Roman Cieśliński

This article presents the results of a field study conducted in 2022 on groundwater outflows located at the edge of the Kashubian Lake District and the Reda-Łeba Proglacial Stream Valley in northern Poland. The recharge of numerous springs was found to occur from the first aquifer, locally supported by a deeper aquifer connected to the first one near the bowl of Lubowidzkie Lake. Groundwater drainage occurs by gravity. It is relatively abundant for young glacial areas and averages 82 dm³·s⁻¹, making the springs capable of acting as a drinking water reservoir. This assessment is based on major ions and nutrients only; microbiological and trace-organic/metal analyses are required before any drinking-water designation. Spring water is important in the lake’s supply, accounting for 18.0% of the total inflow to the basin. The hydrochemical characteristics of these waters keep the lake in ecological balance. The waters from the springs are characterized by little variation in chemical composition, with the Ca-HCO₃ hydrochemical type. They represent young infiltration waters associated with direct recharge from precipitation (the average age of the water is 60 years). Currently, low nitrate and chloride suggest limited agricultural and urban influence, but phosphate levels and observed human activities warrant caution. Forest management is gradually developing in its catchment, which may result in a reduction of the spring yield and a deterioration of their quality in the future. This may result in a disturbance of the hydrological balance of structures hydraulically connected to spring recharge and to groundwater inflow (river, lake). Although the springs studied are local hydrological phenomena, their functioning and the need for protection are closely linked to global challenges in the field of sustainable development. This primarily concerns the protection of groundwater-dependent ecosystems and, more broadly, water security and increased resilience to climate change.

Obszary torfowiskowe są obiektami w przestrzeni geograficznej, których najważniejszymi funkcjami są retencja wód gruntowych i powierzchniowych, „filtrowanie wód” poprzez wychwytywanie związków azotu i fosforu, oraz regulacja klimatu poprzez akumulowanie węgla w złożach torfu. W związku z tym celem głównym pracy jest określenie zmian warunków hydrologicznych panujących na torfowisku wysokim na przykładzie torfowiska Ciemińskie Błota (zlokalizowane na terenie Słowińskiego Parku Narodowego, po południowej stronie jeziora Łebsko), wynikających z postępującej zmiany klimatu, lokalnych warunków środowiskowych i wzrostu antropopresji, a także przeanalizowanie zmienności składowych obiegu wody w czasie. Prace oparto na badaniach terenowych wykonanych w latach 2018–2021 (pomiar przepływu na dopływach i odpływach z torfowiska, wahań stanów wód podziemnych, uwodnienia torfu), a także kwerendzie materiałów źródłowych (opad atmosferyczny, temperatura powietrza) i pracach kameralnych. W rezultacie ustalono, że na torfowisku Ciemińskie Błota odnotowuje się spadek rocznych sum opadów oraz wzrost temperatury powietrza powodujący wzmożoną ewapotranspirację. W konsekwencji obserwuje się sezonowe zmiany zasobów wody w ciągu roku, które zależne są od okresu wegetacyjnego roślin i klimatycznego bilansu wodnego. Niedobory wody notuje się w okresie lata (przesuszenie torfowiska), z kolei w pozostałej części roku torfowisko jest dobrze nawodnione. Według Znormalizowanego Zróżnicowanego Wskaźnika Wody NDWI na początku marca (przed sezonem wegetacyjnym) największa zawartość wody była notowana jesli jest taki kogucik to ja poproszęw centrum torfowiska, na kopule, zaś podczas trwania okresu wegetacyjnego sytuacja ulegała zmianie, tzn. największa zawartość wody była notowana na terenach sąsiadujących z kopułą, a na samej kopule była najmniejsza. Zmiany zasobów wodnych widoczne są także w układzie sieci hydrograficznej. Długość sieci kanałów i rowów w okresie wilgotnym zmniejsza się pięciokrotnie w stosunku do okresu wilgotnego. Również notuje się duże wahania wód podziemnych. Amplituda roczna w sytuacjach ekstremalnych wynosiła ponad 100 cm, a w roku normalnym ok. 80 cm. Ważnym aspektem stosunków wodnych badanego torfowiska jest również utrata wody poprzez odpływ, który w skali roku wynosi średnio ok. 250000 m3.

