Author: Anna Wielgopolan

Dokąd zmierzamy, czyli jakie są najważniejsze plany w ramach obszaru Anthropogenic and natural geohazard & environmental anthropopression na najbliższy czas?

Są to działania integracyjne, które zostały już podjęte. Pomysł na podział kierunków badawczych jest nowy, ale tematyka w obrębie kierunku o którym rozmawiamy jest dość dobrze określona, jest duże zainteresowanie w świecie i duża grupa odbiorców. Pomysł był taki, żeby przekuć tę formalną strukturę – nowo sformułowany kierunek badawczy w strukturę operacyjną, żeby spróbować połączyć wysiłki grup badawczych w Instytucie i robić coś wspólnie w obrębie tego kierunku badawczego. Po rozmowach z członkami tego kierunku badawczego przedstawiłem wszystko podczas odbiorów, zaprezentowałem trzy poziomy możliwej współpracy pomiędzy różnymi zakładami i różnymi grupami, które łączy kierunek badawczy. To wydaje się być realizowane, do tego zmierzamy.

Na jakie aspekty głównie zwracali uwagę członkowie Międzynarodowej Doradczej Grupy Ekspertów?

Niektóre uwagi Ekspertów były cenne, szczególnie np. uwagi Pana Prof. Kuvveta Atakana. Dzięki temu, że Kuvvet Atakan współpracuje z Instytutem na poziomie projektu EPOS, był najlepiej zorientowany, wiedział o nas najwięcej, wiedział jaki jest poziom badań i możliwości. Czasami były to rady, które zostały już wdrożone, a czasami takie, które nie mogą być wdrożone. Wydaje mi się, że to wszystko się ustabilizuje za pewien czas. Dla grupy Ekspertów pierwsze spotkanie miało charakter rozpoznawczy, wartościowy będzie raport po odbiorach.

Według mnie, zmiana sposobu odbioru jest bardzo fajna, nie tylko dla grupy hazardowej, ale dla wszystkich. Dla grupy hazardowej szczególnie, jeżeli się uda wdrożyć, to co postanowiliśmy, czyli, że będziemy dążyć systematycznie do wyznaczenia wspólnego „frontu”. Pod wieloma względami ta nowa formuła sprawozdań była wartościowa.

Jak nasze badania w ramach Anthropogenic and natural geohazard & environmental anthropopression  wpisują się w globalne wyzwania?

“Geohazards” to społecznie bardzo ważne zagadnienie, jest duży odbiór wyników badań i zainteresowanie pod różnymi względami. Teraz ten problem się nasila, bo ze względu na zmiany klimatyczne, rosną zagrożenia hydrologiczne. Mamy bardzo dobry odbiór społeczny i duże środowisko naukowe, które się zajmuje “geohazards”.

W którym kierunku powinniśmy iść, aby jak najlepiej odpowiadać na potrzeby społeczne związane z naukami o Ziemi?

Nauka w Polsce jest słaba, a wynika to w dużej części z rozproszenia wysiłków pracowników nauki, braku integracji, braku wyznaczenia wspólnego frontu. Badania naukowe są czynnością społeczną, robią to zespoły. Musi być wspólny mianownik dla naszych badań. Musi się porzucić myślenie o wolności absolutnej w nauce. Podstawą do sukcesu jest ułożenie sobie zadań, zgrupowanie się wokół tych zadań i ich systematyczna, uparta realizacja.

Daniel J. Dunkley, Associate Professor, Department of Polar and Marine Research

“I joined the Institute of Geophysics this September, as a researcher specialising in the geology and geochronology of gneissic terranes. My choice of speciality is the result of a long and wandering path that has led me to Warsaw, where I look forward to some vital and interesting collaborations in polar geology both with members of the Institute and researchers around the world.

I am from Sydney, Australia, where I graduated in 1991 with a Bachelor of Science (first class honours) at the University of Sydney. My first thesis work as an undergraduate involved mapping of an intraplate volcano, following my early interest in igneous petrology and geochemistry. However, I was lured to polar research by the offer of a PhD project on a high-temperature metamorphic terrane on the Mawson Coast of east Antarctica. Over two summer seasons with the Australian National Antarctic Research Expedition, I developed a passion for fieldwork and for hot rocks in cold places. I became involved in metamorphic geology, and especially in geochronology, using the Australian  invention of the Sensitive High-Resolution Ion Microprobe (SHRIMP) to isotopically date geological events from zircon growth. Little did I know then that the complexities of zircon dating would lead me down a rabbit hole that I am still exploring.

