Jak lód morski wpływa na fale i chroni plaże?

Od Polski do Hornsundu: lód na powierzchni morza wpływa na falowanie oraz erozję wybrzeży. Jakie formy lodowe można było zaobserwować zimą 2026 na brzegach Bałtyku, a jakie zazwyczaj występują w Arktyce? I jak zmieniają się procesy kształtujące tamtejszą linię brzegową? Czytaj artykuł prof. Agnieszki Herman i dr Zuzanny Świrad o badaniach naukowców z Instytutu Geofizyki i Instytutu Oceanologii PAN!

Kończąca się właśnie zima na polskim wybrzeżu była wyjątkowa. W rejonie Trójmiasta przez kilka tygodni plaże i morze pokryte były śniegiem i lodem. Pomimo siarczystego mrozu, niespotykane o tej porze roku tłumy ludzi podziwiały zmieniający się z dnia na dzień krajobraz. 

Ilustracja 1: Przykłady form lodu morskiego uchwycone podczas ostatniej zimy: (a) zwarta pokrywa lodowa utworzona ze zmrożonych ze sobą niewielkich krążków lodowych, z których większość to konglomerat jeszcze mniejszych krążków; ten rodzaj lodu jest czasami określany jako dragon skin (“skóra smoka”) ze względu na szorstką, nierówną powierzchnię przypominającą łuski; powstaje on na stromej, krótkiej fali podczas bardzo niskiej temperatury powietrza; (b) znacznie większe kry z przejrzystego lodu, powstałe w osłoniętej części sopockiej mariny; widoczne są przynajmniej dwa epizody, podczas których lód ten został połamany przez fale; charakterystyczne podniesione brzegi utworzone z pokruszonego lodu świadczą o wielokrotnych, ale niezbyt silnych zderzeniach między sąsiednimi krami; (c) efekt intensywnych opadów śniegu po okresie krótkotrwałej odwilży; woda z topnienia dużych kier o podwyższonych krawędziach zbiera się na ich powierzchni; przestrzenie między krami wypełnia mieszanina śryżu, śniegu i wody; (d) duże, pokryte śniegiem kry, z przestrzeniami pomiędzy nimi wypełnionymi grubym, ale stosunkowo przejrzystym lodem, powstałym w wyniku szybkiego spadku temperatury. a,b: Sopot, 2 lutego 2026; c: Orłowo, 8 lutego 2026; d: Sopot, 9 lutego 2026. Zdjęcia: A. Herman.

Lód przy polskim wybrzeżu

Kto przychodził nad morze regularnie, mógł zobaczyć rozmaite formy lodu morskiego: śryż, czyli mieszaninę wody i kryształów lodu, zachowującą się jak lepka ciecz; krążki lodowe, czyli stosunkowo niewielkie, przeważnie owalne kry o charakterystycznych podwyższonych brzegach; duże, grube kry w postaci wieloboków o ostrych krawędziach; lód nagi lub pokryty śniegiem, przejrzysty lub biały, zwarty lub rozproszony i swobodnie dryfujący. 

To, jaką postać przyjmuje lód w dynamicznych warunkach strefy brzegowej, jest efektem jego (często bardzo złożonej) historii, kształtowanej przez temperaturę wody i powietrza – okresy zamarzania i topnienia związane z cyklem dobowym i zmianami pogody – a także przez wiatr i fale. Falowanie wpływa na lód morski na bardzo wiele sposobów. Kry pękają przez wyginanie na fali, zderzają się ze sobą, są zalewane przez wodę, trą o siebie i nakładają się jedne na drugie. Efektem ubocznym ich zderzeń jest erozja ich krawędzi i powstawanie bardzo dużej liczby drobnych odłamków, które wypełniają przestrzenie między większymi krami i mogą przymarzać do ich dolnych powierzchni. 

Jak lód na morzu modyfikuje fale?

Wszystkie te procesy zachodzą kosztem energii fal, co oznacza, że prowadzą do ich tłumienia. Różne typy lodu tłumią fale w różny sposób (m.in. w wyniku tarcia lub rozpraszania energii fal na krawędziach kier) oraz z różną intensywnością, ale nawet stosunkowo cienka pokrywa lodowa czyni to bardzo efektywnie. 

Co istotne, skuteczność tłumienia bardzo silnie zależy od długości fali. Wywołane wiatrem krótkie zmarszczki na powierzchni wody po wejściu w lód zanikają na dystansie zaledwie paru metrów. Długie fale rozkołysu (tzw. martwa fala), takie, jakie występują na otwartych oceanach, mogą wchodzić w pokrywę lodową na odległość dziesiątek, a nawet setek kilometrów.W efekcie lód działa jak filtr, który usuwa krótkie fale, a przepuszcza te najdłuższe. Oznacza to, że obecność lodu zasadniczo zmienia charakter falowania. 

