Rezultate

Activitățile din cadrul proiectului FrozenCORE s-au desfășurat cu bine deși au existat numeroase provocări legate în principal de pandemia de covid-19 care a cauzat întârzierea livrării unor echipamente, contractarea proiectului mai târziu cu 3 luni (1 septembrie 2020 față de iunie 2020) ceea ce a afectat sezonul de activități de teren din anul 2020 precum și întâlnirea unor situații neprevăzute care a necesitat găsirea unor soluții alternative pentru îndeplinirea obiectivelor.

În cadrul proiectului au fost desfășurate 16 deplsări din care 11 la Detunata Goală (comuna Bucium, județul Alba) acolo unde este principalul sit de studiu, două deplasări la Cluj-Napoca pentru efectuarea analizelor dendrocronologice, două deplasări în Munții Buila Vânturarița și Munții Parâng pentru investigații asupra  altor grohotișuri cu potențial de a adăposti permafrost de altitudine joasă și două la Rânca (județul Gorj) și Sinaia (județul Prahova) pentru diseminarea rezultatelor la simpozioane științifice. Participarea la Conferințe internaționale (European Geoscience Union General Assembly 2021 și 2022) a fost posibilă doar online având în vedere pandemia.

Au fost achiziționate următoarele echipamente și servicii: senzori de temperatură, servicii de sondare geofizică, anemometru ultrasonic, sistem de monitorizare termică foraj, servicii de foraj cu carotaj, echipament de teren, scut de protecție radiație solară, ladă frigorifică stocare probe și servicii instalare senzori foraj.

În cadrul proiectului s-a reușit pentru prima dată monitorizarea cu anemometru ultrasonic a vitezei și direcției curentului de aer care intră/iese din grohotișurile afectate de efectul de șemineu. Monitorizarea la rezoluție extrem de mare (scanare la fiecare 5 secunde și înregistrarea unei medii la fiecare 30 de secunde) a făcut posibilă analiza în premieră a variațiilor de viteză și direcție a curentului de aer în raport cu temperatura aerului atmosferic și anotimpul. Moniorizarea circulației subterane a aerului a fost afectată de numeroase întreruperi ale funcționării anemometrului însă la momentul încheierii proiectului avem date măsurate pe o perioadă cumulată de aproximativ 12 luni într-un tinerval de timp de aproape 2 ani acoperind primăvara, vara, parțial toamna și parțial iarna. Senzorul a fost montat la o gaură din zona șanțului (zona cea mai rece a grohotișului) acolo unde în timpul iernii găurile verticale erau încă deschise în ciuda prezenței stratului de zăpadă în jur. Astfel, am reușit cu succes să surprindem absorbția de aer rece iarna și ieșirea aerului rece vara. Datele înregistrate în februarie – mai 2021 au fost analizate iar rezultatele au fost prezentate la European Geoscience Union General Assembly (prezentare orală scurtă online) precum și la Simpozionul Național de Geomorfologie, prezentare orală de tip key-note (în plen, 30 de minute) din anul 2021.

Informațiile prezentate oferă o cu totul altă perspectivă a modului în care se desfășoară circulația de șemineu atât la nivel de noutate cât și la nivel de detaliere ceea ce va înlesni procesul de publicare într-o revistă bine cotată precum Permafrost and Periglacial Processes sau Cold Regions Science and Technology. Însă pentru finalizarea analizei este necesară prelucrarea datelor de vară, toamnă (2022) și obținerea datelor de iarnă (2022-2023) pentru a acoperi toate anotimpurile.

 

Dronele cu fotografiere în culori naturale și infraroșu termal precum și camera termică s-au dovedit instrumente extrem de utile în evidențierea și înțelegerea circuitelor circulației de șemineu. Acest lucru a fost descoperit în noiembrie 2020 când evacuarea de aer cald a determinat topirea rapidă a zăpezii proaspăt așternute în noaptea de dinainte. Prin această metodă a fost evidențiat un pattern de distribuție a zonelor de evacuare a aerului cald cu totul necunoscut în literatura de specialitate. Modelul clasic (e.g. Lambiel, 2006) indica existența unor fâșii de topire distribuite în partea superioară a trenelor de grohotiș paralel cu curbele de nivel în timp ce descoperirile noastre au indicat existența unor arii triunghiulare sau dreptunghiulare orientate cu vârful în jos în lungul pantei care corespund cu conuri de grohotiș ieșite în relief sau cu linii de contact între conuri de grohotiș vecine. Temperaturile din cadrul acestora sunt cu aproape 3°C mai calde decât arealul dimprejur în noiembrie 2022.