In 1998, after obtaining my PhD and a stint of lecturing in mineralogy and igneous petrology at the University of Sydney, I was invited by the National Institute of Polar Research (NIPR) in Japan to join the 40^th Japanese Antarctic Research Expedition for fieldwork in Enderby Land and Dronning Maud Land. Subsequently I was invited by Prof. Kazuhiro Suzuki (deceased), inventor of a method of monazite geochronology by electron microprobe, to join his team at Nagoya University in Japan, where I worked on metamorphic rocks in Japan. Through expanding my experience in geochronological methods I was able to produce work that earned a Best Paper Medal in the top journal Gondwana Research. In 2003 I joined NIPR in Tokyo as a postdoctoral research fellow. As a SHRIMP geochronologist, I participated  in more than forty projects in 14 countries worldwide, including Antarctica, where I returned for fieldwork with JARE in 2008.

Having earned a reputation as a geochronologist, in 2009 I returned to Australia to join Geoscience Australia as an analyst. However, the lure of remote fieldwork was too strong for me, and I joined Curtin University to lecture in igneous petrology and work as a SHRIMP geochronologist on remote terranes in Western Australia. Then, in 2018, I was offered an NCN POLONEZ Fellowship at the University of Silesia in Katowice, to run research programs in Labrador, Canada, Greenland and the Ukraine, in collaboration with the Polish Academy of Science, and institutions in Sweden, Australia, Ukraine and Slovakia.

My membership of an international team of scientists has now led me to continue this work in the Department of Polar and Marine Research, and I am delighted by the opportunity to work here. I think of myself as an ‘international’ scientist, and  it is my ambition to develop and expand the department’s involvement in international programs of polar and sub-polar scientific activity, both in in the northern and southern hemispheres.”

• 

• 

• 

• 

• The use of QLARM to estimate seismic risk in Kirghizstan at the regional and city scales

Autorzy przeprowadzili analizę ryzyka sejsmicznego za pomocą narzędzia QLARM dla regionu Batken, wykorzystując m.in.
zdjęcia satelitarne i badania terenowe i szacując potencjalne uszkodzenia budynków i liczbę ofiar śmiertelnych hipotetycznego trzęsienia ziemi.

• Three-dimensional angle-domain double-square-root migration in VTI media for the large-scale wide-azimuth seismic data

Poszukiwania paliw kopalnych, w tym eksploracja pod dnem morskim, rozwijają się coraz bardziej, i konwencjonalne technologie obrazowania nie są już wystarczające. Niezbędna jest migracja głębokościowa w ośrodku anizotropowym, która jednak stanowi wyzwanie obliczeniowe nawet dla bardzo nowoczesnych i wydajnych komputerów, autorzy proponują metodę uwzględniającą m.in. podejście z przesunięciem fazowym i interpolacją, aby poprawić wydajność obliczeniową. Migracja w mediach anizotropowych stała się podstawowym wymogiem dla poszukiwań ropy i gazu. Autorzy wykazują skuteczność proponowanej metody m.in. na bazie danych rzeczywistych z Chińskiego Morza Południowego.

• Koyna earthquakes: a review of the mechanisms of reservoir-triggered seismicity and slip tendency analysis of subsurface faults

Region Koyna w zachodnich Indiach doświadczył w ciągu ostatnich pięciu dekad ponad 100 000 trzęsień ziemi o różnej magnitudzie (M ~ 1,0–6,3). Uważa się, że trzęsienia ziemi w tym regionie są wywoływane przez zmianę ciśnienia płynu w wyniku przenikania wody ze zbiornika wodnego (Koyna i Warna). W artykule dokonano przeglądu wszystkich dotychczasowych hipotez wyjaśniających ten mechanizm wywoływania trzęsień ziemi. Autorzy przeprowadzili również analizę właściwości uskoków na różnych głębokościach.

