Month: June 2020

Monika Agnieszka Kusiak – GRIEG

Currently, there is little evidence concerning the extent or composition of the Earth’s crust from the time of formation ca. 4.56 billion years ago (Ga) to the end of the meteoritic Late Heavy Bombardment that affected all rocky planets at ca. 3.8 Ga on Earth from 4.5 to 4.0 Ga (the Hadean), where no rock record remains, rare crystals of zircon provide minute time capsules of what our planet’s crust was like. Between 4.0 and 3.6 Ga, a partial rock record is preserved in just a few terranes on Earth, and geochemical and isotopic relationships between these rocks and their zircon endowment allow us to extrapolate back to the composition and extent of the earliest crust. However, the full picture of zircon-host rock relationships in the early Earth is incomplete. This is because most of these terranes remain under-investigated, especially those in the polar and subpolar regions of Canada and Antarctica, where there is the greatest potential for discoveries of new areas of Eoarchean crust. Through a combination of expedition work together with geochemical and geochronological investigations, the PAAN project will deliver breakthrough science by unlocking significant new information about Earth’s early history, especially with respect to the formation and evolution of continental crust. To achieve this goal zircon in samples from polar and sub-polar regions (namely Antarctica, Greenland and Labrador) will be used in combination with geochemistry and field work. Integration of these avenues of investigation will be used to compare the geological histories of these regions in order to find ‘missing links’ between them. The overarching goal will be to test the hypothesis that by 3.6 Ga these disparate relics of Eoarchean crust were part of the same ‘first supercontinent’.

Dariusz Baranowski – OPUS

Weather predictability on a global scale is largely determined by periodic phenomena occurring in the tropics. This region is particularly important because latent heat of condensation released during formation of deep, convective clouds is a source of energy for a global atmospheric circulation. In other words: convective processes in the tropics – vertical movement of air and formations of clouds – as well as their variability, affect weather patterns on a global scale, including in mid latitudes (e.g. in Europe).
The Maritime Continent – a region composed of seas and lands, located between Australia and the South-East Asia, is the area with the highest global precipitation, on average exceeding 10 mm daily accumulation. This is why the Maritime Continent is considered as one of the most important area for the variability in atmospheric circulation and weather predictability on a global scale. Such a high average rainfall also means that extreme rain events, with floods and landslides as their consequences,
occur much more frequently and regularly, than in other areas.
The Maritime Continent is composed of developing nations, such as Indonesia, Malaysia, Papua New Guinea and the Philippines. People living in this area are relatively poor, less protected by insurance against adverse effects of extreme weather phenomena and as a society – less able to predict hazardous weather conditions and adapt to them. Forecasts indicate that along with the climate change and the widespread human impact on the environment, extreme phenomena and their adverse effects will intensify in that region. Rainfall in the Maritime Continent is characterized by a very strong diurnal cycle – it usually rains at the same time of the day: in the afternoon over land, while after midnight and in the early morning offshore. This is an effect of differences in diurnal warming of land and water areas during daytime and circulation that develops as a result of that imbalance. Furthermore, the amount of rain is modulated by
variability of the diurnal cycle – higher daily rainfall means that the amplitude of the diurnal cycle was higher. This carries additional danger, because the short-term, rapid rain events can be by the order of
magnitude higher than indicated by an average value.
The main goal of this project is to broaden our knowledge and understanding of the physical processes that govern multi-scale interactions between the diurnal cycle over the Maritime Continent and
convective cloud systems organized in tropical waves (type of weather systems in the equatorial band). These interactions are important for extreme rainfall and associated floods. However, key physical
mechanisms of those interactions remain unknown. In this project, we will calculate trajectories of tropical weather systems to analyze the variability of local atmospheric features associated with their propagation, including the diurnal cycle. During field campaign, which will in collaboration with a UK TerraMaris project, we will collect in-situ atmospheric data that will be used to study variability of the diurnal cycle, in the context of tropical weather systems’ evolution. The project involves novel theoretical and observational research at the frontiers of atmospheric physics and air-sea interactions. Project’s scope, hypothesis and objectives are within interests of international community exemplified by the international Years of the Maritime Continent program. Identification of physical mechanisms triggering extreme rainfall will benefit the inhabitants of the Maritime Continent region. However, given global teleconnections, the project will improve the predictability of weather patterns in other areas of the globe, e.g. in Europe. This project will be executed in an international collaboration between scientists from the USA, Europe and Indonesia.