Celem głównym pracy była ocena wpływu trzech zbiorników retencyjnych w zlewni miejskiej Potoku Oruńskiego na zmiany cech fizyczno-chemicznych wód rzecznych. Oceniono także rolę zbiorników do akumulowania i odprowadzania ładunku azotu ogólnego i fosforu ogólnego. Prowadzono badania terenowe: pomiar natężenia przepływu, pobór próbek wody do analiz chemicznych, pomiary in situ przewodności elektrolitycznej właściwej i odczynu wody oraz laboratoryjne: oznaczono stężenia jonów – Ca2+, Mg2+, Na+, K+, HCO3−, Cl−, SO42−, NO3−, PO43− oraz azotu ogólnego i fosforu ogólnego. Obliczono ładunki chwilowe azotu ogólnego i fosforu ogólnego, a także wykonano obliczenia statystyczne m.in. korelację rangową Spearmana oraz test Tukeya i przeprowadzono analizę wariancji ANOVA. Miały one, między innymi, na celu obliczenie korelacji pomiędzy stężeniem azotu ogólnego i fosforu ogólnego, a pozostałymi badanymi wskaźnikami fizyczno-chemicznymi i jonami, w zależności od lokalizacji punktu pomiarowego i czasu poboru próbki. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono duże zróżnicowanie stężeń analizowanych wskaźników fizyczno-chemicznych w poszczególnych punktach pomiarowych. Analiza zmienności ładunków fosforu ogólnego wykazała, że zbiornik Świętokrzyska I akumulował go praktycznie w całym okresie pomiarowym. Z kolei analiza ładunków azotu ogólnego udokumentowała, że wszystkie zbiorniki retencyjne wykazywały tendencję akumulacyjną tylko w trzech miesiącach – w grudniu, lipcu i październiku. Również w trzech miesiącach wszystkie zbiorniki wykazały zwiększenie odpływu ładunku azotu ogólnego (uwalnianie dodatkowych ilości azotu ogólnego w stosunku do tego, co doprowadza Potok Oruński) – w lutym, marcu i wrześniu. W pozostałych miesiącach rola każdego ze zbiorników była zróżnicowana, dlatego nie zostały ustalone schematy alokacji ładunku azotu ogólnego.

W pracy przedstawiono wybrane charakterystyki hydrologiczne i fizyczne jezior przymorskich ukształtowane pod wpływem obserwowanej zmiany elementów klimatycznych. Charakterystyki objęły: opady atmosferyczne, dopływ potamiczny, stany wody jezior, wahania poziomu oraz alimentację od strony morza, rozpatrywane dla lat 1961‑2010. W badaniach uwzględniono zmiany powierzchni i wypłycanie jezior oraz zmiany temperatury i zlodzenia. Do badań wybrano dwa jeziora przymorskie – Gardno i Łebsko. W toku badań ustalono, że kierunek ewolucji badanych jezior nie jest jednoznaczny, chociaż wiele wskazuje na to, iż zachodzący w czasie geologicznym proces ich przekształcania się będzie podlegał przyspieszeniu, w wyniku którego końcowe stadium zaniku zostanie osiągnięte o wiele szybciej niż wynikałoby to z naturalnego procesu starzenia się jezior. Wiele z przebadanych parametrów opisujących własności hydrologiczne i fizyczne obu jezior wykazało tendencje skorelowane z globalnym ociepleniem. Zanotowany wzrost dopływu potamicznego o wartości 0,20 m3 ·s-1/10 lat (Łupawa) i 0,27 m3 ·s-1/10 lat (Łeba) oraz poziomu morza (1,6‑1,8 cm/10 lat) są gwarancją formowania się stabilnych zasobów wodnych w jeziorach i powinny wpływać na wzrost ich stanów wody. Jednak, jak pokazały przeprowadzone badania, oba jeziora reagowały odmiennie na zasilanie, czego efektem był ujemny trend poziomu wody w jeziorze Gardno (-0,17 cm/10 lat), ale dodatni w jeziorze Łebsko (1,40 cm/10 lat).