Mapping shoreline change using machine learning: a case study from the eastern Indian coast

Zaprezentowane badanie dotyczy perspektywy wdrożenia technik sztucznej inteligencji do modelowania i przewidywania zmiany położenia linii brzegowej wzdłuż wschodniego wybrzeża Indii w stanie Orisa (Odisha). Modelowanie obejmuje analizę zdjęć satelitarnych i odpowiednich danych ponownej analizy linii brzegowej. Dane satelitarne zostały wykorzystane parametr wejściowy w algorytmach uczenia maszynowego (ML) do modelowania przesunięcia linii brzegowej.

• Relationship between selected percentiles and return periods of extreme events

Artykuł poświęcony ekstremalnym zjawiskom pogodowym, kryteriom ich określania w oparciu o wskazania IPCC i Światowej Organizacji Meteorologicznej. W analizie wykorzystano m.in. dwustuletnią serię pomiarową opadów.

Czym zajmuje się dr Anna Łoboda z Zakładu Hydrologii i Hydrodynamiki, nagrodzona w tym roku Stypendium Prof. Kacpra Rafała Rybickiego?

Obecnie, moje zagadnienia są nieco inne niż podczas doktoratu, ale nadal dotyczą tematyki interakcji pomiędzy przepływem wody, roślinnością oraz rumowiskiem rzecznym, a więc szeroko pojętej eko-hydrauliki. Badania, którymi się zajmuję i w przyszłości chcę je dalej rozwijać skupiają się na badaniach rzek przy wykorzystaniu metod teledetekcyjnych. Moim celem jest ilościowa ocena dynamiki form dna rzecznego w postaci fal piaskowych w różnych warunkach przepływu, która umożliwi określenie nośności rzeki, m.in., przy zróżnicowanych scenariuszach zarastania, biorąc również pod uwagę różnorodność roślin. Ponadto, wraz ze wzrostem presji człowieka na rzeki i cieki wodne, badania te będą miały również istotne znaczenie dla zrozumienia ekologicznych własności strumieni rzecznych, zwłaszcza adaptacji roślin do zróżnicowanych siedlisk, gdzie sedyment i jego depozycja odgrywają dużą rolę.

Zespół Doradczy Ekspertów przygotował Raport w oparciu o dyskusje podczas odbiorów – spotkania online z pracownikami Instytutu, którzy przedstawili bieżące działania i wyniki, a także plany na przyszłość. Do przygotowania raportu Zespołu wykorzystane zostało również pisemne podsumowanie osiągnięć ośmiu zakładów naukowych Instytutu, a także statystyki z ostatnich 10 lat. Nasza instytucja znacznie się rozrosła się w ciągu ostatnich lat pod względem personelu naukowego, projektów finansowanych zewnętrznie, publikacji oraz funduszy na badania i zarządzanie. Ogólnie rzecz biorąc, przełożyło się to na większą widoczność na arenie międzynarodowej i rolę w inicjatywach na szczeblu UE. Badania mają charakter międzynarodowy, nie tylko jeśli chodzi o zasięg, ale również biorąc pod uwagę standardy, włączają także na różne sposoby przemysł i społeczeństwo. IGF PAN zarządza bardzo ważną dla nauki infrastrukturą badawczą, w tym Polską Stacją Polarną Hornsund na Spitsbergenie, która jest głównym źródłem unikalnych danych dla szerokiego zakresu badań Instytutu.

Wspierając wewnętrzną interdyscyplinarną współpracę, zidentyfikowano cztery główne obszary tematyczne, w zakresie których prezentowano wyniki badań podczas tegorocznych odbiorów. IGF PAN rozpoczął prace dotyczące rewitalizacji stacji imienia Dobrowolskiego we wschodniej Antarktydzie; oraz opracowuje i wdraża plan zarządzania danymi (DMP), odzwierciedlający zarówno potrzeby związane z interdyscyplinarnymi pracami naukowymi, jak i dyrektywę UE-INSPIRE dotyczącą danych FAIR.

