególnie nasila³a siê w ci¹gu ostatnich wieków. Obecny zarys mierzei ukszta³towa³ siê w okresie subborealnym. Dominuj¹cym elementem krajobrazu s¹ wydmy. Z badañ BORÓWKI (1990) wynika, ¿e w ci¹gu ostatnich czterech tysiêcy lat na tym obszarze wyst¹pi³y cztery okresy wzmo¿onej aktywnooeci eolicznej. Ostatni okres rozpocz¹³ siê w XV w., za spraw¹ niemal ca³kowitego zniszczenia lasów. Woeród form eolicznych akumulacyjnych wystêpuj¹cych na Mierzei £ebskiej dominuj¹c¹ rolê odrywaj¹ barchany nadmorskie, wydmy barchanowo-³ukowe oraz wydmy wa³owe. Badania nad dynamik¹ rzeYby na Mierzei £ebskiej w najwiêkszym zakresie przeprowadzi³ MISZALSKI (1973). Autor ten na podstawie zdjêæ lotniczych, materia³ów kartograficznych i bezpooerednich pomiarów geodezyjnych analizowa³ dynamikê oko³o 150 form wydmowych w okresie ponad 70 lat. Pewn¹ kontynuacj¹ badañ Miszalskiego pod wzglêdem zastosowanej metody fotogrametrycznej i porównania zdjêæ lotniczych z ró¿nych okresów jest praca MICHA£OWSKIEJ (2007). Precyzyjne pomiary geodezyjne Góry £¹ckiej s¹ prowadzone przez studentów AGH w ramach praktyk geodezyjnych. Od roku 2002 Zak³ad Geodezji In¿ynieryjno-Przemys³owej Instytutu Geodezji Gospodarczej Politechniki Warszawskiej prowadzi pomiary zmian kszta³tu wydm metod¹ GPS RTK (ZACZEK-PEPLIÑSKA 2005). CEL PRACY Celem badañ, których wyniki zaprezentowano w niniejszej pracy, by³o oeledzenie zmian zachodz¹cych w rzeYbie terenu pla¿y i wa³u wydmowego na podstawie wieloletnich szczegó³owych pomiarów wysokooeciowych oraz ilooeciowe scharakteryzowanie tych zmian poprzez obliczenie ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku na powierzchni badawczej. Analizê zmian rzeYby terenu przeprowadzono opieraj¹c siê na numerycznych modelach terenu wygenerowanych na podstawie pomiarów terenowych. W odró¿nieniu od prowadzonych dotychczas na Mierzei £ebskiej badañ wybrano ma³y obszar po³o¿ony bezpooerednio w strefie brzegowej oraz nie analizowano ruchu poszczególnych form (wydm), tylko sam¹ powierzchniê badawcz¹. METODYKA Pomiary wysokooeciowe wykonano tachimetrem elektronicznym z dalmierzem laserowym firmy TOPCON GTS-229 wraz z lustrami dalmierczymi zamontowanymi na tyczkach teleskopowych o maksymalnej wysokooeci do 3,6 m. W podstawach tyczek standardowe ostre za- koñczenie zast¹piono specjalnie uformowan¹ z silikonu p³ask¹ grub¹ podk³adk¹, która umo¿liwia³a pionowe ustawienie tyczki bez zapadania siê w piasek, nawet na stromym stoku. Nawi¹zania przestrzenne przeprowadzono do dwóch sta³ych punktów o numerach porz¹dkowych 59 i 60, o znanych wspó³rzêdnych X i Y, które wchodzi³y w sk³ad poligonizacji technicznej III stopnia. Punkty te w terenie s¹ wyznaczone przez g³êboko posadowione kamienie granitowe. Pomiary i obliczenia wykonano we wspó³rzêdnych trzeciej strefy pañstwowego uk³adu wspó³rzêdnych p³askich ,,1965". Nawi¹zania przestrzenne i wysokooeciowe prowadzono z ka¿dego stanowiska pomiarowego do punktów 59 lub 60 oraz wzajemnie pomiêdzy stanowiskami. Dok³adnooeæ pomiarów odleg³ooeciowych ustawiono w instrumencie na 1 cm. Odniesienie wysokooeciowe dla ka¿dego pomiaru stanowi³a wysokooeæ bezwzglêdna punktu nr 60, pomierzona wzglêdem poziomu morza okreoelonego w 2007 roku, przy bezwietrznej pogodzie i braku falowania. Takie postêpowanie by³o lokalnym ustaleniem poziomu odniesienia dla pomiarów wysokooeci i by³o uzasadnione odleg³ooeci¹ kilku kilometrów do najbli¿szego reperu o ustalonej rzêdnej. Pomiary geodezyjne zawsze wykonywano wed³ug takiego samego schematu, zachowuj¹c co roku podobne rozmieszczenie stanowisk pomiarowych. Ka¿de stanowisko to ko³ek drewniany o oerednicy 5 cm wbijany na g³êbokooeæ oko³o 