Wojciech Czuba – OPUS

The aim of the project is the determination of seismic structure and anisotropy of the lithosphere (Earth’s crust and part of the upper mantle) and lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) in the Carpathian-Pannonian area. One of the main goals of the seismic research is to determine the distribution of the velocities of the seismic P- and S-waves, as they are important parameters not only characterizing elastic
properties of rocks, but also providing indications about their chemical and mineral composition as well as their structure (micro cracks, porosity etc.). Another geophysical property of rocks, important for studies of the lithospheric structure and evolution, is the anisotropy of the seismic
wave velocity. The seismic anisotropy phenomenon is defined as a dependence of the velocity on the direction of their propagation. Most of the minerals constituting the Earth’s crust and upper mantle manifest more or less distinct seismic anisotropy, due to anisotropy of the crystalline lattice (intrinsic anisotropy). If the rock consists of coherently aligned mineral crystals (CPO – crystal preferred orientation), it exhibits anisotropy measureable by seismic means. Another causes of seismic anisotropy of rock massifs involve the presence of coherently aligned cracks or thin layering of rocks, but for lower crustal and upper mantle rocks the mechanism of intrinsic anisotropy due to CPO dominates. Therefore, seismic observations documenting a directional dependence of the velocity of longitudinal waves (P) and shear waves (S) and the S-wave splitting
phenomenon provide the information about the orientation of the crystallographic axis of minerals and about rocks composition. Variability of the parameters of seismic anisotropy can be due to differences in composition, to variation of the direction tectonic movements or of the stress field in the studied area. It allows for discrimination between lithospheric blocks with different petrological composition and different tectonic evolution based on in situ measurements of seismic anisotropy.
The determination of the seismic anisotropy of the crust and upper mantle requires a use of methodology based on seismological observations of the seismic wave propagation in the Earth (recordings of the seismic waves from earthquakes). The data will be records of seismic waves from
local, regional and teleseismic earthquakes. This data will be used to build anisotropic models of the structure of the lithosphere. Registrations will be continuously operated using 30 modern highsensitivity and high resolution seismic broadband stations by the end of 2021. The modelling results
will be used to determine the composition of rocks building anisotropic layers of the structure and tectonic evolution of the area.

Magdalena Mrokowska – SONATA

Natural aquatic systems are abundant with particles of various origin, such as minerals, dead microorganisms,  microplastics, and their aggregates in the form of porous marine snow. The majority of particles settle due to gravity in the depths of the ocean and lakes taking part in physical, chemical and biological processes. Settling particles play a number of significant roles: they transport carbon from the surface to the seafloor, they are hotspots for microorganisms, which take part in the remineralisation of organic matter, while microplastics pose a hazard to organisms becoming part of food-webs. The sedimentation rate has a significant impact on large-scale processes, such as biogeochemical transport including transport of carbon dioxide from the atmosphere to the ocean depths, ocean productivity, and climate, which affect the entire planet. Consequently, understanding particle settling dynamics is significant not only for learning more about Earth processes, but also in a social context. Complex physical conditions occuring in the ocean and lakes affect the dynamics of single particle settling and interactions between partices, and consequently, the sedimentation rates in natural aquatic systems. These complex conditions include density stratification and rheological properties of natural waters.  Density stratification is triggered by vertical variability of salinity and/or temperature. Research has demonstrated that sharp density gradients (pycnoclines) significantly reduce settling velocity, induce reorientation of non-spherical particles, and enhance aggregation of particles. Microorganisms accumulate in the pycnocline region, where substantial concentrations of extracellular polymeric substances (exopolymers) secreted by these microorganisms are observed. Exopolymers modify the rheological properties of natural waters. Rheology considers the deformation and flow of materials under external forces and studies materials exhibiting attributes of liquids and solids characterized by viscosity and elasticity, respectively. Water is a Newtonian liquid, that is, its viscosity is constant under certain temperature and pressure. Water with exopolymers becomes a non-Newtonian liquid, that is, has combined characteristics of liquid and solid and its viscosity changes with the rate of deformation. It is well-known from the research on non-Newtonian liquids that particle settling dynamics in such substances are far from the settling behaviour observed in water. However, there is no specific research on aqueous solutions of salts with dissolved exopolymers occurring in nature. This project aims to advance our knowledge necessary to gain insight into the settling dynamics of particles in complex physical conditions occurring in natural aquatic systems. The goal of the project is to assess how exopolymers modify the rheological properties of ionic aqueous solutions, and how the exopolymer content and salinity affect the settling dynamics of individual porous and nonporous particles and interactions between particles in a density-stratified aquatic environment. The project will involve hydrodynamic laboratory experiments and rheological measurements. The impact of salts occurring in natural aquatic systems on rheological properties of ionic aqueous solutions of exopolymers will be evaluated. Next, the impact of salinity and exopolymer concentration on the rheological properties of artificial seawater with exopolymers will be examined. A series of small-scale laboratory experiments will be conducted to address the fundamental processes of variously shaped particles settling in complex ambient conditions occurring in the ocean and lakes. Spherical and non-spherical nonporous particles and porous spheres will settle in specially designed tanks filled with ionic aqueous solutions, including artificial seawater, with addition of exopolymers. Particles settling in homogeneous liquid and passing through the transition of density and rheological properties will be examined. Settling of particles will be filmed and the recorded images will be analysed to measure the settling velocity of particles, variations in non-spherical particle orientation, interactions between particles and the flow pattern around particles. All solutions used in experiments will be measured for their rheological properties and the hydrodynamics of settling particles will be interpreted along with the rheological properties of the solution. The results of the project will extend our fundamental knowledge on the impact of exopolymers present in ionic aqueous solutions on the settling dynamics of particles. Mathematical relations for drag and rheological models, as well as experimental data provided in the project could be next used to develop numerical models simulating particle settling in stratified conditions with modified rheology including particulate organic matter fluxes in the ocean. The knowledge gained as the effect of the project can play an essential role in the future in light of recent research reports indicating that stratification of the ocean, as well as algal blooms will increase as a result of climate change. The results of the project may not only contribute to Earth and Environmental Sciences, but also to other disciplines dealing with processes in non-Newtonian fluids.