 

Forajul cu carotaj s-a executat cu succes în iunie 2021, gheața a fost prelevată în stare solidă iar carotele cu gheață stocate în mediu controlat rece. Aceasta este prima cercetare prin metode directe a permafrostului din România și din jumătatea estică a Europei, astfel de foraje existând doar în țările dezvoltate precum Norvegia, Elveția, Austria, Italia și Spania. În perioada ulterioară executării forajului a fost realizată tăierea și descrierea carotelor precum și prelevarea de probe pentru analize. Rezultatele obținute au fost diseminate prin prezentări orale la European Geoscience Union General Assembly, ediția 2022, la Simpozionul Național de Geomorfologie, ediția 2022 de la Sinaia tot prin prezentare orală și la 5th Conference on Regional Climate and Environment Dynamics Climate and Environmental Changes in Central-Eastern Europe, Past, Present and Future, ediția 2022. Rezultatele au fost foarte bine primite în comunitatea științifică. Introducerea mănunchiului de cabluri pentru monitorizarea temperaturii în adâncime s-a realizat în octombrie 2021, iar adâncimile la care au fost montați senzorii sunt: 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 2, 3, 3.5, 4, 5, 6, 7, 7.5, 8, 9, 10, 11, 13, 15 m. Temperaturile măsurate în subteran au indicat existența a 5 orizonturi cu comportamente termice diferite dintre care un orizont subțire la 7 m adâncime înghețat pentru aproape tot anul cu excepția a două după amiezi ale lunii august.

Având în vedere că nu au fost găsite resturi organice în carotă, s-a renunțat la datarea cu 14C. În schimb, au fost prelevate probe de gheață de la adâncimi cuprinse între 315 și 880 cm și au fost supuse analizelor izotopice în cadrul Laboratorului de Izotopi Stabili al Universității Ștefan cel Mare.

Prin studierea literaturii de specialitate (articole științifice și teze de doctorat disponibile online) am reușit să identificăm și să selectăm 24 de grohotișuri afectate de efectul de șemineu din Elveția, Cehia, Austria, Japonia și Germania. Pentru fiecare s-au extras informații legate de litologie, morfologia depozitului caracteristici climatice, geofizice și informații despre probabilitatea existenței permafrostului. Pentru aceste situri s-au determinat caracteristicile morfometrice pe baza măsurătorilor în GIS folosind modele digitale ale terenului disponibile gratuit pe Internet (Aster GDEM).

Pentru investigarea caracteristicilor acestora, am prelucrat datele topografice, granulometrice și dendrocronlogice măsurate/prelevate in situ de la 6 grohotișuri din Elveția (2-Creux du Van, Finges), Cehia (3-Stredehori, Klic și Kamenna Hura) și Austria (1-Toteisboden) în perioada 2015-2017. În România am cercetat alte 7 situri din Munții Parâng (3), Buila Vânturarița (3) și Munții Iezer (1) grohotișuri care ar putea avea permafrost de altitudine joasă sau medie.

Pentru investigarea impactului schimbărilor climatice asupra lățimii inelelor de creștere ale copacilor pitici din grohotișurile reci, am prelucrat carotele extrase din 15 copaci pentru situl Creux du Van, 10 copaci pentru situl Finges, 8 copaci pentru situl Kamena Hura, 18 copaci pentru Klic, 36 pentru Toteisboden, 11 pentru Stredehori. Am utilizat date meteorologice de la stația Milesovka (833 m altitudine) pentru siturile din Cehia, Geneva Cointrin (405 m altitudine) pentru siturile din Elveția și Sonnblick (3109 m altitudine) pentru situl din Austria, toate disponibile gratuit pe https://www.ecad.eu/.