30 cm, z wykonanymi na górze dwoma g³êbokimi naciêciami przecinaj¹cymi siê pod k¹tem prostym. W trakcie nawi¹zañ w punkcie przeciêcia ustawiano pionowo tyczkê z lustrem dalmierczym oraz tachimetr w taki sposób, aby ooe pionowa instrumentu przechodzi³a w³aoenie przez ten punkt. Podczas prac terenowych sporz¹dzano równie¿ dokumen- tacjê fotograficzn¹. Badania prowadzano w lipcu, w warunkach pogodowych umo¿liwiaj¹cych poprawne wykonanie pomiarów geodezyjnych, tj. przy braku silnego wiatru, który nie pozwoli³by na pionowe utrzymanie tyczki, i niewielkim falowaniu. Obliczenia geodezyjne wykonano w programie WinKalk. Otrzymano wspó³rzêdne X, Y i Z wszystkich punktów pomiarowych. Opieraj¹c siê na tych danych, we wspólnej siatce o wymiarze 0,2 m ´ 0,2 m wygenerowano cyfrowe modele terenu, stosuj¹c interpolacjê metod¹ minimalnej krzywizny i zapis w formacie rastrowym. Dane o wysokooeci kodowano za pomoc¹ liczb rzeczywistych. Obliczenia bilansu piasku wykonano pomiêdzy poszczególnymi pomiarami na podstawie cyfrowych modeli terenu. Okresy porównawcze oznaczono w skróconej formie w nastêpuj¹cy sposób: 01­04, 01­04, 01­05, 01­06, 01­07, 04­05, 04­06, 04­07, 05­06, 05­07 i 06­07. Analiza dotyczy³a wspólnych obszarów objêtych pomiarami (ryc. 3). Wygenerowanie cyfrowego modelu terenu, obliczenia bilansu piasku, wizualizacje dwuwymiarowe i trójwymiarowe wykonano w systemie TNTMIPS. Kubaturê obszaru badawczego liczono pomiêdzy powierzchni¹ terenu a ustalonym lokalnym poziomem odniesienia. Jako ubytek piasku na powierzchni badawczej traktowano ujemny wynik ró¿nicy pomiêdzy kubatur¹ terenu na pocz¹tku i koñcu analizowanego okresu, za dostawê ­ odpowiednio dodatni wynik tej ró¿nicy. Bilans stanowi³ sumê ubytków i dostawy piasku. Natomiast za transport przyjêto wartooeæ bezwzglêdn¹ sumy ubytków i dostaw. Dla pojedynczego piksela cyfrowego modelu terenu ubytek piasku to obni¿enie rzêdnej pomiêdzy pocz¹tkiem a koñcem analizowanego okresu, a dostawa to przyrost rzêdnej. OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAÑ Zestawienie danych charakteryzuj¹cych pomiary geodezyjne zawarto w tab. 1. Poziom¹ dok³adnooeæ pomiarów geodezyjnych mo¿na okreoeliæ na podstawie nawi¹zañ wykonywanych wzajemnie pomiêdzy kolejnymi stanowiskami. Ka¿dorazowo w trakcie pomiarów zak³adano osiem stanowisk pomiarowych, wykonuj¹c pomiêdzy nimi kilkadziesi¹t nawi¹zañ. Ka¿de nawi¹zanie wykonywano dwukrotnie, co pozwoli³o obliczyæ oeredni b³¹d poziomy i pionowy pomiarów. Wartooeæ b³êdu poziomego by³a zawsze mniejsza od 5 cm i by³a równie¿ mniejsza od przyjêtej wielkooeci piksela cyfrowego modelu rzeYby (20 cm). OErednia dok³adnooeæ pionowa nawi¹zañ osi¹gnê³a wartooeci mniejsze od 1,5 cm. S¹ to wartooeci zgodne z za³o¿eniami precyzji pomiarów zawartymi w dokumentacji technicznej instrumentu (TOPCON ­ instrukcja obs³ugi, 2004). W tab. 1 przedstawiono równie¿ dane dotycz¹ce area³u objêtego pomiarami ­ topograficznego, obliczanego na p³aszczyYnie kartograficznej, oraz rzeczywistego, wynikaj¹cego z rzeczywistego kszta³tu form terenu. Area³ obszaru ba- dañ objêty pomiarami, rzutowany na p³aszczyznê, zmienia³ siê od 2,54 ha w latach 2005 i 2007 do 2,87 ha w 2006 r. Ró¿nice te wynikaj¹ z szerokooeci pla¿y w danym roku i przemian form wydmowych podlegaj¹cych obserwacji. Poprzez podzielenie area³u rzeczywistego przez topograficzny otrzymano wskaYnik mówi¹cy o rozwiniêciu pionowym rzeYby terenu. WskaYnik ten wzrasta³ od roku 2001 do 2007 od 1,008 do 1,055. Taka tendencja zwi¹zana jest z odbudowywaniem siê wa³u wydmowego na analizowanym odcinku linii brzegowej, bardzo mocno zniszczonego na prze³omie XX i XXI w. Na ryc. 