Michel Nones – PRELUDIUM BIS

Generally, the water stored by hydraulic infrastructures constructed on natural rivers is used for water supply, hydropower, irrigation, recreation and navigation. Such volume can be affected by sedimentation, which is caused by sediments detached by the watershed hillslopes and carried into the reservoir by flowing water. This sedimentation causes major problems for reservoir and dam management, correlated to environmental and economic consequences. In fact, the decrease in the storage capacity of the reservoir hampers the purpose for which it was constructed, given that the usable storage volume will reduce, interfering with the normal dam operation. Depending on the amount of material deposited, the shortening of the hydropower reservoir lifetime will bring several consequences on the local economy, mostly related to drinking water supply, irrigation and hydropower generation in low-income countries. The land cover/land use (LCLU) changes are fundamental variables that can have a great impact in influencing many environmental aspects. LULC changes coupled with erroneous management may result in a high rate of soil erosion and increased sediment transport by changing the magnitude and pattern of runoff, peak flow, sediment yield and groundwater levels, adversely affecting the useful life of reservoirs. Bare land expansion, increased surface runoff production and soil erosion are major environmental damages attributed to LULC in the Fincha River basin, Ethiopia. These degradation processes have adverse impacts on local agricultural productivity, water resource availability and food security. In addition, heavy rains cause severe erosion and sediment transport, which ultimately leads to the degradation of soil and contributes to negative impacts on downstream flooding, pollution and siltation of water bodies and reservoirs. In the country, several factors are involved in accelerating soil erosion such as urbanization, deforestation, overgrazing, improper tillage practices, leaving the land fallow resulting in low organic matter, land-tenure system, small and fragmented land holdings, and overall poverty. Therefore, a proper estimate of the future capacity of the reservoir created by the Fincha Dam is a difficult task for water managers dealing with the design, maintenance and operation of a reservoir, given the multiple forcing involved. However, reservoir sedimentation can be managed by controlling the rates of sediment loss across a watershed, which could be eventually estimated by using proper modelling tools. The proposed study will assess the catchment sediment yield and siltation impacts on the Fincha reservoir under LULC changes by combining spatially integrated hydrological parameters, digital elevation models, land use and soil map with the ArcGIS interface Soil and Water Assessment Tool (ArcSWAT). The study will primarily emphasize on how land cover changes affect the sediment yield and its consequences on the reservoir capacity. Secondly, by means of multiple simulations, the research will provide water managers and policymakers with multiple scenarios forced by different LULC, and associated management strategies and mitigation measures for reducing the siltation in the Fincha Dam reservoir. The combination of field information and remote sensing data will be used for simulating future LCLU changes scenarios, also by applying an integrated Markov Chain and Cellular Automata (CA-Markov) dynamic model.

W 2019 r. dwóch naszych wybitnych Profesorów przeszło na emeryturę: prof. Roman Teisseyre i prof. Janusz Borkowski. Obaj współtworzyli Instytut, środowisko naszego miejsca pracy i są dla nas niekwestionowanymi autorytetami.

Profesor Roman Teisseyre budował swoją pozycję naukową, międzynarodowe uznanie i wielki autorytet przez ponad 65 lat, konsekwentnie pracując dla Instytutu oraz polskiej i światowej geofizyki. Jest twórcą polskiej szkoły geofizyki teoretycznej. Zorganizował Departament Sejsmologii i Departament Dynamiki Wnętrza Ziemi. Przez wiele lat był zastępcą dyrektora i dyrektorem Instytutu. Profesor Roman Teisseyre jest wybitną postacią w polskim życiu naukowym, jego oryginalne osiągnięcia naukowe są imponujące, obejmują prawie 400 opublikowanych prac. Jest głównie teoretykiem zajmującym się fizyką wnętrza Ziemi, a większość prac związana jest z sejsmologią, geodynamiką, a także termodynamiką procesu deformacji i niszczenia skał, ale jego osiągnięcia są bardzo kompleksowe i obejmują także prace inicjujące nowe kierunki badań lub podsumowujące stan badań geofizycznych.
Współtworzył i rozwijał teorię dyslokacji, wprowadził mikromorficzny opis źródła sejsmicznego, co pozwoliło na udowodnienie występowania rotacji w źródle trzęsienia ziemi oraz rotacyjnych fal sejsmicznych, które na stałe wprowadził do kanonu fizyki wnętrza Ziemi. Nie sposób wymienić wszystkich osiągnięć Profesora, został uhonorowany szeregiem prestiżowych nagród i wyróżnień.

