W poszukiwaniu znikającego śniegu

W połowie 2017 r. w merostwie Tignes, znanym francuskim ośrodku narciarskim w Alpach Zachodnich, przedstawiono opracowaną przez architektów wizję zabudowanego stoku, po którym narciarze mogliby szusować przez cały rok. Twórcy tej koncepcji wymyślili sobie, że naturalne zbocze górskie o długości około pół kilometra zostanie przykryte dachem schowanym następnie pod warstwą trawy, aby budowla jak najmniej rzucała się w oczy, czyli – jak to ujął Jean-Christophe Vitale, mer Tignes – „była ekologiczna”, co można uznać za stwierdzenie odważne, jako że w tej inicjatywie trudno się dopatrzeć ekologii. Wstępną decyzję dotyczącą inwestycji podjęto pod koniec 2016 r., a lata 2017–2018 miały być okresem konsultacji społecznych, przygotowań i poszukiwania wykonawców. Budowa ma ruszyć w 2019 r. Tłumacząc ostatnio we francuskiej prasie, dlaczego Tignes zdecydowało się na tak śmiały krok, mer popuścił wodze fantazji: „Chciałbym, żeby moje miasto wytyczało nowe szlaki w turystyce sportowej” – deklarował. A przekładając to na mniej górnolotne cele: chodzi o to, żeby ośrodek był otwarty dla narciarzy przez 365 dni w roku.

Warto wiedzieć, że Tignes – położone na wysokości około 2000 m n.p.m. – już jest jedną z niewielu stacji narciarskich w Alpach, w której narciarze mogą poszusować nawet w środku lata na lodowcu Grande Motte. Problem w tym, że z powodu wzrostu temperatur w Europie, m.in. także w Alpach, ów lodowiec, jak wiele innych, szybko się kurczy, a długość wytyczonych na nim tras narciarskich zmniejszyła się w minionej dekadzie o jedną trzecią. Francuzi uznali więc, że skoro przyroda przestaje z nimi współpracować, nie należy się na nią oglądać, lecz znaleźć sposób na ściągnięcie narciarzy do wioski nawet w środku lata. Ba, nie tylko narciarzy – u podstawy nartostrady ma bowiem powstać basen generujący trzymetrowe fale, na których mogliby śmigać, także przez okrągły rok, miłośnicy surfingu. Zarówno narciarzy, jak i surferów karmiłyby restauracja i bar, zakupy robiliby w centrum handlowym, a nocleg znaleźliby w wiosce hotelowej Club Med, dysponującej 1050 łóżkami. Wszystko to ma zostać zbudowane w najbliższych latach. Cały kompleks o nazwie Ski-Line ma kosztować ok. 60 mln euro i – jak powiada mer – będzie ekologiczny, co m.in. oznacza, że prąd popłynie z pobliskiej elektrowni wodnej, a latem także z ogniw słonecznych.

Zima w kleszczach jesieni i wiosny

Nie tylko w Tignes klimat przestaje sprzyjać narciarzom. Właściwie dzieje się tak w całych Alpach: śnieg pojawia się coraz później jesienią i znika coraz wcześniej wiosną. Dla wielu ośrodków to dramat. Śnieg jest dla nich jak piasek dla miasteczek plażowych – nadaje ekonomiczny sens ich istnieniu. Tymczasem wieści nie są dobre.

W 2005 r. francuska organizacja pozarządowa Centre de Recherches sur les Écosystèmes d’Altitude (CREA) rozmieściła wokół masywu Mont Blanc, położonego kilkadziesiąt kilometrów na północ od Tignes, ponad 70 czujników monitorujących warunki meteorologiczne. Zainstalowana na poziomie gruntu aparatura odnotowuje m.in. moment pojawienia się i zniknięcia trwałej (utrzymującej się dłużej niż 3 dni) pokrywy śniegowej na różnych wysokościach. – Trzynaście lat pomiarów to za mało na ostateczne konkluzje, ale z już zebranych danych wynika, że np. na wysokości 2300 m n.p.m. liczba dni z pokrywą śniegową skurczyła się o 23 w ciągu ostatnich trzech dekad. To są dane z całej północnej części Alp francuskich.

