Wyniki pomiarów meteorologicznych prowadzonych na Śnieżce nieprzerwanie od 1880 r. dokumentują proces ocieplenia, który jest obserwowany w skali globalnej. Gwałtowny wzrost temperatury nastąpił także w Karkonoszach pod koniec XX w., a konsekwencją postępującego ocieplenia są m.in. krótsze zimy, wcześniejsze roztopy wiosenne, wydłużony sezon wegetacyjny czy też podniesienie się klimatycznych pięter roślinnych o 160-180 m. Czy to oznacza, że charakterystyczne dla Karkonoszy zjawisko sadzi, które nadaje im surowy, a zarazem urokliwy i niepowtarzalny charakter, będzie obserwowane coraz rzadziej?

Co to jest sadź i jej unikalne w Karkonoszach cechy 

Sadź to jedno z najczęściej notowanych w Karkonoszach zjawisk meteorologicznych. Pojawia się w wyniku zamarzania przechłodzonych kropelek mgły na przedmiotach o temperaturze poniżej 0 st.C. Ma postać lodowego nalotu przypominającego najczęściej pióra, które narastają od dowietrznej strony na powierzchni obiektów wystających z podłoża.

W zależności od temperatury powietrza, struktura sadzi jest mniej lub bardziej delikatna. Najtwardsza jest sadź lodowa, która powstaje przy temperaturze od 0 st.C do -2 st.C i ma postać amorficznej masy lodowej. Biaława i ziarnista to sadź twarda, która charakteryzuje się dużą przyczepnością i występuje w przedziale temperatury od -2 st.C do około -8 st.C. Sadź miękka jest najdelikatniejsza, ma postać cienkich igiełek lub łusek (łatwo się osypuje) i pojawia się przy temperaturze powietrza poniżej -8 st.C.

Odpowiednikiem sadzi w temperaturze dodatniej jest osad ciekły, tzn. osad nieprzechłodzonych kropelek wody. Zarówno osad ciekły, jak i sadź, są notowane na Śnieżce we wszystkich miesiącach. Jednak większa częstość obserwowanej mgły w miesiącach półrocza chłodnego przekłada się na przewagę sadzi w stosunku do osadu ciekłego.

Częstsze występowanie sadzi jest najbardziej charakterystyczne dla obszarów górskich, gdzie notuje się podwyższoną frekwencję mgły, której towarzyszy znaczna prędkość wiatru. Mgła pojawia się najczęściej na wypukłych formach terenu i jest genetycznie związana z chmurą o zasięgu regionalnym lub wymuszonym przez obecność gór, wstępującym ruchem powietrza po stoku. Śnieżka z 296 dniami z mgłą w roku, zajmuje pierwsze miejsce wśród wszystkich górskich stacji synoptycznych Europy.

Karkonosze przewyższają pod tym względem stacje alpejskie i karpackie: Zugspitze (z 262 dniami), Kasprowy Wierch (251) i Omu (277). O mniejszej liczbie dni z mgłą w Alpach czy Karpatach decyduje to, że są na tyle wysokie, że często wystają ponad warstwę niskich chmur (dotyczy to szczególnie chłodnej części roku). Rekordowo wysokiej frekwencji dni z mgłą oraz sadzią w Karkonoszach sprzyja głównie: stosunkowo niewielka odległość od linii brzegowej, ekspozycja na adwekcję wilgotnego powietrza atlantyckiego oraz brak istotnej konkurencji ze strony innych masywów górskich. Frekwencja mgły szybko maleje w dół stoku Karkonoszy (w Karpaczu występuje podczas 61 dni, a w Szklarskiej Porębie – 34 dni).

Znaczenie sadzi

Sadź, czyli osad kropelek mgły na powierzchni terenu, to dodatkowe porcje wody dochodzące do powierzchni gruntu. O wydajności przychodu wody tą drogą decyduje przede wszystkim pokrycie terenu, tj. typ receptora. Do najbardziej wydajnych należy zaliczyć drzewa z uwagi na ich wysokość i znaczną powierzchnię recepcyjną. W strefie górnej granicy lasu, osady z mgły są odpowiedzialne za dostarczanie około 800-1000 mm wody atmosferycznej. Wraz z nią z atmosfery do podłoża dostarczane są zanieczyszczenia atmosferyczne, co było jedną z głównych przyczyn wymierania drzewostanów świerkowych w Górach Izerskich i Karkonoszach w l. 80. i 90. XX w.