Wszyscy bardzo cenimy działalność i osiągnięcia naukowe profesora Janusza Borkowskiego, uznanego fizyka atmosfery, związanego z naszym Instytutem od 1979 r. Członek Rady Redakcyjnej „Acta Geophysica” i Komitetu Geofizyki Polskiej Akademii Nauk, był mentorem wielu polskich naukowców w tej dziedzinie. Przyczynił się do rozwoju obserwacji zanieczyszczeń i chemii atmosfery w Centralnym Obserwatorium Geofizycznym w Belsku. W latach 1981–2008 kierował Zakładem Fizyki Atmosfery. Profesor Borkowski jest prekursorem badań interdyscyplinarnych (łączących medycynę i geofizykę) w naszym Instytucie, badających związek między zachorowalnością na półpasiec a intensywnością słonecznego promieniowania UV. Kolejnym ważnym osiągnięciem profesora jest ujednolicenie długiej serii pomiarów słonecznego promieniowania UV z Belska – zrekonstruowana seria pomiarów jest jedną z najdłuższych na świecie i jest szeroko stosowana w badaniach trendów słonecznego promieniowania UV. W uznaniu wszystkich zasług prof. Janusz Borkowski otrzymał szereg prestiżowych nagród i wyróżnień.

Fragment podsumowania odbiorów, wygłoszonego przez Panią Dyrektor Beatę Orlecką-Sikorę:

I wish to thank all of you for all very interesting presentations, active participation in the discussions, your comments, suggestions, ideas, and also openness for new solutions. I very much appreciate the involvement of our Advisory Board and that they dedicated your time to listen to our achievements and also problems raised during these 4 days.

I am satisfied with the completed picture of our activities which has been mapped in regard to the main research topics in IGF PAS. We have highlighted our role as potential players in the fields which are also important for the whole scientific community dealing with Earth sciences. We explore and contribute towards and provide solutions to global challenges like natural and anthropogenic multihazard and risk, environmental change adaptation, and georesources management. 

I see also many plans, some of them are matured enough to construct a long term research program and apply for external funding. We have entered the other level of our work in IGF, building our scientific potential in a more comprehensive way, and also I see that the strategy of internal collaboration is already in place. I am sure that soon we will benefit from these all solutions. I would expect now the follow-up from the first stage of the topic division activities in the form of the scientific strategy which will include the strategic partnership, together with the scientific communication, promotion, and educational components, as well as the data science infrastructure. And later also to see open-discussion meetings/seminars and conferences.

From the management perspective, we will support the possibilities of realization of these all plans. We have to do our best to deliver world-leading research in Earth Sciences. The evaluation of our institute will be in 1.5 years. We need to keep the momentum. We all have to strengthen our activities to pass this evaluation with the highest possible rank. The competitions are very strong, our competitors are also very active and very good. The hard task ahead of us to keep a present winner title but I think that together we are able to do it.

I wish you to take everything the best to be effective from the present way of working. Take a rest during holidays and stay healthy.

Odbiory aktywności naukowej za rok 2019 odbyły się w tym roku w nowej, wymuszonej pandemią formie. Po raz pierwszy, i mam nadzieję ostatni, sprawozdawaliśmy się przez zdalne połączenie wideo. Ta uciążliwa forma została natomiast nadrobiona przez bardzo dobre przygotowanie prezentujących oraz prowadzących sesje. Dodatkowo nasze odbiory nie odbywały się standardowo jako sprawozdania zakładowe (metodologiczne), ale jako sprawozdania tematyczne wokół czterech głównych kierunków badawczych IGF PAN. Tu chciałbym podziękować za świetne przygotowanie i przedstawienie tych ważnych, grupujących badania naukowe wielu osób, kierunków: Prof. Stanisławowi Lasockiemu (Anthropogenic and natural geohazard & environmental anthropopression), dr. hab. inż. Michałowi Malinowskiemu (Earth structure & georesources), Prof. Renacie Romanowicz (Climate change & polar regions), prof. Wojciechowi Dębskiemu (Geosystem Processes) oraz Prof. Markowi Lewandowskiemu który wprowadzał nas w dwa kierunki. Ta nowa forma wypadła wg mnie bardzo dobrze, jak również uzyskała uznanie wśród naszych gości z Rady Naukowej oraz Międzynarodowej Rady Doradczej.