Rekomendacje Zespołu Doradczego Ekspertów:

1. Należy mocno skoncentrować się na międzynarodowych projektach i inicjatywach badawczych. Podczas gdy projekty krajowe odgrywają ważną rolę w zapewnianiu finansowania badań i wsparcia dla różnorodnych i odpowiednich działań naukowych, wysoki poziom międzynarodowej konkurencji podnosi poprzeczkę doskonałości naukowej i przywraca wysoką widoczność i większe znaczenie w międzynarodowej panoramie naukowej. W szczególności, wybitni naukowcy powinni ubiegać się o projekty w ramach filaru “doskonałość naukowa” programu ramowego H2020 (i kolejnego programu „Horyzont Europa”), pamiętając, że jakość naukowa i wytrwałość są kluczem do sukcesu.
2. Ogólna jakość i zakres badań naukowych w Instytucie wydają się być dobrze wykorzystywane poprzez uczestnictwo, w tym również w wiodących rolach, w dużych zintegrowanych projektach geofizycznych, których realizacja może ożywić rolę i znaczenie geofizyki w XXI wieku przy jednoczesnym zapewnieniu postępu naukowego. Badania w regionach polarnych wydają się oferować takie możliwości, biorąc pod uwagę poziom zaangażowania Instytutu i różnorodność tematów w badaniach litosfery, fizyce atmosfery, badaniach morskich i biogeochemii. Zidentyfikowano duży potencjał przygotowania multidyscyplinarnych zintegrowanych projektów, mających na celu ocenę potencjału geotermalnego w Polsce i innych regionach Europy Północno-Wschodniej, w tym analizę i ocenę zagrożeń związanych z wydobyciem surowców. Biorąc pod uwagę ten potencjał, zachęca się naukowców Instytutu do dalszego wzmacniania ich wiodącej roli w takich międzynarodowych współpracach, co znalazłoby odzwierciedlenie w wiodącym autorstwie powstających publikacji.
3. Obecna reorganizacja działalności Instytutu, zgodnie z czterema wysoce interdyscyplinarnymi obszarami tematycznymi powinna być kontynuowana i wspierana poprzez opracowanie średnioterminowych oraz wieloletnich planów strategicznych o jasnych i weryfikowalnych celach. Celom tym musi towarzyszyć plan zrównoważonego rozwoju, który określa potrzebne zasoby i przewidywane źródła finansowania, w tym fundusze zewnętrzne. Ponadto każdy obszar tematyczny powinien być powiązany z długoterminowym celem odpowiadającym współczesnym wyzwaniom społeczno-gospodarczym, prezentowanym również w języku popularnonaukowym, tak aby był skutecznie komunikowany na zewnątrz, dostarczając argumenty na temat znaczenia Instytutu dla nauki i społeczeństwa.
4. Rozwój DMP (Data Management Plan – Plan Zarządzania Danymi) Instytutu powinien być wspierany przez plan zrównoważonego rozwoju jednostki, który uwzględnia zasoby niezbędne do jego utrzymania i wdrożenia w perspektywie długoterminowej. Zespół docenia fakt, że pierwsza część zasad FAIR umożliwiających wyszukiwanie i dostępność danych przebiega dobrze i zaleca, aby dalsze wdrożenia koncentrowały się na interoperacyjności i możliwości ponownego wykorzystania danych.
5. Rewitalizacja stacji imienia Dobrowolskiego na Antarktydzie Wschodniej jest bardzo wymagającym zadaniem pod względem logistycznym i technicznym oraz finansowym. Uważamy, że potencjalne korzyści w znacznej mierze przewyższają koszty przedsięwzięcia i zalecamy kontynuowanie tej inicjatywy przy pomocy silnego długoterminowego planu zrównoważonego rozwoju opracowanego we wsparciu odpowiednich ministerstw. Ze względu na jego znaczenie strategiczne rozumiemy, że polski rząd rozważa pokrycie początkowych kosztów i zalecamy kontynuowanie dyskusji w celu zapewnienia długoterminowej stabilności na szczeblu rządowym, która uzasadniałaby wysiłki i pozwoliłaby na wdrożenie planów.
6. Jednym z kluczowych elementów prężnego instytutu badawczego jest obecność wśród jego członków znacznej liczby doktorantów i doktorów habilitowanych. Chociaż w Instytucie istnieje silna grupa młodych naukowców, zauważamy, że liczba doktorantów znacznie spadła w ciągu ostatnich pięciu lat. Podjęto starania, aby zachęcić badaczy do udziału w konkursach na fundusze zewnętrzne na poziomie krajowym i międzynarodowym oraz włączyć doktorantów i doktorów do składanych wniosków projektowych. Ponadto Instytut niedawno utworzył dwie szkoły doktorskie wspólnie z kilkoma innymi instytucjami badawczymi, które obecnie są jedynymi organizacjami oferującymi doktoraty z geofizyki w Polsce. Zalecamy proaktywne reklamowanie tych stanowisk na jak najszerszą skalę na arenie międzynarodowej oraz utrzymywanie i zwiększanie wysiłków w celu zapewnienia wzrostu liczby i jakości doktorantów z Polski i zagranicy.