Sadź lodowa

Z drugiej strony, całkowita masa obciążenia sadzią w przypadku pojedynczego drzewa może dochodzić nawet do 1,5-2,0 ton. Przy dużym obciążeniu i znacznej prędkości wiatru skutkuje to częstym obłamywaniem pędów wierzchołkowych i gałęzi drzew lub też ich trwałym przechyleniem. Stąd charakterystyczną cechą krajobrazu w Karkonoszach, w strefie górnej granicy lasu, są drzewa z kilkoma stożkami wzrostu i bardzo nieregularnymi, asymetrycznymi koronami.

Sadź twarda

Wieloletnie zmiany w występowaniu mgły oraz sadzi na Śnieżce 

Obserwowane zmiany klimatu, wzrost temperatury, mógłby sugerować, że będzie dochodziło do stopniowego spadku wilgotności powietrza, a w konsekwencji podnoszenia się podstawy chmur piętra dolnego. To oznaczałoby spadek częstości mgły oraz sadzi.

Aby zweryfikować to założenie, przeanalizowano dane pomiarowe zebrane w Obserwatorium Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej na Śnieżce (baza National Climatic Data Centre, NOAA). Okazało się, że przed okresem ocieplenia, tj. w dekadzie lat 60., 70. i 80. XX w., średnioroczna frekwencja mgły na Śnieżce utrzymywała się na dość wyrównanym poziomie, tj. około 290 dni w roku.

Natomiast z początkiem lat 90., wbrew oczekiwaniom, obserwowany jest systematyczny wzrost częstości mgły, o kilka dni na każdą kolejną dekadę. Ostatecznie, w bieżącej (drugiej) dekadzie XXI w., roczna frekwencja liczby dni z mgłą jest wyższa o 16 dni w odniesieniu do okresu przed obserwowanym ociepleniem klimatu.

Największy udział w tych wzrostach mają przede wszystkim miesiące zimowe (grudzień, styczeń i luty) – w sumie 11 dni, w drugiej kolejności kwiecień (1,4) oraz październik (1,7), co przedstawia się poniżej w Tabeli nr 1. W miesiącach letnich nie obserwowano zmian, ale warto odnotować, że w sierpniu stwierdzono niewielki spadek częstości mgły.

Obserwowane zimowe wzrosty należy tłumaczyć zmianami cyrkulacji powietrza nad Europą. Cieplejsze zimy ostatnich lat są wynikiem zwiększonej roli cyrkulacji zachodniej i południowo-zachodniej, która przyczynia się do napływu cieplejszego, ale także wilgotnego powietrza oceanicznego. Wyraźnie zmniejszył się natomiast udział sektora wschodniego, z napływem mroźnego i suchego powietrza kontynentalnego oraz sektora północnego z napływem mas powietrza arktycznego.

Należy teraz postawić sobie pytanie, czy opisane powyżej zmiany mają swoje przełożenie na wzrost częstości sadzi? Aby to sprawdzić, w dalszych rozważaniach przyjęto kryterium, że dzień z sadzią, to doba, w czasie której stwierdzono występowanie mgły, ale temperatura maksymalna powietrza utrzymywała się poniżej 0 st.C. Okazało się, że pomimo stwierdzonego wzrostu częstości mgły, sadź na Śnieżce obserwowana jest coraz rzadziej (co wskazuje się w Tab. 1).

Tab. 1. Zmiany częstości mgły (a) oraz sadzi (b) na Śnieżce – stosunek
okresu przed ociepleniem klimatu (1961-1990) do wielolecia 2001-2017

O ile w miesiącach zimowych odnotowano łącznie o 3 dni z sadzią więcej, o tyle największy wpływ mają w tym względzie miesiące przejściowych pór roku. Obliczono, że w listopadzie, w bieżącej dekadzie, liczba dni z sadzią była mniejsza, średnio o 4,1 dnia, w stosunku do okresu przed ociepleniem klimatu. W marcu było to 1,8 dnia mniej, a w kwietniu o 2,5 dnia. Zatem o zmianach w skali roku decydują przejściowe miesiące, które są najbardziej wrażliwe, ponieważ niewielki wzrost temperatury przyczynia się do wystąpienia raczej osadu ciekłego niż sadzi.

Podsumowując, należy stwierdzić, że postępujące zmiany klimatyczne przekładają się na dość wyraźny wzrost notowanej częstości mgły w najwyższych partiach Karkonoszy. Jeśli jednak bierzemy pod uwagę rodzaj osadu, to pod wpływem wzrostu temperatury powietrza, głównie w przejściowych porach roku, postępuje spadek częstości sadzi na korzyść osadu ciekłego.

dr hab. Marek Błaś

pracownik Zakładu Klimatologii i Ochrony Atmosfery Uniwersytetu
Wrocławskiego, w l. 1995-2002 pracownik Obserwatorium Meteorologicznego
UWr. na Szrenicy

KARKONOSZE 1(291)/2018

Zachęcamy do prenumeraty wersji papierowej czasopisma „Karkonosze”.