Co ciekawe, poszczególne zakłady prezentowały swoje osiągnięcia i plany w różnych kierunkach. Szczególnie widać to w Zakładzie Obrazowania (Michał Malinowski), który zaprezentował się we wszystkich czterech kierunkach, chociaż Zakład Geofizyki Teoretycznej, pomimo osiągnięć w 2019 roku, prezentował jedynie aktywność Piotra Klejmenta w jednym bloku. Bardzo dobrze wypadło natomiast zestawienie aktywności naszych obserwatoriów przedstawione razem. 

Rok 2019 był rokiem największej liczby publikacji z listy JCR w historii IGF (94 prace). Co ważne, połowa z tych prac to artykuły w pismach najlepszych (100+ pkt.). Tak jak w latach ubiegłych, najwięcej publikuje Zakład Hydrologii i Hydrodynamiki (22 prace na 16 pracowników), a najmniej Zakłady: Geofizyki Teoretycznej (4 prace na 6 pracowników) oraz Badań Litosfery (1 praca na 9 pracowników). Liczę na ukazanie się mocnych prac szczególnie w Zakładzie Litosfery, który szczyci się największą ilością cytowań.

W roku 2019 uzyskaliśmy mniejszą liczbę nowych projektów w porównaniu do lat poprzedzających. Dla projektów naukowych finansowanie uzyskało 12 z 39 wniosków (31% sukcesu), a dla mniejszych grantów wspierających 16 z 20 wniosków (80% sukcesu). W prestiżowych konkursach uzyskaliśmy dwa projekty Sheng (Romanowicz, Malinowski), jeden Grieg (Monika Kusiak) oraz cztery Horizon 2020 (Beata Orlecka-Sikora, Agata Goździk).

Jako podsumowanie roku 2019 Dyrektor IGF przyznała dla najbardziej aktywnych naukowców nagrody (Michał Malinowski, Michael Nones, Dariusz Baranowski, Rafał Szaniawski) oraz wyróżnienia (Jacek Kamiński, Marzena Osuch, Artur Szkop). Nagrodzona została również aktywność w organizacji dydaktyki oraz uruchomienie dwóch szkół doktorskich (Piotr Głowacki, Krzysztof Kochanek, Agata Szczegielniak-Kwaśniak), oraz nasze świetne wsparcie administracyjne (Marcin Zimny, Grażyna Kłósek).

Szanowni Państwo, przed nami jeszcze pół roku 2020 oraz ostatni uwzględniany w ewaluacji rok 2021. To ostatni okres, w którym możemy postarać się o utrzymanie najwyższej kategorii naukowej. Dziękuję za dobre osiągnięcia w 2019 roku, i życzę ważnych i ciekawych badań w kolejnych latach, w wyniku których punkty i sloty wypełnią się same.

Zastępca Dyrektora IGF PAN ds. naukowych, dr hab. Mariusz Majdański, prof. PAN

BLOK: Earth structure & georesources

dr hab. inż Michał Malinowski, prof. PAN

Formuła zakładająca udział w odbiorach ekspertów Międzynarodowej Rady Doradczej to dobry pomysł, takie spotkania mogłyby odbywać się częściej. W przypadku bloku „Earth structure & georesources” pojawiły się cenne komentarze – m.in. dotyczące zaangażowania w zagadnienia związane z geotermią, na przykład poprzez współpracę z partnerami z GEO8. W ten sposób również nasza działalność wpisywałaby się w globalne wyzwanie i potrzeby społeczne, związane z transformacją energetyczną. W obszarze wytwarzania energii pojawiają się kolejne wyzwania i plany na przyszłość – tym razem związane nie ze źródłami odnawialnymi, ale wydobyciem surowców energetycznych. Zgodnie z raportem Geological Society of London, nadal będziemy zależni od paliw kopalnych, więc badania w tym kierunku będziemy kontynuować, ale mamy nadzieję wykorzystać wypracowane metody przy zaangażowaniu w geotermię. Obecnie to podejście dość rzadkie nawet w skali światowej, a ma szansę zoptymalizować poszukiwanie źródeł geotermalnych, jeśli będziemy w stanie określić ich własności na podstawie badań sejsmicznych. Jednym z najistotniejszych kierunków jest poszukiwanie surowców mineralnych, kluczowych dla europejskiej gospodarki. Ważna będzie kontynuacja współpracy z partnerami międzynarodowymi (tak jak np. w projekcie H2020 SMART EXPLORATION). Najbliższe plany są zatem ukierunkowane na projekty, np. w ramach ERA-MIN 2 czy EIT Raw Materials, a kierunki działań związane są z ulepszeniem metod geofizycznego poszukiwania złóż rud metali.

