Kaip Baltijos jūros pakrantė reagavo į galingiausias XX a. audras ir ką jų palikti pėdsakai gali atskleisti apie ateities grėsmes? Atsakymų į šiuos klausimus ieško Jungtinių Amerikos Valstijų mokslininkai ir Vilniaus universiteto Chemijos ir geomokslų profesorius Donatas Pupienis. Šių metų liepos viduryje Baltijos jūros pakrantės ruože tarp Šventosios ir Nidos gyvenvietės Latvijoje jie atliko išsamius geofizinius, geologinius ir morfometrinius tyrimus, siekdami nustatyti, ar pakrantės nuosėdose išliko XX a. uraganinių audrų pėdsakų. Tyrimuose dalyvavo Diukeno universiteto profesorius Philipas Reederis, Viskonsino universiteto Eau Claire profesorius Harry Jol, geoerdvinių technologijų koordinatorius Martinas Goettlas, studentai Brockas Johnsonas, Gracie Sime, Megan Doles, Grace Schmidt bei Gavinas Comiskey kartu su profesoriumi D. Pupieniu.
Naudodami georadarą (angl. Ground Penetrating Radar, GPR) – geofizikinį prietaisą, skirtą neinvaziniams žemės gelmių tyrimams, – su 100 ir 500 MHz dažnio antenomis bei gręždami seklius, 1–2,5 m gylio gręžinius, mokslininkai siekė aptikti XX a. uraganinių audrų pėdsakus. Ieškota nuosėdų sluoksnių, galėjusių susidaryti po 1967 m. spalio 18 d., 1993 m. sausio 14 d. ir 1999 m. gruodžio 5 d. Baltijos jūros pakrantę talžiusių audrų. Tokios nuosėdos galėjo susikaupti audrų vandeniui prasiveržus per prieškopės pralaužas.
Rašytiniuose šaltiniuose nurodoma, kad per uraganines audras Lietuvos ir Latvijos pakrančių gyventojai bei žvejai patyrė didelių nuostolių: buvo nuplauta pastatų, sugriautas tiltas ir šliuzai, nepataisomai apgadinta laivų. Per 1967 m. audrą Papės ežeras susijungė su Baltijos jūra. Šiaurinėje Šventosios dalyje, ties susidariusia pralauža, buvo nuplautas maždaug 50 m nuo kranto stovėjęs namas. Per 1993 m. audrą vanduo apsėmė sodybas, o kai kuriose vietose vandens lygis siekė apie vieną metrą.
Viskonsino universiteto studentai vykdo geofizinius tyrimus. Prof. Donato Pupienio nuotr.
Kodėl pasirinktos būtent 1967, 1993 ir 1999 m. audros?
Šios audros pasirinktos neatsitiktinai. Viena vertus, jos buvo vienos stipriausių ir didžiausią poveikį Lietuvos bei Latvijos pakrantėms padariusių XX a. audrų. Kita vertus, yra žinoma, kad jų metu jūros vanduo pralaužė prieškopę ar ją net nuplovė. Šių ekstremalių reiškinių palikti pėdsakai gali būti išlikę pakrantės nuosėdose, todėl jos pasirinktos išsamesniems tyrimams.
Galingiausia audra siautė 1967 m. spalio 18 d. Pietvakarių vėjo greitis siekė 34–40 m/s, o gūsiai – iki 50 m/s. Jūros lygis pakilo iki tuo metu neregėtos 185 cm atžymos nuo daugiamečio nulio. Audra smarkiai ardė krantus, užliejo pakrantės teritorijas ir suformavo prieškopės pralaužas.
Audra „Verena“ Baltijos jūros pakrantę pasiekė 1993 m. sausio 14 d. Pietvakarių vėjo greitis siekė apie 20 m/s, o jūros lygis pakilo iki 115 cm.
1999 m. gruodžio 4 d. Lietuvos krantą smogė „Anatolijaus“ vardu pavadinta ekstremali audra. Jos metu vyravo pietvakarių ir vakarų–pietvakarių krypčių vėjai, kurių gūsiai siekė 40,5 m/s. Jūros lygis pakilo iki 165 cm atžymos. Didžiausi išplautų sąnašų kiekiai Lietuvos jūros krante užfiksuoti būtent po dviejų stipriausių XX a. audrų – 1967 m. spalio 18 d. ir 1999 m. gruodžio 4 d.
Pirminiai rezultatai atskleidė naują hipotezę
Pirminiai tyrimų rezultatai atskleidė, kad tirtame pakrantės ruože, 2–2,5 m gylyje slūgso durpių sluoksnis, užklotas eolinėmis smėlio nuogulomis. Ar šiame ruože išliko audrų suformuotų nuosėdų sluoksnių, bus galima nustatyti atlikus išsamius laboratorinius nuogulų granuliometrinės sudėties ir sunkiųjų mineralų tyrimus.
Preliminarus jūros kranto skersinio profilio vaizdas ties šiaurine Šventosios gyvenvietės dalimi buvo gautas naudojant 500 MHz dažnio georadaro anteną. Šis tyrimo metodas leidžia pažvelgti į prieškopės vidinę sandarą iki maždaug 3,5 metro gylio.
Georadaro vaizde matyti, kaip laikui bėgant formavosi ir keitėsi prieškopė. Ji augo aukštyn, vėjui pustant ir kaupiantis smėliui, taip pat palaipsniui plėtėsi jūros kryptimi. Kartu galima atpažinti ir bangų ardomosios veiklos paliktus sluoksnius. Dešinėje profilio dalyje georadaro signalas susilpnėja, nes jį slopina sūrus Baltijos jūros vanduo.
