Adam PAŹDZIOR1, Radosław DOBROWOLSKI2, Andrzej BIEGANOWSKI3, Paweł MERGO1
1Pracownia Technologii Światłowodów, Instytut Nauk Chemicznych, Wydział Chemii,
Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie, pl. Skłodowskiej 3, 20-031 Lublin
2Instytut Nauk o Ziemi i Środowisku, Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie, al. Kraśnicka 2CD, 20-718 Lublin
3Instytut Agrofizyki PAN, ul. Doświadczalna 4, 20-388 Lublin
Obszary podbiegunowe (Arktyka i Antarktyda) doświadczają w ostatnich latach szczególnie szybkiego ocieplenia, co prowadzi do topnienia lodowców, degradacji wiecznej zmarzliny, a ostatecznie do wzrostu poziomu mórz i erozji wybrzeży. Głównym problemem jest rosnąca dynamika i zakres zmian w czynnej warstwie wiecznej zmarzliny. Mogą one zaburzyć stabilność materii organicznej, powodując np. emisję gazów cieplarnianych. Rozmarzanie wiecznej zmarzliny w ocieplającym się klimacie jest regulowane przez złożoną interakcję różnych procesów, z których najważniejszym wydaje się przewodzenie ciepła.
Dane dotyczące dokładnego rozkładu temperatur w regionach arktycznych, zarówno podglebia, jak i pokrywy lodowej, są kluczowe dla zrozumienia przyczyn zmian klimatu i środowiska, stanowią podstawę diagnozy obecnego stanu oraz dla zrozumienia zjawisk, które obecnie zachodzą, a także przewidywania ich konsekwencji. Dotychczasowe badania pokazują, że Svalbard w szczególności stoi przed poważnymi wyzwaniami. Zmiany klimatyczne zachodzą tutaj jeszcze szybciej, a zmiany są bardziej widoczne niż w innych rejonach Arktyki. Obecnie na Svalbardzie prowadzony jest monitoring na dużą skalę, którego głównym celem jest długoterminowa dokumentacja rozmieszczenia, stanu i zmian wiecznej zmarzliny. Pomimo intensyfikacji badań jakość i ilość danych nadal nie jest zadowalająca, a ich dostępność jest ograniczona. Dlatego ważne jest opracowanie efektywnych systemów pozyskiwania i szybkiego dostępu do danych termicznych.
Do tej pory pomiary temperatury gruntu opierały się na czujnikach termistorowych lub termoparowych. Takie systemy charakteryzują się stosunkowo niską rozdzielczością przestrzenną co sprawia, że nie jest możliwe precyzyjne monitorowanie procesów zachodzących na granicy stref trwale zamarzniętych i rozmrożonych.
W ostatnich latach czujniki światłowodowe, zwłaszcza czujniki rozłożone, stały się dość popularne w badaniach geofizycznych, hydrologicznych oraz do pomiaru temperatury w środowisku wiecznej zmarzliny.
W pracy przedstawiono porównanie rozłożonych termicznych czujników światłowodowych działających w oparciu o rozpraszanie Rayleigh’a i Ramana oraz czujników punktowych działających w oparciu o siatki Bragga.