Jökulhlaup - povodeň po islandsku

Jan Kopp, Roman Vaník

Populární označení "Island - země ohně a ledu" není jen reklamním sloganem cestovních kanceláří, ale výstižným vyjádřením základních přírodních podmínek tohoto ostrova uprostřed severního Atlantiku. Může se o tom přesvědčit každý návštěvník na vlastní kůži, když se dotkne rozpálené země fumarolových polí nebo se ponoří do geotermálně ohřívané vody potoka po návratu z ledovcové túry, kde mu ostrý ledovcový vítr sebral z hlavy čepici.


Krajinotvorné procesy na Islandu

Pozoruhodná vulkanická aktivita na riftu Středoatlantského hřbetu je podmíněna předpokládanou existencí tzv.horké skvrny v zemském plášti (viz např. Vesmír 1996/11, str. 637). Relativně velmi četné erupce centrálních, štítových i lineárních sopek jsou výrazným disturbančním činitelem vývoje islandské krajiny.
Teplotní a srážkové poměry působí jako stálý krajinotvorný činitel, vytvářející podmínky pro vznik rozsáhlého zalednění. Ledovce pokrývají 11,6 % povrchu Islandu, přitom největší ledovec Evropy - Vatnajökull představuje ucelený zbytek pevninského zalednění z období pleistocénu. Klimatické změny, ovlivňující rozšíření ledovců, přicházejí relativně pomalu a tvoří ve vývoji faktor s dlouhodobým jednosměrným působením na krajinu (generalizujeme-li pohled od klimatických oscilací s krátkou frekvencí).
Krajinotvorné procesy jsou na Islandu formovány působením vulkanické aktivity a klimatických podmínek současně. K dokonalé demonstraci současného působení obou faktorů dochází v lokalitách, kde je ledovcová hmota rozprostřena na vulkanicky aktivním podloží. Procesy probíhající při subglaciálních erupcích se vymykají běžné lidské představivosti a určitě jsou jedním z nejfantastičtějších projevů přírodních sil na Zemi. Těší se mimořádné pozornosti glaciologů a vulkanologů.

Jökulhlaup - extrémní odtoková situace

Nejvýraznější lokalitou je vulkanická oblast Grímsvötn a Bárdarbunga překrytá hmotou ledovce Vatnajökull. Subglaciální kaldera vulkánu Grímsvötn je vyplněna jezerem ablační vody o rozloze až několika km2. V období zvýšené geotermální aktivity se prudce zvedá hladina jezera a uvolněná voda si hledá odtokovou cestu k předpolí ledovce. Z čela ledovce je ablační voda z větší části odváděna divočícími toky k jihu, kde fluvioglaciální sedimenty vytvořily rozsáhlé sandrové nížiny. Endogenní síly tak podmiňují extrémní výkyvy v ročním ablačním cyklu. Povodňová situace vyvolaná dramatickým úbytekm ledovcového ledu se označuje islandským termínem jökulhlaup.
Obecnou základní příčinou jökulhlaupu je geotermální aktivita zaledněné oblasti. Existují však různé typy odtoku (jökulhlaupu), závislé na spouštěcím mechanismu odtokového procesu, lišící se v důsledcích především svojí intenzitou. Ke vzniku jökulhlaupu dochází při přeplnění subglaciálního jezera, když ledová hráz přestane odolávat ablační vodě nahromaděné během delšího období slabší geotermální aktivity. Daleko intenzivnější projevy jsou vyvolávány subglaciálními erupcemi. Nastává lokální destrukce ledovcového příkrovu a uvolněné ledovcové bloky jsou nadzdvihovány a posouvány tak, že uvolňují cestu tavné vodě uvnitř ledovce. Množství vody pro následný odtok je zvyšováno i nezanedbatelným množstvím podpovrchové vody rozpouštěné ze zmrzlých zásob v podloží ledovce. Odtok probíhá nejen vnitřkem ledovce, ale také únikem vody po bázi ledovcového štítu. V tomto případě dosahují jökulhlaupy největších parametrů. Erupce vulkánu Katla pod ledovcem Mýrdalsjökull v roce 1918 způsobila povodeň s kulminačním průtokem odhadovaným na 150 000 m3.s-1. Příčinou vzniku méně výrazného jökulhlaupu může být též protržení hráze přeplněného předledovcového jezera.
Jökulhlaup je sice typickým islandským fenoménem, ale s podobnými procesy se můžeme setkat i v jiných zaledněných vulkanických oblastech světa. Tam, kde vystupují vrcholy sopek nad hranici sněžné čáry, existují též podmínky pro vznik extrémní odtokové situace. Pokud se zaledněný vulkán probudí k životu dostatečně rychle, nedojde k relativně pozvolnému odtání ledovce, ale vzniká jökulhlaup. Známým příkladem byla odtoková situace vyvolaná erupční aktivitou kolumbijského vulkánu Nevado del Ruiz v roce 1985. Proud vody (částečně z ledovcového pole) a vulkanického materiálu způsobil katastrofický odtok při kterém zahynulo 23 000 lidí. Zásoby vody z vrcholového ledovce se podílely na vzniku bahnotoků také při katastrofické erupci vulkánu Mt. St. Helens v roce 1980. Častěji vznikají podobné situace na vulkánech pokrytých sněhovou pokrývkou. Sypký materiál nasycený vodou pak vytváří bahenní proudy známé pod označením horké lahary.