Peatbogs are important in global greenhouse gas budget estimates. The main aim of the work was to assess the amount of greenhouse gas emissions based on the Greenhouse Gas Emission Site Type (GEST) method and compare them with actual field measurements. The research was carried out in selected peatbog areas in the coastal zone of northern Poland. The proposed method allowed us to assess whether the restoration treatments carried out in peatbogs contributed to the emission of these gases. The results of this research using the GEST method indicate that, in the studied peatbog areas, the reduction in CO₂ emissions was approximately 12%. These results were compared with actual measurements of greenhouse gas emissions made using the chamber method in 2018. The average CO₂ emission for the entire peatbog was 16,338.7 t CO₂-eq./yr. Comparing this result with the result obtained using the GEST method, it should be stated that it is lower by 2.464.1 t CO₂-eq./year, which gives an approximately 13% overestimation of the result by the Gas Emission Site Type method.

The paper is designed to present a method to estimate greenhouse gases (GHG) uptake or emissions in the absence of data for peat bog areas (GEST method). The paper presents the research results produced by a project on “Limiting CO2 emissions via the renaturalisation of peat bogs on the Eastern and Central European Plain”. The study area consisted of three peat bogs: Kluki, Ciemińskie Błota, and Wielkie Bagno (Słowiński National Park). The GEST method relies on the estimation of gas emissions on the basis of vegetation and water levels and greenhouse gas coefficients for each given habitat type provided in the research literature. The greenhouse gas balance was calculated for a baseline scenario assuming the lack of human impact and for a scenario taking into account human impact in the form of peat bog preservation. Initial research results indicate that there is a total of 41 GESTs in the studied bog areas and that a reduction in CO2 emissions of approximately 12% will occur following what is known as renaturalisation by raising the groundwater level, felling of trees across the bog, and making changes in habitats.

The paper represents an attempt to understand the impacts produced by the North Atlantic Oscillation on the ice cover regime of the largest coastal lake in Poland situated in the northern part of the country. The purpose of the study was to estimate the impact of the North Atlantic Oscillation on selected ice cover parameters. The study also attempts to examine other factors that may affect its significant impact on observed changes in the climate. Water temperature data are used to assess temperature conditions in aqueous ecosystems as well as determine the heat absorption capacity of these systems. This allows one to then determine cooling rates in the event of ice cover formation. The data analysis provided in the paper focuses on selected characteristics of ice cover conditions (i.e. dependent variables) including the number of days with ice and maximum ice thickness in relation to NAO index changes (i.e. independent variables) for the reference period 1960/61–2009/10. In addition, the paper divides the studied period into 10-year subperiods in order to capture the weakest and strongest phases of NAO and assess the extent to which they affect the duration of ice cover. A large increase in the mean air temperature (1.8^°C) occurred in the years 1960–2010. Trendline analysis indicates that the number of days with ice cover declined by about 60 days and the maximum thickness of ice cover decreased by about 10 cm. Oceanographic research employs satellite image data in order to accurately assess human impact. Therefore, ice cover forecasts generated for consecutive winter seasons may become an important tool in this type of assessment.