Natomiast zauważamy następujące aspekty, które mogą stanowić elementy dalszych ulepszeń:
· Zwiększona liczba publikacji JCR jest w przybliżeniu kompensowana przez podobnie rosnącą liczbę zatrudnionych naukowców, przy średnim wskaźniku produktywności zbliżonym do jednej publikacji na naukowca rocznie w ciągu ostatniej dekady.

· Zauważamy, że liczba publikacji i autorów wiodących w publikacjach jest nierównomiernie rozłożona w poszczególnych zakładach naukowych IGF PAN, przy czym niektóre z nich wydają się szczególnie efektywne, a kilka innych ma bardzo niski wskaźnik publikacji;

· Podobnie, liczba aktywnych projektów rozkłada się nierównomiernie między zakładami, przy zachowaniu zgodności między najmniejszą produktywnością pod względem projektów i publikacji;

· Podczas gdy liczba projektów Unii Europejskiej rośnie, fundusze powiązane z projektami były znacznie wyższe w latach 2012–2015, co oznacza, że ​​obecny szerszy udział nie przekłada się na zwiększenie ogólnego wsparcia finansowego;

· Brak aktywnych projektów w ramach filaru “doskonałość naukowa” unijnego programu ramowego „Horyzont 2020”, np. Projekty ERC lub Marie Curie (w 2019 r. zgłoszono 3 wnioski ERC oraz 2 MC-ITN);

· Generalnie, efekt naukowy generowany przez pracowników Instytutu wydaje się być niższy niż faktyczny jego potencjał, i tylko niewielu naukowców ma indeks Hirscha wynoszący co najmniej 20.

MSCA/IF: Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships

granty indywidualne Marii Skłodowskiej-Curie dla naukowców po doktoracie lub z co najmniej 4-letnim doświadczeniem w pracy naukowej Termin: 9 września 2020

KONKURS NCN: SONATA BIS

kierownikiem projektu może być badacz, który uzyskał stopień naukowy doktora w okresie od 5 do 12 lat przed rokiem wnioskowania, Maestro – na projekty badawcze dla doświadczonych naukowców. Termin: 15 września 2020

JAPONIA – CANON FOUNDATION

stypendia dla doktorantów i osób po doktoracie z dowolnej dziedziny Termin: 15 września 2020

BELGIA (Université Libre de Bruxelles)

stypendium post-doc (doktorat lub odpowiednie doświadczenie badawcze), każda dziedzina. Termin: 15 września 2020

KONKURS NCN: MINIATURA

dla osób po doktoracie, na realizację pojedynczego działania naukowego: badań wstępnych/pilotażowych, kwerendy, stażu naukowego, wyjazdu badawczego albo wyjazdu konsultacyjnego. Termin: 30 września 2020

Niemcy – stypendia Fundacji Humboldta

dla naukowców każdej dziedziny: stypendia do 4 lat po doktoracie oraz stypendia do 12 lat po doktoracie. Termin: aplikacje przyjmowane non-stop

Turcja – stypendia na badania, wykłady, konferencje

dla naukowców po doktoracie lub z 5-letnim doświadczeniem w prowadzeniu badań. Termin: aplikacje przyjmowane non-stop