2 przedstawiono rozmieszczenie pikiet pomiarowych w czasie pomiarów prowadzonych latach: 2001, 2004, 2005, 2006 i 2007. Zagêszczenie pikiet zale¿a³o od lokalnej zmiennooeci rzeYby terenu i zwiêksza³o siê w miejscach o du¿ym nachyleniu stoków. Zasadniczo pikiety ustawiano w profilach prostopad³ych do linii brzegowej. Najmniejsze ich zagêszczenie wyst¹pi³o na pla¿y, a najwiêksze na wale wydmowym. OErednio najmniejszy area³ przypadaj¹cy na pojedyncz¹ pikietê ­ 26,6 m2 osi¹gniêto w roku 2007, natomiast najwiêkszy ­ 61,1 m2, w roku 2001 (patrz tab. 1). T a b e l a 1. Charakterystyka pomiarów geodezyjnych i area³u obszaru badañ w latach 2001­2007 T a b l e 1. Characteristic of geodetic measurements and size of research area in 2001­2007 OErednia OErednia dok³addok³adLiczba nooeæ po- nooeæ piopikiet zioma na- nowa nawi¹zañ wi¹zañ [cm] [cm] 427 696 850 935 953 3,2 2,5 4,2 2,2 1,8 1,2 1,3 1,2 0,8 0,5 RozwiniêKubatura cie poArea³ terenu wierzchni trójwymia[m2] na rowej 3 1 pikietê [m ] 61,1 39,2 29,8 30,7 26,6 1,008 1,018 1,040 1,042 1,055 55165 72452 63750 61138 65651 Rok Area³ topograficzny [ha] 2,61 2,73 2,54 2,87 2,54 Area³ rzeczywisty [ha] 2,63 2,78 2,64 2,99 2,68 Ryc. 2. Wspólne czêoeci obszarów objêtych pomiarami wysokooeciowymi w latach 2001, 2004­2007 Fig. 2. Shared parts of areas provided with altitude measurements in years 2001, 2004­2007 Ryc. 3. Rozmieszczenie pikiet pomiarowych w trakcie pomiarów geodezyjnych w latach 2004­2007 2001, Fig. 3. Arranging measuring pickets in the process of geodetic measurements in years 2001, 2004­2007 Na ryc. 3. przedstawiono obliczone na podstawie pomiarów terenowych cyfrowe modele terenu oraz krzywe hipsograficzne prezentuj¹ce procentowy udzia³ poszczególnych rzêdnych w areale powierzchni badawczej w danym roku. Na podstawie wizualnej analizy kolejnych modeli terenu mo¿na odnotowaæ zmiany w kszta³cie powierzchni terenu, mianowicie: ró¿nie kszta³towanej rokrocznie pla¿y, odbudowuj¹cym siê od strony pla¿y wale wydmowym, rozwiewanym starym wale wydmowym. Na podstawie krzywych hipsograficznych mo¿na stwierdziæ najwiêksze zmiany rzêdnych terenu zachodz¹ w przedziale od 1,5 do 4 m n.p.m. W tab. 2 zestawiono dane o maksymalnej i minimalnej wartooeci rzêdnej oraz wartooeciach oerednich i odchyleniu standardowym uzyskane z pomiarów geodezyjnych i wyliczone na podstawie histogramów cyfrowych modeli rzeYby zapisanych w postaci rastrowej. Na pod- T a b e l a 2. Zestawienie danych o rzêdnej [m lokalnym p.m.] z pomiarów wysokooeciowych i cyfrowych modeli terenu w latach 2001­2007 T a b l e 2. Putting together details about the ordinate in [with local p.m m.] from measurements of high-altitude and digital models of the land in years 2001­2007 Rok Minimum Maksimum OErednia Odchylenie stand. Minimum Maksimum OErednia Odchylenie stand. 2001 0 10,32 3,52 2,77 0 10,28 1,04 1,61 2004 0 10,49 3,7 2,02 0 10,45 1,35 1,88 2005 0,01 9,91 3,29 2,08 0 9,86 1,19 1,83 2006 0 9,81 2,74 2,2 ­0,02 9,81 1,14 1,83 2007 0 9,93 3,43 2,16 0 9,91 1,22 1,88 Pomiary geodezyjne Cyfrowe modele terenu stawie wartooeci minimalnych wysokooeci mo¿na stwierdziæ, i¿ lokalny poziom odniesienia, jako poziom morza, zosta³ wyznaczony poprawnie. Niewielkie odchylenia od poziomu zerowego w roku 2005 przy pomiarach geodezyjnych i dla modelu rzeYby z roku 2006, wynosz¹ce odpowiednio 0,01 m i ­0,02 m, s¹ tak niewielkie, ¿e mo¿na je pomin¹æ. Ró¿nice pomiêdzy wartooeciami wysokooeci maksymalnej zmierzonymi a modelowanymi mo¿na wyt³umaczyæ natur¹ zastosowanej przy interpolacji funkcji minimalnej krzywizny oraz dopuszczeniem mo¿liwooeci odchy³ki do 5 cm. Ró¿nice pomiêdzy oeredni¹ wysokooeci¹ bezwzglêdn¹, uzyskan¹ z pomiarów bezpooerednich i obliczon¹ z modelu cyfrowego, wynikaj¹ z ilooeci danych i gêstooeci próbkowania. Wp³yw wyboru funkcji interpolacji i ustawieñ jej parametrów na kszta³t cyfrowych modeli terenu bêdzie przedmiotem odrêbnej pracy. Zdaniem autorów, w niniejszej pracy zastosowano funkcjê (minimalnej krzywizny), która w sposób optymalny, tzn. wizualnie zgodny z rzeczywistym, pozwoli³a wygenerowaæ modele rzeYby terenu. Obszar badawczy podzielono równole¿nikowo na dwie czêoeci i obliczono ich udzia³ w bilansie. Pierwsza, pó³nocna, z nich obejmuje pla¿ê (P), druga, po³udniowa, nowy i stary wa³ wydmowy wraz z nieck¹ (W). Opisany podzia³ zaznaczono na ryc. 1. Dla ka¿dej z tych czêoeci obliczono ubytek i dostawê wraz z odpowiadaj¹cym tym procesom area³em oraz maksymaln¹ zmian¹ wysokooeci topograficznej. Ostatecznie obliczono bilans piasku dla powierzchni badawczej w danym okresie porównawczym oraz objêtooeæ piasku poddanego przemieszczeniu. Wyniki obliczeñ zestawiono w tab. 3. Zaznaczono dane dla okresów jednorocznych, tj. 04­05, 05­06, 06­07, i uznano je za zasadnicze przy omawianiu bilansu oraz transportu piasku. Pozosta³e okresy, d³u¿sze ni¿ rok, uznano za uzupe³niaj¹ce. Najwiêkszy transport w okresach jednorocznych zanotowano w latach 2004­ ­2005 i wyniós³ on 14 613 m3, co stanowi³o oko³o 20% ca³ej kubatury terenu objêtego pomiarami w 2004 r. Przy za³o¿eniu oeredniej gêstooeci objêtooeciowej suchego piasku na poziomie 1,4 g · cm­3 T a b e l a 3. Wyniki obliczeñ ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku dla poszczególnych kresów porównawczych T a b l e 3. Results of calculations of loss, the delivery, balance and the transport of sand for individual comparative ends Dostawa Bilans pow. [ha] dH [m] 1,16 0,45 0,45 0,54 0,43 0,39 0,56 0,67 1,13 67,4 1,52 2,26 2,31 4,68 4,59 4,99 2,29 2,36 1,83 1,88 2,95 2183 ­4015 ­7145 ­4129 ­7280 ­9159 ­7407 ­2085 ­907 1153 [m ] Okres porównawczy pow. [ha] dH [m] 0,8 1,26 1,66 1,20 1,95 2,01 1,79 1,66 1,25 0,85 ­2,48 4198 32,6 ­3,37 3843 10,1 ­2,35 2297 2,2 97,8 89,9 ­4,09 4137 0,0 100,0 ­3,93 2793 0,0 100,0 ­3,84 3667 0,2 99,8 ­5,55 3536 3,2 96,8 ­4,25 2436 0,2 99,8 ­4,14 2372 1,5 98,5 ­3,22 4803 20,7 79,3 V [m3] P W 70,3 57,8 41,7 64,2 63,1 54,5 64,1 67,2 84,1 93,0 Ubytek V [m3] P [%] W [%] Transport [m3] 7423 8758 12 017 11 202 14 613 14 746 15 681 6680 8593 7243 Suma pow. [ha] 1,96 1,71 2,11 1,74 2,38 2,40 2,35 2,33 2,38 2,37 2001­2004 ­2620 29,7 2001­2005 ­6386 42,2 2001­2006 ­9581 58,3 2001­2007 ­7666 35,8 2004­2005 ­10 947 36,9 2004­2006 ­11 953 45,5 2004­2007 ­11 544 35,9 2005­2006 ­4383 32,8 2005­2007 ­4750 15,9 2006­2007 ­3045 7,0 V ­ objêtooeæ piasku, P ­ udzia³ przypadaj¹cy na obszar pla¿y, W ­ udzia³ przypadaj¹cy na obszar wa³u da³oby to oko³o 787 26-tonywych (9 m d³ugooeci) wywrotek wype³nionych piaskiem, które stoj¹c jedna za drug¹ ustawi³yby siê w ponad siedmiokilometrowej kolejce. W pozosta³ych okresach jednorocznych objêtooeæ transportowanego piasku by³a podobna i wynosi³a oko³o 7 tys. m3. Stanowi³o to oko³o 10% kubatury obszaru badañ. Spooeród d³u¿szych okresów, dwu-, trzy-, cztero-, piêcio- i szeoecioletnich, maksymalna wartooeæ transportu by³a jeszcze wy¿sza i osi¹gnê³a 15 681 m3 w latach 2004­2007. Warto zauwa¿yæ, ¿e oerednia wartooeæ transportu wyliczona z okresów d³u¿szych ni¿ rok jest znacznie ni¿sza od wartooeci zanotowanych dla okresów jednorocznych. Na przyk³ad, w okresie 2001­2007 transport piasku wyniós³ 11 202 m3, co daje oerednio 1867 m3 na rok, czyli prawie osiem razy mniej ni¿ maksymalna wartooeæ transportu w okresie jednorocznym. W innym przypadku, w latach 