 

Rezultatele de mai sus vor fi publicate în două articole ISI Q1:

  1. Răzvan Popescu, Mirela Vasile, Alfred Vespremeanu-Stroe, Aurel Perșoiu, (în lucru). Internal structure of an overcooled low altitude – mid latitude talus slope-rock glacier system investigated by geophysical survey, borehole drilling and thermal monitoring (Detunata Goală, Apuseni Mountains, Romania). De trimis către reviste Q1 în 2023: Permafrost and Periglacial Processes sau Catena;
  2. Răzvan Popescu, Alfred Vespremeanu-Stroe, Mirela Vasile, Ilie Andrian, (în lucru). Chimney circulation in cold blocky landforms investigated by ultrasonic anemometers, aerial survey and thermal monitoring (Detunata Goală, Apuseni Mountains, Romania). De trimis către reviste Q1 în 2023: Cold Regions Science and Technology sau Permafrost and Periglacial Processes sau Science of the Total Environment.

Capitol de carte:

Răzvan Popescu, Alexandru Onaca, Mirela Vasile, Petru Urdea, Daniela Pascal. 2023. Glacial and periglacial forms and processes across the Romanian Carpathians. In. Eds. Mihai Micu & Florin Tătui, Landforms and Landscapes of Romania, Springer (acceptat spre publicare).

Conferințele științifice:

  1. Popescu, R., Vespremeanu-Stroe, A., Vasile, M., Andrian, I., Calisevici, S., & Niculiță, B. (2021, April). New findings regarding the ground air circulation by chimney effect in low-altitude permafrost susceptible porous screes (Detunata Goală, Romanian Carpathians). European Geoscience Union General Assembly 19-30 Aprilie 2021 (pp. EGU21-7878) (conferință internațională, prezentare orală de tip PICO);
  2. Popescu, R., Vespremeanu-Stroe, A., Vasile, M., Andrian, I., Calisevici, S., & Niculiță, B. (2021, April). Six months of intensive monitoring of ground air circulation by chimney effect at Detunata Goală low altitude permafrost site. Cel de-al 36-lea Simpozion Național de Geomorfologie Geomorphology, One step further, 22-26 septembrie 2021, online, Departamentul de Geografie, Universitatea din Craiova. (conferință națională, prezentare orală key-note);
  3. Popescu, R., Vespremeanu-Stroe, A., Vasile, M., Andrian, I., Calisevici, S., & Niculiță, B. (2021, April). Chimney circulation at Detunata Goală low altitude permafrost site: six months of high resolution ground air current monitoring. 2nd International Conference Geographical Sciences and Future of Earth 12 noiembrie 2021, online, Facultatea de Geografie, Universitatea din București. (Conferință națională, prezentare orală).
  4. Răzvan Popescu, Alfred Vespremeanu-Stroe, Mirela Vasile, Sabina Calisevici, Ilie Andrian. Core drilling in a low altitude permafrost site from temperate regions. Case study: Detunata Goală, Romanian Carpathians. European Geoscience Union General Assembly 23-27 Mai 2022 (pp. EGU22-3193) (conferință internațională, prezentare orală);
  5. Răzvan Popescu, Alfred Vespremeanu-Stroe, Mirela Vasile, Sabina Calisevici, Ilie Andrian. Drilling and coring in Detunata low altitude talus slope, Apuseni Mountains. Cel de-al 37-lea Simpozion Național de Geomorfologie: Geomorphology under modern challenges: uncertainties and perspectives, Sinaia, 15-19 iunie 2022 (prezentare orală);
  6. Răzvan Popescu, Alfred Vespremeanu-Stroe, Mirela Vasile, Sabina Calisevici, Aurel Perșoiu. First borehole drilling for permafrost detection and present climate change impact monitoring in Romania at Detunata Goală overcooled scree, Apuseni Mountains. Conferința Climate and Environmental Changes in Central-Eastern Europe: Past, Present and Future. 24-27 November, 2022, Vatra Dornei, University of Suceava (prezentare orală).