Jökulhlaup 1996

Poslední jökulhlaup proběhl na Islandu v loňském roce (1996) a opět přitáhl pozornost laické i odborné veřejnosti. Svými parametry byl největším od roku 1938. Lze ho řadit do nejvyšší kategorie jökulhlaupů, zaznamenaných ve 20. století v letech 1903, 1913, 1922, 1934 a 1938. Tyto "velké" jökulhlaupy se v předchozím období 17.- 19.století opakovaly s frekvencí 5 - 15 let "Menší" jökulhlaupy probíhají daleko častěji. Jenom v období 1938 - 1995 nastaly třináctkrát. Čtrnáctý jökulhlaup menší intenzity byl vyvolán aktivitou Grímsvötnu v dubnu 1996. Po této epizodě zůstala hladina subglaciálního jezera relativně vysoko (1400 m n.m.). Koncem září byla registrována seizmická aktivita v oblasti Bárdarbunga severovýchodně od Grímsvötnu. 1.října vypukla subglaciální erupce na 4 - 5 km dlouhé erupční linii. V polovině října proudí 500 - 700 m3.s-1 vody do rezervoáru jezera Grímsvötn. Erupce vulkanické oblasti Bárdarbunga dosáhly čtvrté největší intenzity v tomto století (Katla 1918, Hekla 1947, Surtsey 1963). Bylo vyvrženo 0,6 - 0,7 km3 popela. Pyroklastický materiál se dostal až k horní hranici troposféry.
Erupce skončila, ale mechanismus jökulhlaupu byl nezadržitelně nastartován. Ve druhé polovině října se plní hladina subglaciálního jezera až do výšky 1509 m n.m. (25.10.). Protože je z dubna nahromaděná zásoba vody příliš rychle doplněna, nemůže ledovcová bariéra odolávat tlaku vody ohřáté až na 0 oC. Voda proniká na bázi ledovce a tak probíhá odtok k čelu ledovce mimořádně rychle. Vzdálenost 50 km překonala ablační voda během 11 hodin. U menších jökulhlaupů běžně trvá odtok ledovcem 4 - 5 týdnů.
Na předpolí ledovcového splazu Skeidará začíná povodeň 5.listopadu. Povodňová vlna se rozlévá po celé sandrové nížině v šířce asi 30 km. Odtok vody obsahující velký podíl splavenin kulminuje ještě týž den ve 22:30 odhadovaným průtokem 45 000 m3.s-1. Pro srovnání tato hodnota odpovídá průměrnému průtoku v ústí afrického Konga (2.nejvodnatější řeka světa). Vzestupná část kulminační křivky je velice strmá, určená výjimečnými podmínkami vzniku odtokového procesu. Během dalších 48 hodin poklesl průtok na "pouhých" 400 m3.s-1. Jökulhlaupem bylo z ledovce uvolněno přibližně 3 km3 vody (0,1% objemu celého ledovcového štítu). Část ledu se uvolnila ve formě icebergů, když byly povodní přemístěny kusy ledovce 10 - 15 m vysoké, o hmotnosti až 1000 tun.
Povodeň zničila čtyři mosty (nejdelší 900 m dlouhý), umožňující dopravní spojení jižním pobřežím přes sandrovou nížinu s hustou sítí řečišť divočících toků. Důležitá dopravní cesta nebyla tentokrát schopna mimořádné síle jökulhlaupu odolat. Na jediné komunikaci tak vznikly škody v hodnotě 15 mil. USD. Přestože není sandrová nížina osídlena, nabízí se asociace s povodněmi na moravských tocích. Zatímco středoevropané většinou nemají s přírodními živly téměř žádné zkušenosti a stoleté povodně jsou pro ně otřesným zážitkem, Islanďané bojují s katastrofickými jevy podmíněnými vulkanismem celou svoji historii a tak jsou trvalou součástí jejich povědomí o přírodních procesech. Mimořádná událost se stala na Islandu především centrem pozornosti vědců z celého světa. Turista vnímá "katastrofu" prostřednictvím fascinujících snímků na pohlednicích a videofilmech, případně s povděkem přejíždí po brzy obnovených mostech a komunikacích.