Dla doskonałości badań naukowych kluczowe znaczenie mają dwa elementy – odpowiedni kapitał ludzki oraz nowoczesna infrastruktura badawcza. Ten drugi element jest podwójnie ważny, gdyż bez niego nie jest możliwe kształcenie na odpowiednim poziomie przyszłych kadr naukowych i naukowo-technicznych. Duże, strategiczne infrastruktury badawcze skupiają wokół siebie najlepszych badaczy oraz innowacyjne przedsiębiorstwa, co umożliwia rozwój gospodarczy oraz wzrost kapitału społecznego kraju. Posiadanie doskonałych laboratoriów, stosujących najwyższe standardy badań oraz kształcenia, stanowi zatem naszą rozwojową konieczność. Mając na względzie te przyczyny Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego przeprowadził konkurencyjną, transparentną oraz opartą na najlepszych międzynarodowych standardach procedurę utworzenia Polskiej Mapy Infrastruktury Badawczej, która skupia infrastruktury o najwyższym potencjale doskonałości naukowej, konsolidujące potencjał badawczy w dziedzinach istotnych dla rozwoju nauki oraz kraju. Na Mapie znalazło się 70 infrastruktur, w tym:

EPOS – System Obserwacji Płyty Europejskiej

ACTRIS – Infrastruktura do badania aerozoli, chmur oraz gazów śladowych

W obu przypadkach jest to krajowa infrastruktura badawcza stanowiąca wkład w międzynarodowy projekt wpisany na „mapę drogową” ESFRI.

Umieszczenie na liście ma znaczenie nie tylko prestiżowe – dzięki niemu, po wielu latach starań, po raz pierwszy udało się nam uzyskać finansowanie SPUB z MNiSW na modernizację i optymalizację monitoringów prowadzonych w Instytucie. To szansa nie tylko na modernizację, ale nawet na rozbudowę monitoringów sejsmicznych, atmosferycznych i magnetycznych.

Dr S. Yaser Moussavi Alashloo, adiunkt w Zakładzie Obrazowania Geofizycznego

Mam na imię Yaser i pochodzę z Iranu. Obecnie jestem pracownikiem naukowym (adiunktem) w Zakładzie Obrazowania Geofizycznego. Jak to się stało, że wybrałem karierę naukową? Wszystko zaczęło się od jednego z moich nauczycieli w liceum: zachęcił mnie do rozpoczęcia studiów licencjackich z fizyki. Po ukończeniu studiów przez dwa lata pracowałem w biurze administracyjnym Uniwersytetu Meszhed (Ferdowsi University of Mashad), w moim rodzinnym mieście. Atmosfera uniwersytecka stopniowo zainspirowała mnie do kontynuowania studiów nie tylko na wyższych poziomach, ale też pozwoliła zdobywać doświadczenie i poszukiwać naukowej inspiracji za granicą. Zawsze interesowałem się przyrodą, postanowiłem więc wybrać dziedzinę, w której będę mógł wykorzystać swoją wiedzę w badaniu zjawisk na Ziemi. Najbardziej odpowiadała mi geofizyka, dlatego wybrałem studia magisterskie w geofizyce stosowanej
na Uniwersytecie Sains Malaysia (USM). To dało mi szansę zapoznania się z metodami geofizycznymi: sejsmicznymi, magnetycznymi, teledetekcyjnymi itp., miałem też okazję zastosować kilka z tych metod przy badaniach archeologicznych – co zaowocowało pięcioma artykułami. Nadal z entuzjazmem poszerzałem swoją wiedzę na temat technik obrazowania podpowierzchniowego, aplikowałem na studia doktoranckie na różnych uczelniach, ostatecznie zdecydowałem się na stypendium na Uniwersytecie Technologicznym PETRONAS ( Universiti Teknologi PETRONAS ), nadal w Malezji.