Chcemy też rozwinąć szerszą współpracę międzyzakładową – np. między Zakładem Obrazowania Geofizycznego, Zakładem Magnetyzmu a Zakładem Hydrologii i Hydrodynamiki w zakresie monitoringu wód podziemnych, czy też z w zakresie badania stanu wałów przeciwpowodziowych. Jeden z ekspertów z Rady Doradczej, obecny na odbiorach, ze szczególnym uznaniem przyjął działania związane z tzw. Mineral System Approach, gdzie obecność możliwych do eksploatacji surowców (na przykład złóż miedzi) jest powiązana z charakterystyką litosfery – i tu otwiera się kolejne pole do współpracy z Zakładem Magnetyzmu i Zakładem Badań Litosfery.

Formuła zakładająca udział w odbiorach ekspertów Międzynarodowej Rady Doradczej to dobry pomysł, takie spotkania mogłyby odbywać się częściej. W przypadku bloku Earth structure & georesources pojawiły się cenne komentarze – m.in. dotyczące zaangażowania w zagadnienia związane z geotermią, na przykład poprzez współprace z partnerami z GEO8. W ten sposób również nasza działalność wpisywałaby się w globalne wyzwanie i potrzeby społeczne, związane z transformacją energetyczną. W obszarze wytwarzania energii pojawiają się kolejne wyzwania i plany na przyszłość – tym razem związane nie z źródłami odnawialnymi, ale wydobyciem surowców energetycznych. Zgodnie z raportem Geological Society of London, nadal będziemy zależni od paliw kopalnych, więc badania w tym kierunku będziemy kontynuować, ale mamy nadzieję wykorzystać wypracowane metody przy zaangażowaniu w geotermię. Obecnie to podejście dość rzadkie nawet w skali światowej, a ma szansę zoptymalizować poszukiwanie źródeł geotermalnych, jeśli będziemy w stanie je charakteryzować z punktu widzenia sejsmicznego. Jednym z najważniejszych kierunków jest poszukiwanie surowców mineralnych, tak ważnych dla europejskiej konkurencyjności. Ważna będzie kontynuacja współpracy z partnerami międzynarodowymi (tak jak w np. w projekcie SMART EXPLORATION H2020). Najbliższe plany są zatem ukierunkowanie na projekty, np. w ramach ERA-MIN 2, a kierunki działania związane są pozyskiwaniem surowców (mineral exploration, raw materials).

Chcemy też rozwinąć współpracę międzyzakładową – między Zakładem Obrazowania Geofizycznego z  Zakładem Magnetyzmu w zakresie monitoringu wód podziemnych, czy też z Zakładem Hydrologii i Hydrodynamiki w zakresie badania wałów przeciwpowodziowych. Jeden z ekspertów z Rady Doradczej, obecny na odbiorach, za szczególnym uznaniem przyjął działania związane z tzw. Mineral System approach, gdzie obecność możliwych do eksploatacji surowców (na przykład miedzi)  jest wiązana z charakterystyką litosfery – i tu otwiera się kolejne pole do współpracy z Zakładem Magnetyzmu.

***

Nowy Pokój Spotkań Naukowych, czyli Common Room to kreatywna przestrzeń dla naukowych spotkań, prezentacji i rożnego rodzaju dyskusji. Pokój, który nie przypomina pozostałych pomieszczeń w Instytucie – bo wypełniają go miękkie kanapy, liczne pufy, i wzorzyste, liściaste wzory – mieści się na parterze, w pokoju nr 11.
Pomysł na taką przestrzeń pojawił się w trakcie prac nad Strategią komunikacji, kiedy wskazano potrzebę stworzenia pomieszczenia socjalnego, które ułatwiłoby wymianę informacji w nieformalnej atmosferze. Przy wyposażaniu pokoju wzięliśmy pod uwagę wygodę (pojawiły się więc kanapy, pufy, nieformalna atmosfera wnętrza), wyposażenie: w pokoju znajduje się nowoczesny telewizor umożliwiający połączenie telekonferencyjne oraz wyświetlanie prezentacji, tablica magnetyczna do zapisywania wyników burzy mózgów lub przypinania ogłoszeń, a także kącik herbaciany. Stworzyliśmy również miejsce na podręczną biblioteczkę inspiracji – w zamyśle nie tylko z książkami naukowymi, ale także służącą wymianie książek lub czasopism.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

W wydanej w ostatnich miesiącach przez Narodową Agencję Wymiany Akademickiej książce pt. „Science in Poland in 34 Snapshots”, prezentującej czołowe polskie kierunki i infrastruktury badawcze, które mają dobrą międzynarodową renomę, znaleźć można także informację o polskich badaniach polarnych oraz o Polskiej Stacji Polarnej na Spitsbergenie jako wysokiej klasy europejskiej infrastrukturze badawczej. Celem publikacji jest promowanie osiągnięć polskiej nauki za granicą i zachęcenie zagranicznych uczonych do współpracy z polskimi badaczami.