Główną przyczyną jest szybki wzrost temperatur wiosennych oraz nie tak szybki, ale też wyraźny wzrost temperatur jesiennych – informuje Irene Alvarez, od początku kierująca projektem „CREA Mont-Blanc”, prowadzonym wspólnie z Météo-France (francuski odpowiednik naszego IMGW).

O konkluzje, przed którymi tak wzbraniała się Alvarez, pokusili się natomiast szwajcarscy naukowcy. Geoffrey Klein i Martine Rebetez (oboje z Université de Neuchâtel) wraz ze współpracownikami zajęli się szwajcarskim kawałkiem Alp. Zebrali dane z jedenastu stacji meteorologicznych położonych na wysokości od 1139 do 2540 m n.p.m., a analizą objęli okres od 1970 do 2015 r. Prawie pół wieku to z pewnością wystarczająco długo, aby wyłowić trwalsze trendy. A te, jak się okazało, są bardzo konsekwentne we wszystkich lokalizacjach – od najniższych do najwyższych. – Dziś śnieg pojawia się w szwajcarskich Alpach średnio o 12 dni później niż w 1970 r., a znika średnio o 25 dni wcześniej. Leży zatem aż o 37 dni krócej – mówi Martine Rebetez. Poza tym jest go też mniej. Grubość białej pokrywy zmniejszyła się o jedną czwartą!

Jednak dla Rebetez największym zaskoczeniem było to, że mniej więcej od dekady śniegu zaczyna ubywać szybko również w wyższych partiach gór. Do niedawna wśród badaczy panowało przekonanie, że nawet jeśli niżej – do wysokości około 1500 m n.p.m. – ciepłe i długie jesienie, a przede wszystkim wcześnie przychodzące wiosny szybko rozprawią się ze śniegiem, to zima skutecznie obroni się przed ociepleniem klimatu w swoich wyżej położonych bastionach, gdzie temperatury są przecież niższe. Tymczasem okazuje się, że także tam sezon zaczyna się skracać. Zarazem wzrosło ryzyko nagłych, krótkotrwałych, lecz bardzo intensywnych śnieżyc. – To także następstwo generalnego wzrostu temperatur w Europie. Nad Alpami zjawiają się częściej bardzo wilgotne niże atmosferyczne. Na nizinach przynoszą one deszcz, ale w górach spada wtedy mnóstwo śniegu – mówi Rebetez.

Taki właśnie niż atmosferyczny zasypał zachodnią część alpejskiego łuku w pierwszej połowie stycznia tego roku. W Alpach Graickich na południe od Tignes w ciągu 36 godzin spadło 1,5 m śniegu, który natychmiast zaczął się osuwać pod postacią olbrzymich lawin, zagrażających miejscowościom w dolinach. Aby dotrzeć do turystów uwięzionych w miasteczkach Bessans i Bonneval-sur-Arc, trzeba było wykopać w śniegu tunele o wysokości 7 m. Niemal metr śniegu spadł w słynnym szwajcarskim kurorcie Zermatt, leżącym u podnóża równie słynnego Matterhornu. Kilkanaście tysięcy turystów było odciętych od świata przez dwie doby. Zamknięto wszystkie trasy narciarskie, szlaki piesze i drogi. – Zarazem, gdy spojrzymy na trend wieloletni, zobaczymy, że w tym samym Zermatt, położonym na wysokości 1600 m n.p.m., czas zalegania pokrywy śniegu stale się skraca, co jest konsekwencją systematycznego wzrostu średnich rocznych temperatur – mówi Rebetez.