Miałem duże doświadczenie w realizacji projektów grantowych związanych z przemysłem w trakcie studiów doktoranckich w latach 2012-2017, prowadziłem m.in. badania anizotropii sejsmicznej głębokiego zbiornika. Zależało mi na nawiązywaniu szerokich kontaktów w społeczności naukowej, a także przekazywaniu wiedzy dalej –  nadzorowałem kilku studentów studiów magisterskich i licencjackich oraz asystowałem mojemu opiekunowi w jego zajęciach. Po uzyskaniu doktoratu mój promotor zatrudnił mnie w Centrum Obrazowania Sejsmicznego na stanowisku asystenta, abym mógł realizować swoje pomysły, które pojawiały się jeszcze w trakcie studiów, jednocześnie byłem wykładowcą – prowadziłem zajęcia z obrazowania sejsmicznego i przetwarzania sejsmicznego.  Spędziłem w Malezji ponad dziewięć lat i pomyślałem, że to dobry czas, aby poszukać nowej okazji do poszerzenia perspektyw w mojej dziedzinie zainteresowań. Jeden z moich znajomych rozpoczął studia doktoranckie w Instytucie Geofizyki PAN, więc wiedziałem, że instytut prowadzi kilka projektów międzynarodowych i ma naukowców światowej klasy. Jednak miejsce pracy i zespół, z którym chciałem współpracować, nie były jedynymi czynnikami, które popchnęły mnie do decyzji o rozpoczęciu nowego rozdziału w Instytucie Geofizyki PAN. Szukałem też informacji o polskiej kulturze i systemie edukacji w Polsce, i obraz, który wyłaniał się z tych poszukiwań tym bardziej zachęcił mnie do przyjazdu. W efekcie aplikowałem na moje obecne stanowisko w Zakładzie Obrazowania Geofizycznego. Dziś, po 8 miesiącach pracy w Instytucie, jestem przekonany, że przyjazd tutaj miał i ma ogromny, pozytywny wpływ na moją wiedzę i sposób myślenia!

 Prof. dr hab. Marek Lewandowski:

W trakcie tegorocznych odbiorów byłem moderatorem/współmoderatorem prezentacji dwóch obszarów tematycznych: „Geosystem processes” oraz „Climate change & polar regions”.

Nasz wkład w badania nad geosystemem to z jednej strony analizy i prace teoretyczne nad elementami geosystemu, z drugiej – badania o charakterze doświadczalnym w terenie. Nasza działalność obejmuje szeroki zakres elementów geosystemu – od ozonu i zanieczyszczeń atmosfery, poprzez badania hydrochemiczne i hydrodynamiczne,  aż po skorupę ziemską. Wnosimy więc wkład do różnych badań nad geosystemem, co pozwala zrozumieć jego stan aktualny, zmiany w skali geologicznej, a dzięki np. badaniom paleomagnetycznym – odkryć jego bardzo odległą przeszłość. To ważne również z punktu widzenia prognozowania zmian – w tym również klimatycznych. Dodając nasze cząstkowe, istotne informacje możemy przyczynić się do stworzenia coraz bardziej wiarygodnych modeli tych zmian, identyfikować błędy i braki w dotychczasowych założeniach, tak by modele te mogły być wiarygodną wskazówką kierunków zmian środowiska w przyszłości.

Z kolei badania polarne to badania w krytycznym, unikalnym, naturalnym laboratorium terenowym, który jest świadkiem zarówno dawnych jaki i współczesnych zmian środowiska przyrodniczego. W ciągu 60 mln lat na obu biegunach temperatury spadła o ok. 60^oC, jednak wciąż nie mamy pełnej, jednoznacznej odpowiedzi na pytanie dlaczego. Przyszłość badań polarnych to oczywiście nadal badania na Spitsbergenie, czyli np. bilans masy lodowców czy badania wpływu pyłów na albedo, ale też wielkie wyzwanie powrotu Instytutu na południe – na Antarktydę, do naszej nieczynnej dziś  bazy im. Dobrowolskiego. Tam również chcemy rozpocząć badania przyrodnicze, monitoring automatyczny. Wiążą się z tym wyzwania techniczne i logistyczne na najbliższe lata. Nie mamy np. własnego statku z helikopterem, musimy się więc opierać na współpracy z partnerami z Australii i Rosji. Nasze propozycje badań naukowych zostały już włączone do planów badawczych tych antarktycznych mocarstw. Będą one również realizowane przez IGF PAN we współpracy międzynarodowej w ramach projektu dr hab. Moniki Kusiak, finansowanego w ramach programu GRIEG.

Nasza obecność i aktywny udział w badaniach polarnych ma wymiar zarówno naukowy, jak i społeczny, które często ma emocjonalny stosunek i okazuje ogromne zainteresowanie badaniami poznawczymi w rejonach ekstremalnych. W ten sposób, jako społeczeństwo, jesteśmy uczestnikami procesu badawczego, a nie tylko jego obserwatorami. Dzięki temu wiedza o procesach przyrodniczych znajduje w społeczeństwie bardzo dobrze przygotowanych odbiorców, co samo w sobie stanowi o wartości naszej pracy badawczej, nie dającej przełożyć się na pieniądze.

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.