2004­2007, transport wyniós³ 15 681 m3, przy oeredniej 5227 m3 na rok. By³o to nieca³e trzy razy mniej od wartooeci maksymalnej w okresie jednorocznym i zaledwie o 1453 m3 mniej od wartooeci minimalnej transportu obliczonej dla okresów jednorocznych. Opisana zmiennooeæ wartooeci oerednich transportu rocznego piasku w zale¿nooeci od d³ugooeci analizowanego okresu potwierdza du¿¹ zmiennooeæ dynamiki procesów geomorfologicznych zachodz¹cych w strefie brzegowej. Bilans piasku na analizowanym obszarze strefy brzegowej dla wiêkszooeci okresów (jedno- i wieloletnich) niemal zawsze mia³ charakter ujemny. Tylko w dwóch przypadkach, w okresach 01­04 i 06­07, bilans by³ dodatni. W okresie jednorocznym najwiêcej piasku uby³o w sezonie 04­05, nieco ponad 7 tys. m3 piasku. W okresie dwuletnim, 04­06 ubytek siêgn¹³ ponad 9 tys. m3 piasku. Najbardziej zrównowa¿one ubytek i dostawa piasku by³y w okresie 05­07, kiedy ca³kowity ubytek piasku osi¹gn¹³ wartooeæ tylko 907 m3. Dla ujemnych bilansów area³ charakteryzuj¹cy siê ubytkiem piasku by³ zawsze wiêkszy od area³u, na którym nastêpowa³ przyrost rzêdnej. Dla bilansów dodatnich ta prawid³owooeæ ulega³a odwróceniu. Analizuj¹c udzia³ procentowy dwóch wydzielonych fragmentów strefy brzegowej, mo¿na stwierdziæ, i¿ wiêksz¹ dynamik¹ przemian rzeYby charakteryzowa³ siê wa³ wydmowy. Zawsze ponad 65-procentowa dostawa piasku mia³a miejsce w obrêbie wa³u wydmowego (W). Udzia³ procentowy obszaru pla¿y w ,,dostawie piasku" tylko trzykrotnie przekroczy³ 10% (okresy 01­04, 05­07 i 06­07). W przypadku ubytku piasku udzia³ procentowy obszaru pla¿y by³ bardziej zauwa¿alny, jednak niemal zawsze ni¿szy ni¿ udzia³ obszaru wa³u wydmowego (od 1,5 do 2,0 razy). Tylko w okresie 01­06 wiêkszy udzia³ w ubytku piasku wyst¹pi³ na pla¿y. Warto równie¿ zauwa¿yæ, i¿ pomiêdzy pomiarem w 2006 r. a pomiarem w 2007 r. ubytek piasku na pla¿y by³ bardzo niewielki w stosunku do wa³u wydmowego i wyniós³ zaledwie 7%. Porównywanie bilansów i wielkooeci transportu piasku z poszczególnych okresów, jednorocznych i wieloletnich, jest utrudnione przez zmiany zasiêgu linii brzegowej i ró¿ny area³ objêty pomiarami w danym roku. W tab. 4. zestawiono oerednie wartooeci ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku dla powierzchni 1 m2. OErednia wartooeæ ubytku z powierzchni 1 m2 zmienia³a siê od ­0,26 m3 w okresie 05­06 do ­0,64 m3 w okresie 01­07. OErednia wartooeæ dostawy na powierzchniê 1 m2 zmienia³a siê od 0,34 m3 w okresie 05­06 do 0,85 m3 w latach 2004­2005. W okresach jednorocznych oerednio najwy¿szy bilans ujemny zanotowano w okresie 04­05, tj. ­0,31 m3 z 1 m2. W przypadku pozosta³ych okresów jed- T a b e l a 4. OErednie wielkooeci ubytku, dostawy, bilansu i transportu piasku dla okresów porównawczych T a b l e 4. Medium sizes of loss, the delivery, balance and the transport of sand for comparative periods Okres porównawczy 01­04 01­05 ­0,51 01­06 ­0,58 01­07 ­0,64 04­05 ­0,56 04­06 ­0,59 04­07 ­0,64 05­06 ­0,26 05­07 ­0,38 06­07 ­0,36 ­0,33 OEredni ubytek* 3 w m dla area2 ³u 1 m OErednia dostawa* w 1 m3 dla area2 ³u 1 m OEredni bilans w m3 dla powierzch2 ni 1 m OEredni transport w m3 dla po2 wierzchni 1m 0,41 0,53 0,54 0,65 0,85 0,72 0,74 0,34 0,34 0,28 0,11 ­0,23 ­0,34 ­0,24 ­0,31 ­0,38 ­0,32 ­0,09 ­0,04 0,05 0,38 0,51 0,57 0,64 0,61 0,61 0,67 0,29 0,36 0,31 * Wielkooeæ sumaryczna ubytku lub dostawy podzielona przez area³, dla którego faktycznie zarejestrowano dane zjawisko norocznych, 05­06 i 06­07, oerednia wartooeæ bilansu by³a odpowiednio trzykrotnie i szeoeciokrotnie ni¿sza. Maksymalny transport piasku, podobnie jak bilans, zanotowano dla okresu 04­05 i