Co tam Zermatt. Ciepło wnika nawet w ściany górującego nad kurortem Matterhornu, imponującej piramidy wznoszącej się na wysokość 4478 m n.p.m. i uchodzącej za jeden z najpiękniejszych szczytów świata. Od ośmiu lat naukowcy z czterech szwajcarskich uczelni – uniwersytetów w Zurychu i Bazylei, renomowanego Eidgenössische Technische Hochschule Zürich oraz École polytechnique fédérale w Lozannie – monitorują tempo… rozsypywania się tej góry. Czynią to za pomocą sieci czujników i nadajników radiowych umocowanych w miejscach, gdzie skały są wyjątkowo kruche. – Dla wyższych partii Alp nadchodzą ciężkie czasy. Ciepło coraz silniej i na różne sposoby dobiera się do wierzchniej warstwy skał. Po pierwsze, wycofujące się lodowce odsłaniają nagie ściany skalne, które natychmiast są atakowane przez wodę i wiatr. Po drugie, z wyższych partii gór znika wieloletni lód, który do tej pory scalał drobiny skalne. Woda w skałach coraz częściej rozmarza i zamarza w ciągu roku, rozsadzając je od wewnątrz i inicjując powstawanie szczelin, w które wnika woda deszczowa – mówi Andreas Vieli, geomorfolog z Universität Zürich, jeden z liderów projektu noszącego nazwę „PermaSense”. Badacze zaczęli od Matterhornu, ale potem rozszerzyli obserwacje na masyw Jungfrau (4158 m n.p.m.) w Alpach Berneńskich oraz na francuską granitową iglicę Aiguille du Midi (3842 m n.p.m.) w masywie Mont Blanc. Wszędzie dostrzegli to samo. – Wieloletni lód rejteruje z wielu grani i stoków leżących na wysokości 2500–3500 m n.p.m. Nadal mocno trzyma się tylko powyżej 3500 m n.p.m., gdzie temperatury też trochę wzrosły, ale wciąż są bardzo niskie – mówi Vieli.

Jego zespół próbuje teraz ustalić, czy to dobrze dla wiecznej zmarzliny spajającej skałę, że pokrywa śniegowa zalega na zboczach coraz krócej. Sprawa nie jest jasna. Z jednej strony brak białej gęstej kołdry śniegu może ułatwiać mrozowi wnikanie w grunt, z drugiej – nic nie chroni skały przed inwazją wiosennego ciepła (obserwacje te nie dotyczą oczywiście najbardziej stromych stoków, gdzie śnieg nie ma szans się utrzymać). Jedno jest pewne: skracanie się sezonu śniegowego w górach to zła wieść nie tylko dla ośrodków narciarskich. – W południowej części Alp może to prowadzić do niedoborów wody pod koniec lata i na początku jesieni, kiedy opadów deszczu jest zwykle najmniej. Przez pierwszą część sezonu ciepłego górskie potoki karmią się wodą ze śniegu topniejącego wysoko w górach. Im jest go mniej na wiosnę, tym na krócej wystarcza go latem. Tymczasem według niektórych scenariuszy również w Alpach, szczególnie włoskich, letnie susze mogą stać się normą. Za kilka dekad może więc się zdarzyć, że latem, po wielu bezdeszczowych i zarazem gorących tygodniach alpejskie potoki, odcięte od śniegu, zaczną nawet wysychać – mówi Rebetez.

Przyszłość bez bieli

Czy realna jest ta wizja? Co niesie przyszłość? Nie minął kwartał od opublikowania wyników badań jej grupy w czasopiśmie „Climatic Change”, a inny zespół szwajcarskich naukowców przedstawił – tym razem na łamach czasopisma „The Cryosphere” – scenariusze śniegowe dla Alp do końca XXI w. Grupa, którą kierował Christoph Marty z Institut für Schnee- und Lawinenforschung (Instytutu Badań nad Śniegiem i Lawinami) w Davos, ogłosiła, że jeśli temperatury w Europie Zachodniej będą się podnosiły w dotychczasowym tempie, to pokrywa śniegu w Alpach praktycznie zniknie poniżej 1200 m n.p.m., bo nawet w środku zimy będzie tam zwykle padał deszcz. Zauważmy, że poniżej tej wysokości jest położona jedna czwarta alpejskich ośrodków narciarskich.

A wyżej? Tam pokrywa śniegu skurczy się o 50– 70%, im niżej, tym mocniej – twierdzą badacze. Z symulacji komputerowych wynika na przykład, że na wysokości 1500 m n.p.m. śnieg pokryje szwajcarskie góry mniej więcej pół miesiąca później niż obecnie, a zniknie z nich o miesiąc wcześniej niż teraz. Sezon narciarski skurczy się do najwyżej dziesięciu tygodni. – Straty będą mniejsze, jeśli temperatura globalna podniesie się do końca wieku najwyżej o 2°C w porównaniu z epoką przedprzemysłową – mówi Marty. Tyle że szansa na to wynosi około 5%. Tak oszacował niedawno zespół badaczy pod kierunkiem Adriana Raftery’ego z University of Washington w Seattle (praca ukazała się w „Nature Climate Change”). Najbardziej prawdopodobny scenariusz, według tych naukowców, to wzrost temperatur globalnych o 2–4,9°C. – W takim przypadku alpejskie zimy staną się mało śnieżne. Nawet jeśli w tym okresie opady atmosferyczne wzrosną, to w górach spadał będzie głównie deszcz. Zimowa granica trwałej pokrywy śniegowej podniesie się o 600–800 m – prognozuje Marty.