Souvislosti s vývojem krajiny

Při jökulhlaupech je přemisťováno rozhodující množství glaciálního sedimentu, který je z části transportován do moře a z části sedimentuje v předpolí ledovce, kde vznikají sandrové nížiny. Tímto procesem se zřetelně rozšiřuje plocha ostrova při jižním pobřeží. Při již zmiňovaném jökulhlaupu vyvolaném v roce 1918 erupcí Katly bylo transportováno 2,2 km3 materiálu. Vrstva sedimentu dosáhla mocnosti až 12 m.
Rozborem stratigrafie sedimentů sandrové nížiny lze odvodit chronologii jökulhlaupů. Lze tak registrovat nejen korelaci s erupční aktivitou, ale též vliv pozvolna se měnících klimatických podmínek. Na nich závisejí oscilace ve vývoji ledovcových štítů. Pokud jsou ledovce mohutnější, ablační voda proniká k čelu ledovce obtížněji. Jökulhlaupy vznikají méně častěji, zato s větší intenzitou. S oteplováním klimatu na počátku holocénu došlo na Islandu k relativně rychlé deglaciaci a jökulhlaupy přicházely stále častěji, ovšem se slábnoucí intenzitou, protože ubylo zásob vody vázané v ledovcích. Od klimatického holocénního optima nastává zhruba opačný trend.
Tento zjednodušený model vývoje je v zásadě ovlivňován klimatickými oscilacemi a frekvencí erupcí. V modelu nelze opominout vliv závislosti na celkovém oběhu vody. Zásoby vody pro povodně se tvoří ze srážek, dopadajících na povrch ledovce. Přestože se jedná o oblast s vysokou dotací srážek (2000 - 4000 mm), nelze ani mimořádně zvýšenou geotermální aktivitou vyvolávat povodňové stavy s velkým objemem povodňové vlny velmi často. Zvýšení frekvence jökulhlaupů vede z tohoto principu ke snížení jejich intenzity.
Protože se předpokládá pleistocénní zalednění celého ostrova ledovcovým štítem, je nepochybné, že jökulhlaupy měly zásadní vliv při formování tvarů reliéfu dnešního Islandu. Například výrazný kaňon řeky Jökulsá á Fjöllum odvodňující dnes zčásti Vatnajökull k severnímu pobřeží, byl dříve modelován jökulhlaupy. Eroze při povodních vytvořila hluboký kaňon s několika vodopádovými stupni, včetně nejmohutnějšího evropského vodopádu Dettifoss. V šířce 100 m zde z výšky 45 m průměrně padá 193 m3.s-1. Subglaciální erupce podmínily vznik zvláštních isladských stolových hor a dalších zajímavých tvarů. Nakonec i nejvyšší bod Islandu Hvannadalshnúkur je částí zaledněného vulkánu činného naposledy v roce 1727.