wyniós³ on 0,61 m3 na 1 m2 powierzchni terenu. Najmniejsza wartooeæ oeredniego transportu z area³u 1 m2 by³a tylko dwukrotnie mniejsza od wartooeci najwy¿szej. Dane przedstawione w tab. 4 o wiele przejrzyoeciej pokazuj¹ równie¿ wp³yw poszczególnych okresów jednorocznych na bilans i transport piasku analizowany w d³u¿szym czasie. Je¿eli w dwóch kolejnych latach bilans oeredni z jednostkowego area³u mia³ charakter ujemny, to jego wartooeæ dla okresu dwuletniego jest sum¹ wartooeci z dwóch lat. Drobne nieoecis³ooeci wobec tej zasady, odnotowane w tab. 4, wynikaj¹ z ró¿nic area³u objêtego pomiarami w poszczególnych latach. Wp³yw ekstremalnego okresu 04­05 na oeredni jednostkowy transport w d³u¿szych okresach jest o wiele d³u¿ej widoczny (okresy 01­05, 01­06, 01­07). W tab. 3 zawarto równie¿ dane o maksymalnej zmianie rzêdnej w wyniku ubytku i dostawy piasku w poszczególnych okresach porównawczych. Najwiêksz¹ zmianê rzêdnej, zwi¹zan¹ z ubytkiem piasku, zanotowano pomiêdzy rokiem 2001 a 2007 i wynios³a ona ­5,55 m. Natomiast w przypadku dostawy piasku maksymalny przyrost rzêdnej wyniós³ 4,99 m i dotyczy³ porównania danych z lat 2004 i 2007. Zatem, zmiana rzêdnej w danym punkcie, nawet w okresie jednorocznym, mo¿e osi¹gn¹æ oko³o 50% pe³nego zakresu zmiennooeci wysokooeci bezwzglêdnej. Tak du¿e punktowe zmiany rzêdnej wystêpuj¹ na stokach przemieszczaj¹cych siê form wydmowych. Na ryc. 5 przedstawiono mapki obszaru badañ, na których zaznaczono zasiêg zmiany rzêdnej w analizowanych okresach. Najlepiej ogólne tendencje zmian rzeYby terenu mo¿na zaobserwowaæ na mapkach dotycz¹cych najd³u¿szych przekrojów czasowych, czyli z okresów: 01­04, Ryc. 4. Cyfrowe modele terenu i krzywe hipsograficzne obliczone na podstawie pomiarów terenowych w latach 2001, 2004­2007 Fig. 4. Digital terrain models and hypsographic curves calculated on the basis of field measurements in years 2001, 2004­2007 01­05, 01­06 i 01­07. Zmiennooeæ topografii pla¿y zale¿y g³ównie od wystêpowania i si³y fal sztormowych. W przypadku silnego sztormu rzeYba pla¿y mo¿e siê zmieniæ zarówno pod wzglêdem wysokooeci, kszta³tu, a przede wszystkim przebiegu linii brzegowej. St¹d coroczny pomiar topografii pla¿y mo¿e nie uwzglêdniaæ zmian powsta³ych wskutek kilku sztormów. Na podstawie wykonanych pomiarów mo¿na stwierdziæ, ¿e w latach 2001­2004 linia brzegowa uleg³a cofniêciu oko³o 20­30 m (patrz równie¿ ryc. 2), a poziom pla¿y podniós³ siê oko³o 1­2 m w jej tylnej czêoeci, s¹siaduj¹cej siê z odbudowuj¹cym siê wa³em wydmowym. W latach 2004­2005 i 2005­2006 nastêpowa³o stopniowe obni¿anie poziomu pla¿y o oko³o 0,5 m. W ostatnim okresie, 06­07, mia³o miejsce podniesienie powierzchni terenu, oerednio o 1­2 m. Na ryc. 6 przedstawiono wykresy prezentuj¹ce procentowy udzia³ area³u zajêtego przez poszczególne zakresy zmiany rzêdnej w stosunku do ca³kowitego area³u obszaru badawczego w danym okresie porównawczym. Okres 2001­2004 by³ podobny do lat 2001­2005, dlatego Ryc. 5. Mapy obszaru badawczego ­ ubytek i dostawa piasku w poszczególnych okresach porównawczych Fig. 5. Maps of research area demonstrating loss and the delivery of sand in individual comparative periods Ryc. 6. Procentowy udzia³ area³u powierzchni badawczej zale¿nie od zakresu zmiany rzêdnej Fig. 6. Graphs presenting the interest-bearing share to the research surface depending on the range of the change of the ordinate nie umieszczono go na ryc. 6. We wszystkich okresach najwiêkszy udzia³ mia³y zmiany rzêdnej do 1 m. W okresie 05­07, przy najbardziej zrównowa¿onym bilansie, rozk³ad zmiennooeci rzêdnej by³ niemal symetryczny, zbli¿ony kszta³tem do rozk³adu normalnego. W