Na trójmiejskich plażach (a zwłaszcza na molo w Sopocie, Orłowie czy Brzeźnie) można było tej zimy obserwować efekty oddziaływań fal i lodu niemal codziennie. Pas lodu morskiego rzadko był szerszy niż kilkaset metrów, granica lodu była przeważnie w zasięgu wzroku, lecz dystans ten w zupełności wystarczał do całkowitej transformacji falowania. Fale nie docierały do plaży wcale albo docierały w postaci bardzo długich, łagodnych grzbietów. Przy braku pokrywy lodowej zdecydowana większość energii fal ulega dyssypacji (rozpraszaniu) w strefie przyboju, gdzie może być zużywana np. na transport osadu lub zalewanie i erozję brzegu. Obecność lodu zasadniczo zmienia sytuację, ponieważ stanowi on bardzo efektywny bufor chroniący brzeg, zwłaszcza w okresach sztormów.

Ilustracja 3: Fale w śryżu lodowym. Zwracają uwagę ich długie grzbiety i bardzo szerokie doliny. Tego dnia zasięg lodu morskiego wynosił zaledwie ok. 400 m (mniej niż długość molo w Sopocie). Wysokość docierających do brzegu długich fal była jeszcze na tyle duża, że ulegały one załamaniu – jednak ze względu na wysoką efektywną lepkość mieszaniny wody i lodu, załamanie zachodziło mniej gwałtownie, sprawiając wrażenie, że odbywa się w nieco zwolnionym tempie. Sopot, 2 lutego 2026. Zdjęcia: A. Herman.

Coraz mniej lodu a wybrzeża w Arktyce

Na wybrzeżu Zatoki Gdańskiej (i, ogólniej, południowego Bałtyku) nie ma to obecnie wielkiego znaczenia, ponieważ od bardzo wielu lat lód morski pojawia się tu tylko epizodycznie. Są jednak na świecie miejsca, gdzie sytuacja jest zupełnie inna. 

Zwiększenie narażenia wybrzeży na erozję spowodowaną falowaniem to jeden z bardzo istotnych aspektów zachodzących obecnie zmian klimatu w wielu rejonach Arktyki. Spadek zasięgu lodu morskiego prowadzi do powiększania się obszarów otwartej wody, a więc do rozwoju wyższych i dłuższych fal, które przy braku lodu bez przeszkód docierają do wybrzeży. Sytuację pogarsza fakt, że część tych wybrzeży staje się znacznie bardziej podatna na erozję w wyniku zaniku wieloletniej zmarzliny. W niektórych rejonach na północy Alaski, Kanady i Rosji brzegi morskie cofają się w tempie kilku do kilkunastu metrów rocznie.

Co zaobserwowaliśmy w okolicach Polskiej Stacji Polarnej?

Aby lepiej zrozumieć te procesy, badaliśmy w ostatnich latach zmiany zlodzenia, falowania i ewolucję brzegu w fiordzie Hornsund na Spitsbergenie, w rejonie Polskiej Stacji Polarnej. Zatoka Białego Niedźwiedzia (Isbjørnhamna), przy której znajduje się infrastruktura Stacji, jest szczególnie wyeksponowana na fale z południowego zachodu – kierunku, z którego do Spitsbergenu najczęściej docierają potężne sztormowe fale z północnego Atlantyku. 

Najwięcej sztormów występuje w sezonie jesienno-zimowym, od listopada do kwietnia. Są one też wtedy najsilniejsze, a towarzyszące im fale największe. Obserwacje i modele wskazują, że liczba i siła sztormów na północnym Atlantyku w ostatnich dziesięcioleciach nieznacznie wzrasta. Jednak nie to jest głównym problemem z punktu widzenia narażenia brzegów Hornsundu na erozję. Najbardziej istotna zmiana dotyczy warunków lodowych.

Lód napływający od morza

W okresie, który analizowaliśmy, czyli w latach 1979–2023, drastycznie zmieniły się warunki lodowe na wejściu do fiordu. W pierwszej części tego okresu, do roku 2005, pak lodowy o koncentracji powyżej 50% (czyli pokrywający co najmniej 50% powierzchni morza) utrzymywał się tam prawie nieprzerwanie przez kilka miesięcy w roku, głównie od stycznia do kwietnia – czyli przez większość sezonu sztormów. Liczba dni z pokrywą lodową w tym czasie stopniowo spadała, od ponad 4 miesięcy w roku na początku lat 80. XX wieku do około 2,5 miesiąca na początku lat 2000.. To bardzo wyraźny trend. Jednak najbardziej niepokojące jest to, co wydarzyło się po roku 2005: od tamtej pory liczba dni z lodem w ciągu sezonu zimowego bardzo rzadko przekracza 2 tygodnie. Zdarzają się zimy, kiedy lodu nie ma wcale. To nagłe „tąpnięcie” w szeregach czasowych zlodzenia u wybrzeży Spitsbergenu w 2005 roku jest tylko jednym z przejawów gwałtownych zmian, jakie nastąpiły wtedy na Morzu Barentsa i w całej Arktyce.