Zastanawiając się, czym były badania polarne dla polskiej nauki i czy są one nadal magnesem przyciągającym młodych naukowców w Polsce i za granicą należy zwrócić uwagę na ich interdyscyplinarność i konieczność współdziałania z międzynarodowymi grupami badawczymi.

W badaniach obszarów polarnych w sposób naturalny krzyżują się i łączą działania z zakresu nauk ścisłych, przyrodniczych i technicznych. Wyniki tych badań oraz działalność logistyczno-eksploratorska oddziałuje także na inne dziedziny nauk, jak medyczne, humanistyczne czy społeczne.

Uczestnictwo Polski w kooperacji i współzawodnictwie poprzez współudział w światowych badaniach obszarów polarnych ma fundamentalne znaczenie dla pozycji Polski nie tylko w badaniach naukowych obszarów polarnych, ale także w sferze polityki zagranicznej państwa. Polska jest reprezentowana w Europejskiej Radzie Polarnej, jest członkiem traktatów Spitsbergeńskiego i Antarktycznego. Zaniedbanie naszej aktywności w  strefach polarnych, gdzie wiele miejsc nosi imiona polskich badaczy i polskie nazwy, byłoby niepowetowana stratą i niewybaczalnym błędem.

Prowadzenie badań w obszarach polarnych stwarza podstawy politycznej obecności Polski w Arktyce i Antarktyce, ze wszystkimi kosztami, ale też i profitami, wynikającymi z takiej obecności, jak dostęp do wiedzy, pozycja międzynarodowa oraz wspólna eksploracja i eksploatacja zasobów oceanów polarnych oraz kopalin użytecznych. Na szczególną uwagę zasługują badania początków Ziemi, są one niezmiernie obiecujące w obecnych rejonach polarnych. Nie bez znaczenia jest wykorzystywanie wiedzy z własnych badań w odniesieniu do kierunków i tempa zmian klimatu globalnego, co dają studia najbardziej wrażliwych obszarów okołobiegunowych. Przekładać się to może na wymierne efekty związane z polityką klimatyczną kraju, jak i wykorzystanie nowych możliwości działalności ekonomicznej w ocieplającej się Arktyce.

Polskie stacje polarne i statki, jako międzynarodowe platformy badawcze pełnią role centrów skupiających grupy badawcze w wielu dziedzinach nauki. Są one ambasadami nauki polskiej w świecie oraz miejscem do potencjalnej realizacji dużych projektów międzynarodowych i krajowych. Ich atrakcyjność w pozyskiwaniu potencjalnych partnerów i funduszy zależy przede wszystkim od posiadanego dobrego i nowoczesnego zaplecza i potencjału aparaturowego. Nasze osiągnięcia naukowe w badaniach polarnych są znaczące, zwłaszcza, gdy porównamy je z nakładami przeznaczanymi na ten cel.

Zapleczem kształcenia nowych kadr jest Centrum Studiów Polarnych, w którym prowadzona jest Międzynarodowa Środowiskowa Szkoła Doktorska oraz studia magisterskie i dyplomowe. A platformą dla koordynacji działań naukowych w kraju i za granicą dla całego polskiego środowiska polarnego był i jest, od ponad 40 lat, Komitet Badań Polarnych przy Prezydium PAN.

Gdyby byli Państwo zainteresowani publikacją „Science in Poland in 34 snapshots”, można przejrzeć ją w pokoju spotkań naukowych (sala 11), albo otrzymać od Prof. Głowackiego lub Agaty Goździk (p. 532).

W maju w Nature Communactions ukazał się artykuł, którego głównym autorem jest dr Dariusz Baranowski z Zakładu Fizyki Atmosfery IGF PAN. To owoc obserwacji, badań, międzynarodowej współpracy, ale i sięgnięcia po nietypowe źródło informacji: tweety od tysięcy użytkowników, którzy stali się częścią „nauki obywatelskiej” (citizen science)

Z czym kojarzy nam się Sumatra? Z tropikami, herbatą, może kauczukiem, ale też niestety katastrofami naturalnymi –  nie tylko słynnym, tragicznym trzęsieniem ziemi w 2005 roku, ale i częstymi powodziami.

Powodzie są jednym z najczęstszych i najbardziej niebezpiecznych zagrożeń naturalnych, z jakimi przychodzi się nam zmierzyć: pochłaniają liczne ofiary śmiertelne i przynoszą poważne straty gospodarcze. Rejony tropikalne, takie jak Sumatra, to pod tym względem groźna kombinacja warunków klimatycznych i czynników ekonomiczno-społecznych, stąd mieszkańcy wyspy – prawie 50 mln ludzi –  szczególnie narażeni na negatywne skutki gwałtownych zjawisk pogodowych.