Co ciekawe, obserwacje z Alp są zgodne z danymi zebranymi dla całej półkuli północnej przez ośrodek Global Snow Lab, afiliowany przy amerykańskiej uczelni Rutgers University. Z analiz pracujących tam badaczy wynika, że obszar lądów przykryty śniegiem pod koniec kalendarzowej zimy skurczył się między 1967 a 2015 r. o ponad 10% – z 32 mln km² do 28,5 mln km². Zjawisko to dotyczy również Europy. Zima rejteruje przed wiosną niemal na całym kontynencie, a czyni to nawet szybciej niż na całej półkuli północnej. Czas zalegania pokrywy śniegowej skrócił się o jakieś 13%. Kołdra ta jest też znacznie cieńsza; w porównaniu z latami 80. XX w. aż o jedną trzecią. Równocześnie występują spore wahania pomiędzy zimami, a także wewnątrz sezonu – z miesiąca na miesiąc czy z tygodnia na tydzień. Jest to szczególnie widoczne w Europie Północnej i Wschodniej. – W jednym tygodniu możemy mieć obfite opady śniegu, a w następnym wszystko zostanie zmyte przez obfite opady deszczu. W przyszłości wraz ze wzrostem zimowych temperatur zapewne zwiększy się suma opadów atmosferycznych, ale coraz częściej – zamiast sypać – będzie lało. Wszystko to nie wyklucza oczywiście sporadycznych ataków śnieżnych zim. Najgwałtowniejsze śnieżyce występują nie tam, gdzie jest najzimniej, ale tam, gdzie temperatury ujemne są bliskie zera, ponieważ wtedy w powietrzu mieści się więcej wilgoci – mówi Jouni Räisänen, ekspert od modelowania klimatu z Uniwersytetu Helsińskiego, autor zeszłorocznej publikacji na temat przyszłości klimatu w krajach nadbałtyckich zamieszczonej w „Oxford Research Encyclopedia of Climate Science”.

Norweski czarny sen

W tej sytuacji trudno się dziwić, że nawet zakochani w nartach Norwegowie, którzy dziś jedną trzecią opadów atmosferycznych otrzymują pod postacią śniegu, zaczynają się zastanawiać na środkami zaradczymi na wypadek niedostatku białego puchu. W listopadzie 2017 r. zorganizowali w Trondheim sympozjum z udziałem europejskich naukowców i firm zainteresowanych rozwijaniem badań nad opracowaniem metody produkcji sztucznego śniegu „przyjaznego dla środowiska”. Ku ich zaskoczeniu chętnych do przyjazdu na konferencję było trzykrotnie więcej, niż przewidywali. Sympozjum zorganizowano za pieniądze z grantu, który w styczniu zeszłego roku dostał od rządu Norges Skiforbund (Norweska Federacja Narciarska) do spółki z dwiema placówkami naukowymi: Norges teknisk-naturvitenskapelige universite (Norweskim Uniwersytetem Nauki i Technologii) oraz instytutem Stiftelsen for industriell og teknisk forskning (SINTEF). Grant w wysokości 2,3 mln koron przyznano na projekt badawczy o nazwie „Śnieg dla przyszłości”. Pierwsze efekty działań naukowców zostaną zaprezentowane w 2023 r. podczas narciarskich mistrzostw świata, które mają się odbyć właśnie w Trondheim.

– Obecne systemy produkcji sztucznego śniegu są świetne, ale zbyt energochłonne. Trzeba pomyśleć o czymś bardziej ekologicznym i mniej kosztownym, co można by zastosować na masową skalę nawet tam, gdzie śniegu zwykle nie ma – mówi Ingrid Claussen, badaczka z SINTEF. Jeden z pomysłów to opracowanie pomp ciepła, które równocześnie wytwarzałyby sztuczny śnieg i generowały ciepło służące do ogrzewania budynku. W Trondheim ma powstać specjalne centrum naukowe zajmujące się wyłącznie nowymi technologiami wytwarzania śniegu. Jego utworzeniem są zainteresowane nawet firmy oferujące urządzenia do przemysłowej produkcji lodu służącego do mrożenia ryb. – Ten projekt to dla nas świetna okazja do rozszerzenia działalności. Nie mieliśmy pojęcia, że popyt na sztuczny śnieg jest w tej chwili tak olbrzymi na świecie – entuzjazmował się przedstawiciel jednej z takich firm.