Kairėje profilio dalyje, maždaug 0–12 metrų atkarpoje, matyti apie vieno metro storio sausumos kryptimi pasvirę sluoksniai. Jie galėjo susidaryti kopoms slenkant į sausumos pusę, tačiau jų formavimuisi įtakos galėjo turėti ir jūros vandens lygio svyravimai. Tyrimo metu iškelta nauja ir ypač įdomi hipotezė, kad šie sluoksniai gali būti senovinės barjerinės nerijos dalis.
Maždaug 0–22 metrų profilio atkarpoje, apie 1,5 metro gylyje, taip pat aptikti durpių sluoksniai. Jų amžius siejamas su Litorinos jūros laikotarpiu – maždaug 3320–2420 metais prieš Kristų.
Preliminarus 500 MHz georadaro profilio vaizdas ties šiaurine Šventosios gyvenvietės dalimi. Jame matoma prieškopės stratigrafija iki 3,5 m gylio, tačiau pateikiami dar neapdoroti („žali“) tyrimų duomenys.
Kodėl šis tyrimas svarbus šiandien?
Uraganinių audrų tyrimai padeda suprasti, kaip Baltijos jūros pakrantė praeityje reagavo į ekstremalius gamtos reiškinius. Nustačius audrų paliktų nuosėdų sluoksnių paplitimą, galima įvertinti buvusių užliejimų mastą, nustatyti vandens prasiveržimo vietas ir išskirti pažeidžiamiausius pakrantės ruožus.
Ateityje šios žinios galėtų būti naudojamos sudarant jūros patvankų ir audrų rizikos žemėlapius, planuojant teritorijų ir infrastruktūros plėtrą, parenkant krantotvarkos bei civilinės saugos priemones ir tikslinant ekstremalių reiškinių prognozavimo modelius. Tai ypač svarbu kylant jūros lygiui, nes net ir panašaus stiprumo audros gali sukelti didesnius pakrančių užliejimus, krantų ardymą ir žalą infrastruktūrai.
Aptikti XX a. uraganinių audrų suformuoti nuosėdų sluoksniai suteiktų naujų žinių apie praeityje užlietas teritorijas. Tyrimų rezultatai taip pat padėtų prognozuoti ir išskirti potencialiai pavojingas Baltijos jūros žemų pakrančių teritorijas, kurioms XXI a. gali kelti grėsmę dažnėjančios ir stiprėjančios audros.
Ilgametis JAV ir Lietuvos mokslinis bendradarbiavimas
VU Chemijos ir geomokslų fakulteto profesoriaus D. Pupienio ir Viskonsino universiteto Eau Claire profesoriaus H. M. Jolo bendradarbiavimas užsimezgė 2017 m. Vilniuje. Apie VU mokslininkų atliekamus Baltijos jūros pakrančių tyrimus H. M. Jolas sužinojo iš Templio universiteto docento Ilya Buynevich.
Mokslininkus subūrė bendras siekis išsamiau pažinti Lietuvos ir Latvijos Baltijos jūros pakrančių prieškopių ir Didžiųjų Kuršių nerijos kopų sandarą, raidą ir kaitą. Nuo 2017 m. vykdomų bendrų tyrimų metu renkami didelės skiriamosios gebos geofiziniai, topografiniai ir sedimentologiniai duomenys.
Tai ilgalaikė JAV ir Lietuvos mokslinio bendradarbiavimo iniciatyva. Į tyrimus įtraukiami Viskonsino universiteto Eau Claire ir Vilniaus universiteto studentai. Jie dalyvauja lauko darbuose, analizuoja surinktus duomenis ir prisideda prie tyrimų rezultatų pristatymo. Bendradarbiavimą planuojama tęsti ir kitais metais.
Tyrimai vykdomi įgyvendinant projektą „Holokausto vietų ir pakrančių aplinkos požeminės sandaros tyrimai: Latvijoje ir Lietuvoje“ (angl. Subsurface Imaging of Holocaust Sites and Coastal Environments: Latvia and Lithuania).
Projektas finansuojamas Viskonsino universiteto Eau Claire studentų programos „Blugold Commitment“ lėšomis, skirtomis pagal Studentų ir dėstytojų tarptautinių stipendininkų mokslinių tyrimų, visuomeninės veiklos ir kūrybinės veiklos programą (angl. Student-Faculty International Fellows Program for Research, Service, and Creative Activity). Projektą taip pat remia L. E. Phillipsų šeimos fondas, Jeffas Liddicoatas ir anoniminiai bendruomenės rėmėjai.
Kas laukia toliau?
Tolesniame etape bus apdorojami, analizuojami ir interpretuojami surinkti duomenys. Georadaru gauti vaizdai bus susieti su vietine topografija, analizuojami ankstesnių metų kranto morfometriniai matavimai, atliekami nuogulų granuliometrinės sudėties ir sunkiųjų mineralų tyrimai.
Sugretinus geofizinius, geologinius ir morfometrinius duomenis, bus siekiama nustatyti, ar pakrantės nuosėdose išliko konkrečių XX a. uraganinių audrų pėdsakų, ir įvertinti buvusių užliejimų mastą.
Pirminius rezultatus numatoma pristatyti artimiausioje JAV vyksiančioje Amerikos geologijos draugijos konferencijoje. Galutinės išvados bus pateiktos užbaigus laboratorinius tyrimus ir išanalizavus visus surinktus duomenis.