Obszar Archipelagu Malajskiego to „tygiel” różnoskalowych zjawisk atmosferycznych, „bojler” napędzający globalną cyrkulację. Opady w tym rejonie są „napędzane” bardzo silnym dobowym cyklem lokalnej konwekcji i jego zmiennością w odpowiedzi na zjawiska atmosferyczne w większej skali takie jak oscylacja Maddena Juliana (MJO) czy fale Kelvina. Orientacja „równikowa” Sumatry sprawia, że fale tropikalne wpływają na pogodę szczególnie silnie. Od stosunkowo niedawna, dzięki analizie danych satelitarnych wiemy, że fale tropikalne mają bezpośredni wpływ na opady w tym rejonie, dlatego ich obserwacja może mieć krytyczne znaczenie dla prognozowania powodzi na Sumatrze, a być może także dla całej Indonezji. Jednak warunki atmosferyczne prowadzące do tych zjawisk nie są jeszcze w pełni rozumiane, między innymi z powodu braku pełnego zapisu powodzi.

Autorzy (z dr. Dariuszem Baranowskim z Zakładu Fizyki Atmosfery Instytutu Geofizyki PAN na czele) artykułu „Doniesienia mediów społecznościowych i gazet ujawniają wielkoskalowe meteorologiczne czynniki powodujące powodzie na Sumatrze”, opublikowanego niedawno w „Nature” podjęli wyzwanie wypełnienia tej luki – stworzyli pięcioletni zapis powodzi dla Sumatry na podstawie oficjalnych raportów rządowych, doniesień lokalnych gazet, ale też sięgając po źródło w nauce wciąż nietypowe – „crowdsourcing” danych z mediów społecznościowych, a konkretnie wiadomości na Twitterze, i wykorzystali pozyskane informacje do analizy zjawisk atmosferycznych odpowiedzialnych za powodzie.

Obecnie systemy wczesnego ostrzegania w Indonezji opierają się na lokalnych źródłach danych w czasie rzeczywistym: przyrządach pomiarowych i danych radarowych. Takie dane w połączeniu z modelami hydrologicznymi są cennymi narzędziami do wykrywania powodzi, ale mają niewielki potencjał do prognozowania pozwalającego podjąć kluczowe, ratujące życie i mienie decyzje w krótkim czasie. Ponadto dane są rzadkie i często występują w nich luki spowodowane zniszczeniem sprzętu monitorującego.

Wykrywanie powodzi oparte na mediach społecznościowych okazało się szczególnie przydatne w Indonezji, gdzie ponad 75% aktywnych użytkowników Internetu korzysta z Twittera. Wykorzystanie mediów społecznościowych do wykrywania powodzi przyniosło obiecujące wyniki; w przeciwieństwie do ulegającego uszkodzeniom sprzętu pomiarowego, media społecznościowe są stosunkowo odporne na ekstremalne warunki pogodowe. A nawet liczba raportów zarówno w mediach społecznościowych, jak i tradycyjnych wzrasta wraz z dotkliwością i niekorzystnymi skutkami powodzi, bo wzrasta aktywność tych, którzy na żywo je obserwują. W języku indonezyjskim powódź to „banjir” – zebrano, przeanalizowano i lokalizowano wszystkie tweety zawierające to słowo kluczowe z lat 2014-2018. Czasy nadejścia i zakończenia powodzi zostały zidentyfikowane automatycznie za pomocą gwałtownego wzrostu liczby tweetów, to znaczy ekstremalnych tendencji szeregów czasowych liczby tweetów. Cennym źródłem informacji były lokalne gazety, które umożliwiły krzyżową weryfikację z bazą danych na Twitterze. Dane te należy uznać za bardziej wiarygodne niż dane z Twittera, ponieważ doniesienia prasowe mają charakter opisowy i zawierają dodatkowe szczegóły, w tym zdjęcia czy odniesienia do materiałów filmowych, pokazujących warunki w miejscu powodzi.

Oczywiście media społecznościowe czy prasa to tylko jedne z elementów tej układanki: kluczowe są obserwacje zjawisk atmosferycznych, identyfikacja ich układów i rozumienie zmienności, które można powiązać z powodziami, a tym samym zwiększyć przewidywalność ryzyka powodziowego.

Wykazano, że dla większości analizowanych powodzi kluczową rolę odgrywają konwekcyjnie sprzężone fale Kelvina, wielkoskalowe systemy opadów rozprzestrzeniające się wzdłuż równika. Chociaż zmienność sezonowa i międzysezonowa może również tworzyć warunki sprzyjające powodziom, zwiększone opady związane z falami Kelvina stwierdzono w ponad 90% zdarzeń powodziowych. W 30% tych zdarzeń anomalie opadów były przypisywane wyłącznie właśnie tym falom tropikalnym.

Co to oznacza? Jeśli poznamy te zależności wystarczająco dobrze, w przyszłości będziemy być może w stanie wychwycić układy odpowiedzialne za bardzo intensywne opady zanim wywołają powódź, co da nam cenny czas np. na ewakuację zagrożonych obszarów.

Zachęcamy do lektury całego artykułu w NATURE.