Uważa się, że pierwszym naukowcem, który wytworzył sztuczny śnieg, był w 1936 r. japoński fizyk Ukichiro Nakaya z Uniwersytetu Hokkaido. W swoim laboratorium „hodował” płatki kondensujące na sierści szczurów. Pierwsza maszyna do wytwarzania śniegu powstała dekadę później w Kanadzie, a opatentowana została w USA w latach 50. XX w. Produkowała śnieg ze schłodzonej wody i sprężonego powietrza. Aby przyspieszyć powstawanie płatków, zaczęto dodawać początkowo sadzę, potem jodek srebra jako jądra kondensacji (dziś dodaje się zmodyfikowane bakterie Pseudomonas syringae). Wytwornice śniegu zrobiły olbrzymią karierę. Obecnie znajdziemy je w każdym ośrodku narciarskim na świecie. Mają jednak pewne ograniczenie – niemal wszystkie pracują tylko w ujemnych temperaturach. Wyjątkiem są takie urządzenia jak Snowfactory włoskiej firmy TechnoAlpin, które może wytworzyć śnieg teoretycznie w każdej temperaturze, a więc nawet w tropikach (tylko po co, skoro zaraz zniknie?). Płatki powstają w zamkniętych pojemnikach, a następnie wystrzeliwane są na zewnątrz. Urządzenie zużywa jednak gigantyczne ilości energii.

Gdy śniegowa bieda przyciśnie, można też chwytać się innych pomysłów. Na przykład transportować śnieg helikopterami z wyższych partii gór. Tak zrobiono w styczniu 2016 r. w jednym z ośrodków narciarskich w Austrii, kiedy nagła odwilż zmyła białą kołdrę ze stoków. Kilkanaście tysięcy ludzi czekało na śnieg jak na mannę z nieba. Austriacy też się boją, że kiedyś im tej manny zabraknie. Dlatego z nadzieją patrzą na takie inicjatywy jak „chmura śniegowa”, wymyślona przez Michaela Bachera i jego współpracowników z Technische Universität Wien. Owa „chmura” jest w rzeczywistości strukturą o wysokości około 4 m, wykonaną z polietylenu rozpiętego na aluminiowym stelażu. Do środka najpierw wtłacza się krople wody, które ulegają przechłodzeniu, lecz nie zamarzają, a następnie dodaje się maleńkie kryształki lodu jako jądra kondensacji. W ten sposób, niczym w prawdziwej chmurze, dochodzi do powstania znacznych ilości bardzo lekkiego śniegu. W praktyce rzecz nie jest jednak taka prosta, a testy prowadzone w ramach projektu badawczego „Neuschnee” trwają już osiem lat. Efekt jest jednak obiecujący. – Z 1 m³ wody uzyskujemy 15 m³ śniegowego puchu. Zwykła armatka wodna wytwarza z takiej ilości wody tylko 2 m³ śniegu – chwali się Bacher. Uważa on, że dzięki temu i podobnym wynalazkom (Norwegowie już się zainteresowali jego pomysłem) również w przyszłości narciarze nie będą się musieli martwić, jak znaleźć śnieg. To śnieg znajdzie ich. Będzie co prawda sztuczny, za to wytwarzany coraz bardziej efektywnymi, a więc i tańszymi metodami, co jeszcze zwiększy jego popularność. – Jednak na dłuższą metę natury nie da się zastąpić, przynajmniej na większą skalę. Gdy temperatury wzrosną, naśnieżanie nic nie da, bo wszystko zaraz spłynie. Dlatego ocieplenie klimatu to fatalna wieść dla miejscowości żyjących z narciarstwa. W Alpach straty będziemy liczyli w miliardach euro rocznie – mówi Martine Rebetez.

Andrzej Hołdys
dziennikarz popularyzujący nauki o Ziemi, współpracownik „Wiedzy i Życia”