Ilustracja 4: Fale w Isbjørnhamnie podczas sztormu w marcu 2019 (zdjęcia: K. Ziemba).

Przyczyny tych zmian są bardzo złożone, związane zarówno z globalnym ociepleniem, z trendami w skali Arktyki, jak i lokalnymi zmianami cyrkulacji atmosferycznej i oceanicznej wokół Spitsbergenu. Skutki dla wybrzeży są bardzo znaczące – nasze obliczenia wskazują, że zarówno średnia, jak i ekstremalna wysokości fali oraz ilość energii docierającej do Isbjørnhamny w sezonie zimowym są obecnie o ok. 50% wyższe niż przed rokiem 2005.

Lód powstający przy brzegu

Lód na wodach Hornsundu to jednak nie tylko pak lodowy napływający do fiordu z otwartego morza. Lód tworzy się też lokalnie przez zamarzanie. W miejscach, do których dociera falowanie, tworzy się lepa lodowa, śryż i krążki lodowe, z których potem powstają większe kry – formy lodu analogiczne do tych, które można było w tym roku obserwować w Trójmieście. 

W osłoniętych zatokach fiordu powstaje przytwierdzony do brzegu tzw. lód stały, który utrzymuje się zazwyczaj od stycznia do czerwca. Z kolei w miesiącach letnich i jesiennych na wodach fiordu unoszą się bryły lodu z cieleń lodowców uchodzących do morza. Mają one nieregularne kształty i rozmiary, i często zalegają w zatokach, gdzie ulegają wytapianiu. Taki lód może być wyrzucany na brzeg, a nawet zmieniać powierzchnię plaży wygładzając sierpy plażowe lub wały sztormowe, tworząc bruzdy lub zagłębienia powstające po wytopieniu. 

W Isbjørnhamnie często przy brzegu obecny jest pas ‘growlersów’ (odłamków gór lodowych wystających ponad powierzchnię wody maksymalnie 1 m) utrudniający wodowanie łodzi. Nasze wyniki badań pokazały, że 53% lodu w Hornsundzie w latach 2012-2023 to lód dryfujący, 35% lód stały, a 8,5% lód lodowcowy.

Ilustracja 5: Odłamki lodu lodowcowego na plaży w Isbjørnhamnie we wrześniu 2022. Zdjęcia: Z. Świrad.

Badając erozję plaży w Isbjørnhamnie w latach 2018–2025, zaobserwowaliśmy, że po 7 latach obserwacji całkowite zmiany objętościowe materiału plażowego są bardzo niewielkie, pomimo dużych zmian w poszczególnych latach. Co druga zima (począwszy od 2018/2019) charakteryzowała się dużą sztormowością i małym zlodzeniem, a co druga (począwszy od 2019/2020) – dużym zlodzeniem i niską sztormowością. 

Wyniki pokazują, że obecnie lokalne warunki umożliwiające tworzenie się lodu wewnątrz fiordu chronią brzegi pomimo zanikającej pokrywy lodu dryfującego u wejścia do fiordu, jednak sytuacja może się zmienić w miarę dalszego wzrostu temperatury powietrza i wody w Hornsundzie. 

Już teraz widzimy duże zróżnicowanie przestrzenne erozji i akumulacji – istnieją tzw. hotspoty, gdzie zdarzenia erozyjne występują w niewielkich odstępach czasu, ale też obszary, gdzie materiał jest odkładany. Okresy, w których spodziewamy się wzmożonej erozji brzegów to sztormowy okres listopad – luty w latach, kiedy lód stały tworzy się późno oraz wolny od lodu morskiego okres wrzesień – październik w latach o nasilonych jesiennych sztormach.

---

Literatura

Herman, A., Swirad, Z. M. & Moskalik, M. Increased exposure of the shores of Hornsund (Svalbard) to wave action due to a rapid shift in sea ice conditions. Elementa: Science of the Anthropocene 13(1): 00067, https://doi.org/10.1525/elementa.2024.00067, 2025.

Swirad, Z M.., Herman, A., & Moskalik, M. Sub-monthly to inter-annual Arctic gravel beach change and controlling factors. EGU General Assembly 2026, Vienna, Austria, 3–8 May 2026, EGU26-2311, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu26-2311, 2026.

Swirad Z. M., Johansson A. M. & Malnes E. Distribution of landfast, drift and glacier ice in Hornsund, Svalbard. The Cryosphere 20(1): 113-134, https://doi.org/10.5194/tc-20-113-2026 2026.