Raised bogs of the Baltic type are unique because of their geomorphologic structure and hydrologic conditions. There are about 80 bogs of this type in Poland. All are affected by human impact, and their water circulation patterns are disrupted by artificial outflows. The aim of the study was to show the effects of human impact on water circulation patterns in raised bog on an example of the Wielkie Bagno peat bog. The main work consisted of field studies, during which measurements of groundwater fluctuations, flows at main outflows, and hydrographic mapping were performed. Data on precipitation and evaporation were also obtained from state institutions. Research has shown that fluctuations in groundwater levels in the Wielkie Bagno bog average 78 cm per year (hydrological years 2018–2019) and the bog is in poor condition. This is mainly due to climate change, which manifests itself in too little precipitation in summer and an increase in evaporation, a too dense drainage network causing the lowering of the groundwater level in the peat bog, and the close proximity of a peat mine causing significant drainage of water from the examined peat bog, as well as too large fluctuations of groundwater during the year and in individual months. In some areas, a near-surface layer of the bog was also detected, about 30 cm thick, which is a sign of bog desiccation (especially in summer). Water balance data were used to show that the quantity of water available in the bog is determined by atmospheric precipitation, which is too small in the warm period. As a consequence, there are months with a negative climatic balance. It was also observed that factors such as physical location in different parts of the bog and the degree of degradation also affect water circulation patterns in the study area. At the moment, the most important task in the peat bog is to raise the groundwater level, reduce its fluctuations, and reduce human pressure on the bog.

Closed basins are important and fixed elements of a post-glacial landscape, in which they may occupy rather a large percentage of the total area. Sometimes these fill to become bodies of water known as kettle ponds. Each such basin has its own closed catchment at the surface and, owing to the limited circulation of matter in these types of depressions, biogenic components often accumulate to excess. In that context, the work detailed here had as its main objective the identification of sources of biogenic substances like nitrates, ammonium-nitrogen and phosphates, with a view to determining the range of variability characterising their presence in small mid-field ponds present in the catchments of two of northern Poland’s rivers, i.e. the Parsęta and the Borucinka. Most of the kettle ponds under study could not be said to have particularly high contents of nitrate, given an average for the bodies of water studied within the Parsęta basin equal to 2.98 mg·dm-3. There was nevertheless considerable variability in concentrations of the ion – ranging from 0 to as much as 51.30 mg·dm-3. It was the “Sadkowo” pond that might be singled out here for its extremely high concentration (the aforesaid maximum value of 51.30 mg·dm-3; along with a mean value of 13.41 mg·dm-3). In this case a local factor is likely to have been operating – i.e. areal runoff pollution from fields involving nitrogenous compounds. Ponds in the Borucinka catchment had only low concentrations of nitrate, with a mean value for all kettle ponds studied there of just 0.24 mg·dm-3 (with values in the overall range 0 to 2.17 mg·dm-3). Concentrations of the analysed component were thus lower in the Borucinka catchment than in the Parsęta basin, with a key influencing factor likely to have been the sizes of the bodies of water studied. The Parsęta-basin examples were in fact smaller kettle ponds whose catchment features and morphometric parameters are such as to ensure higher concentrations of biogenic (especially nitrogenous) compounds in any standing waters. Mean concentrations of ammonium ions obtained for the Parsęta basin were of 0‑2.41 mg·dm-3, the value averaged for the six ponds being 0.95 mg·dm-3. However, four other Parsęta-basin ponds excluded from the study in fact reported very high values for NH4 + – of up to 25.55 mg·dm-3. The Borucinka catchment again contrasted with the Parsęta basin, with noted concentrations of ammonium-nitrogen both low and of limited variability (in the 0‑1.88 mg·dm-3 range). The average figures for all the depressions studied there was 0.09 mg·dm-3. The situation as regards the two forms of nitrogen was thus similar, with concentrations lower in the catchment of the Borucinka and higher in the basin of the Parsęta. Sizes of bodies of water would seem to be a factor influencing spatial differentiation of NH4 + concentrations. Where phosphate was concerned, kettle ponds within the Parsęta basin had a mean concentration of 0.57 mg·dm-3, with reported values from one pond to another ranging from 0 to 4.46 mg·dm-3. The Borucinka p ds again had lower concentrations of this biogenic substance across a narrower range of values (0 to 3.69 mg·dm-3, mean 0.19 mg·dm-3).