d³u¿szych okresach czasowych, 01­05, 01­06 i 01­07, widoczny jest zwiêkszaj¹cy siê udzia³ zakresów o ujemnej i dodatniej zmianie rzêdnej od 0,5 do 2 m, mimo ujemnych bilansów w tych okresach. DYSKUSJA Dane o zmianie kubatury form wydmowych na Mierzei £ebskiej zosta³y opublikowane w pracy MISZALSKIEGO (1973). Odnosz¹ siê one do du¿ych wydm ­ barchanów i wydm barchanowo-³ukowych. Area³ tych form by³ od 5 do 10 razy wiêkszy od area³u obszaru badañ, którego dotyczy niniejsza praca (od 2,54 do 2,87 ha). Dla tych form Miszalski obliczy³ procent ilooeci transportowanego materia³u podczas jednego roku w stosunku do ca³kowitej objêtooeci i uzyska³ wartooeci od 0 do 4%. Z badañ przedstawionych w niniejszej pracy wynika, ¿e w strefie brzegowej zmiany kubatury rzeYby terenu s¹ wielokrotnie wy¿sze i mog¹ przekraczaæ 20% w ci¹gu roku, przy oeredniej z trzech sezonów 13,3%. W niniejszej pracy pokazano równie¿, ¿e d³ugooeæ i czêstooeæ pomiarów wp³ywaj¹ na oerednie wartooeci bilansu i transportu piasku. Lata ekstremalne maj¹ decyduj¹cy wp³yw na wartooeci oerednie. Z kolei brak roku (lat) ekstremalnych w okresie porównawczym wyraYnie obni¿a wartooeci oerednie. Miszalski obliczy³ te wielkooeci na podstawie porównania pomiarów fotogrametrycznych w okresie 1958­1968 i bezpooerednich pomiarów geodezyjnych powtórzonych dwukrotnie w ci¹gu roku. Du¿a rozbie¿nooeæ pomiêdzy wynikami Miszalskiego i prezentowanymi w tej pracy mo¿e byæ czêoeciowo spowodowana w³aoenie brakiem lat ekstremalnych w okresie analizowanym przez Miszalskiego. Jednak¿e wyniki uzyskane w tej pracy s¹ zgodne z ogólnym pogl¹dem KLIMASZEWSKIEGO (1978), ¿e im wiêksza masa wydmy, tym ni¿sza jej prêdkooeæ przemieszczania i mniejsza wartooeæ transportu w stosunku do ogólnej kubatury formy. SKIEGO (1973), analizuj¹cego przede wszystkim du¿e formy wydmowe, · maksymalnie w okresie jednorocznym, 2004­2005, przemieszczeniu uleg³o ponad 14,5 tys. m3 piasku na obszarze 2,38 ha, co stanowi³o oko³o 20% kubatury powierzchni badawczej, · oerednia wartooeæ transportu dla powierzchni 1 m2 zmienia³a siê od 0,31 m3 w okresie 06­07 do 0,67 m3 w okresie 04­06, · oeredni bilans ubytku i dostawy dla powierzchni 1 m2 zmienia³y siê odpowiednio od ­0,38 m3 w okresie 04­06 do +0,05 m3 w okresie 06­07, · lata ekstremalne pod wzglêdem wielkooeci transportu maj¹ decyduj¹cy wp³yw na oerednie wartooeci tego parametru w d³u¿szych okresach. *** Autorzy pracy sk³adaj¹ serdeczne podziêkowania za ogromn¹ pomoc w trakcie prac terenowych Panu Tomaszowi Weso³owskiemu, Panom £ukaszowi i Markowi Weso³owskim, Markowi Gruszczyñskiemu, Wojtkowi Rosikowi, Zbyszkowi Mellerowi. Szczególne podziêkowania autorzy kieruj¹ do Pana prof. Leszka Kolendowicza za mo¿liwooeæ zakwaterowania w Stacji Terenowej Zak³adu Klimatologii. WNIOSKI Opisane w niniejszej pracy badania zawieraj¹ charakterystykê ilooeciow¹ zmian rzeYby terenu zachodz¹cych w strefie brzegowej odcinka pla¿y i wa³u wydmowego na Mierzei £ebskiej. W wyniku przeprowadzonych badañ stwierdzono, i¿: · oerednio w okresach jednorocznych transport obj¹³ oko³o 13,3% kubatury powierzchni badawczej, czyli trzy razy wiêcej ni¿ wynika to z pracy MISZAL- LITERATURA BORÓWKA R.K., 1990: Costal dunes in Poland. Catena Suppl., 18, 25­30. BURDZIEJ J., KUNZ M., 2006: Ocena wp³ywu rozdzielczooeci i metody pozyskiwania danych wysokooeciowych na dok³adnooeæ numerycznych modeli terenu oraz modeli spadków i ekspozycji. Arch. Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 16, 111­123. KLIMASZEWSKI M., 1978: Geomorfologia ogólna. PWN, Warszawa. RABSKI K., 1992: Mezoklimatyczne t³o obszaru S³owiñskiego Parku Narodowego. Parki Narodowe i Rezerwaty Przyrody, 11.1, 37­54. SZAFER W., 1972: Szata rooelinna Polski ni¿owej. [W:] W. Szafer, K. Zarzycki (red.), Szata rooelinna Polski 2. PWN, Warszawa, 17­188. WOOE A., 1995: Zarys klimatu Polski. Bogucki. Wyd. Nauk., Poznañ. ZACZEK-PEPLIÑSKA J., 2005: Badanie zmian kszta³tu formy krajobrazowej ­ dooewiadczenia z projektów naukowo-dydaktycznych realizowanych w rezerwacie ,,wydmy ruchome". Pr. Nauk. Inst. Górnictwa Polit. Wroc³awskiej. Konf. 2005, Vol. 114, nr 45,365­372. KONDRACKI J., 1981: Geografia fizyczna Polski. PWN, Warszawa. KURCZYÑSKI Z., 2006: Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi, cz. 1 i 2. Polit. Warszawska. MICHA£OWSKA K., 2007: Analizy przestrzenno-czasowe zmian oerodowiska na terenie S³owiñskiego Parku Narodowego w latach 1951­ ­2004. Arch. Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 17. MISZALSKI J., 1973: Wspó³czesne procesy eoliczne na Pobrze¿u S³owiñskim. Studium fotointerpretacyjne. Dok. Geogr., nr 3. PENNIGHTON C., HOBBS P., 2008: Coastal Surveying Techniques. A Case Study at Happisburgh, Norfolk, UK. GEOinformatics, Vol. 11, No. 6, 16­19. Recenzent: dr hab. Beata Medyñska-Gulij S³awomir Królewicz Zak³ad Gleboznawstwa i Teledetekcji Gleb Instytut Geografii Fizycznej i Kszta³towania OErodowiska Przyrodniczego Wydzia³ Nauk Geograficznych i Geologicznych Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Lech Kaczmarek Stacja Ekologiczna UAM w Jeziorach CHANGEABILITY OF THE LAND RELIEF IN THE BANK ZONE ON THE CHOSEN STRETCH OF THE £EBA SANDBAR IN THE YEARS 2001­2007 Summary This work contains the quantitative characterization of the changeability of the land relief in the bank zone. In the years 2001­2007 on the 250 m stretch of the zone of the £eba Sandbar, spreading through the area of the beach and the dune embankment, altitude measurements were conducted with the use of a geodetic method, using TOPCON GTS 229 instrument. The £eba Sandbar is put in the central-east part of the Polish coast within the Slovincian National Park. On the basis of data from geodetic measurements, digital models of the land were created. Digital terrain models of the research area were made in the common ring with the diameter of about 0.2 m. The calculations of digital terrain models were carried out on the basis of the interpolation using the minimal curvature method. Basing on estimating loss, the delivery, balance and the transport of sand weren't made by comparing value of ordinates of periods possible for everyone ­ one-year-old and long-term (01­04, 01­04, 01­05, 01­06, 01­07, 04­05, 04­06, 04­07, 05­06, 05­07 and 06­07). On average, in one-year periods, the transport included approximately 13.3% of the volume of the researched surface, i.e., 3 times more than it results from the work of Miszalski (1973), analyzing primarily the great dune forms. Maximally, in one-year period, 2004­2005, over 14.5 thousands cubic meters of sand underwent transfer within the area of 2,38 ha area which equals to about the 20% of the volume of the researched surface. A mean volume of transport from the surface of 1 square meter changed from 0.31 m in the period 06­07 to 0.67 m in the period 04­06. Average balance of loss and supplies for the surface of 1m changed appropriately from ­0.38 m in the period 04­06 to +0.05 m in the period 06­07.

Journal

Badania Fizjograficzne nad Polska Zachodnia – de Gruyter

Published: Jan 1, 2008

References

  • Costal dunes in Poland
    R. Borówka
  • Ocena wpływu rozdzielczości i metody pozyskiwania danych wysokościowych na dokładność numerycznych modeli terenu oraz modeli spadków i ekspozycji
    J. Burdziej