Vatnajökull - ledovcový štít, pokrývající plochu 8300 km2 akumuluje podle odhadů přibližně 3200 km3 vody. V typologii ledovců lze Vatnajökull zařadit jako přechodný typ svými vlastnostmi blízký pevninským štítům (antarktickému a grónskému). Podle některých názorů vznikl název zjednodušením označení Grimsvatnajökull ("ledovec jezera Grimur"), které se používalo pro část ledovcového štítu v oblasti vulkánu Grímsvötn ("jezero Grimur"). Někdy se název Vatnajökull vysvětluje jako "vodnatý ledovec", tedy ledovec produkující velké množství vody, vyvolávající záplavy apod.

Jökulhlaup (jökullhlaup) - islandský termín označující odtokový proces vyvolaný rychlým uvolněním většího množství ablační vody z ledovce. První vysvětlení a kompletní zhodnocení jevu přinesly v polovině 20.století práce N. Nielsena a S. Thorarinssona. Termín jökulhlaup v podstatě označuje specifický podtyp glaciálního odtokového režimu, podmíněného vulkanickou aktivitou podloží. Jökulhlaup můžeme rovněž považovat za určitý podtyp laharu. Termín lahar pochází z Jávy, kde takto obyvatelstvo označuje pohybující se řídkou kašovitou hmotu, která vzniká v důsledku vulkanické aktivity na svahu vulkánů. Voda laharových proudů může být obecně uvolněna ze sněhových nebo ledovcových zásob, z kráterového jezera nebo z intenzivních srážek.

Sandr - rozsáhlá akumulace, tvořená erozním materiálem ledovcového původu, transportovaným tavnými vodami na předpolí ledovců (fluvioglaciální akumulace). Dnes obecně používaný termín vznikl z původního islandského slova sandur, označujícího častý typ reliéfu islandské krajiny.

Iceberg - část ledovcové hmoty odlomená z okraje ledovce na pobřeží nebo v šelfu. Na severní polokouli dochází k největší produkci icebergů na západním pobřeží Grónska. Mnohem větší jsou antarktické icebergy s typickým tabulovitým tvarem, vznikající odlámáním ("telením") šelfových ledovců. Specifickým typem jsou dále icebergy produkované do předledovcových jezer (např. Jökulsárlon na Islandu) nebo uvolněné jökulhlaupy.


Použitá literatura:

EINARSSON, P. a kol. : A chronological account of the October eruption under the Vatnajökull ice cap.   http://www.rhi.hi.is/-mmh/gos/chrono2.html. 
Jökulhlaup Updates.  http://www.rhi.hi.is/-mmh/gos/vat-update.html.
HOVORKA, D. : Sopky. Vznik - produkty - dosledky. Veda, Bratislava 1990. 151 s.
STÖTER, J., WILHELM, F. a kol. : Environmental Change in Iceland. Münchener geographische Abhandlungen, Reihe B, Band B 12. Institut für Geographie der Universität München. München 1994. 308 s.
WÓJCIK, G. a kol. : Zagadienia klimatologiczne i glacjologiczne Islandii. Uniwersytet Mikolaja Kopernika, Torun 1976. 226 s.