Combining tree-ring dating and geomorphological analyses in the reconstruction of spatial patterns of the runout zone of snow avalanches, Rybi Potok Valley, Tatra Mountains (Poland)

Lempa, Michał; Kaczka, Ryszard J.; Rączkowska, Zofia; Janecka, Karolina

doi:0016-7282

- ris
- BibTeX
- EndNote
- Csv

Combining tree-ring dating and geomorphological analyses in the reconstruction of spatial patterns of the runout zone of snow avalanches, Rybi Potok Valley, Tatra Mountains (Poland) Lempa, MichałKaczka, Ryszard J.Rączkowska, ZofiaJanecka, Karolina

Object structure

Combining tree-ring dating and geomorphological analyses in the reconstruction of spatial patterns of the runout zone of snow avalanches, Rybi Potok Valley, Tatra Mountains (Poland)

Geographia Polonica Vol. 89 No. 1 (2016)

Lempa, Michał ; Kaczka, Ryszard J. ; Rączkowska, Zofia ; Janecka, Karolina

snow avalanche ; relief ; dendrogeomorphology ; tree-rings ; Tatra Mountains

The snow avalanche is one of the major processes that shapes the landscape of high mountains. A significant manifestation of its activity is changing the course of the timberline, whose course and growth disturbances constitute a good source of information about the history of avalanche activity. The aim of this study was to: i) detail the temporal and spatial reconstruction of snow avalanche events within the three surveyed couloirs in the Rybi Potok Valley, in the High Tatras, ii) analyse of the relationship between the relief of the runout zone and the course of the avalanches. Dendrogeomorphological, geomorphological and cartographic methods were employed here. Detailed geomorphological maps comprising the runout zone were prepared and use to divide the runout zone into subzones of similar relief. The dendrogeomorphological reconstructions of avalanche events were carried out on two scales, i.e. for the entire runout zone and for the determined subzones. The courses of major avalanche events in the studied couloirs over the past 100 years were reconstructed. A detailed dendrogeomorphological analysis in the subzones allowed the identification of additional local avalanche events whose extent had not covered the entire avalanche path.

1. Alestalo J., 1971. Dendrochronological interpretation of geomorphic processes. Fennia-International Journal of Geography, vol. 105, no. 1, pp. 1-139.
2. ANCEY C., 2001. Snow avalanches [in:] N. Balmforth, A. Provenzalle (eds.), Geomorphological fluid mechanics, Berlin: Springer, pp. 319-338.
http://dx.doi.org/10.1007/3-540-45670-8_13 -
3. BAC-MOSZASZWILI B., BURCHARDT M., GŁAZEK J., IWANOW J., JAROSZEWSKI A., KOTAŃSKI W., LEFELD Z., MASTELLA J., OZIMKOWSKI L., RONIEWICZ W., SKUPIŃSKI P., WESTWALEWICZ-MOGILSKA A. (eds.), 1979. Mapa geologiczna Tatr Polskich. Map at a scale of 1: 30,000, Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne.
4. Bebi P., Kulakowski D., Rixen C., 2009. Snow avalanche disturbances in forest ecosystems – State of research and implications for management. Forest Ecology and Management, vol. 257, no. 9, pp. 1883-1892.
http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2009.01.050 -
5. Butler D.R., Malanson G.P., 1985. A history of high-magnitude snow avalanches, southern Glacier National Park, Montana, U.S.A. Mountain Research and Development, vol. 5, no. 2, pp. 175-182.
http://dx.doi.org/10.2307/3673256 -
6. BUTLER D.R., SAWYER C.F., MAAS J.A., 2010. Tree ring dating of snow avalanches in Glacier National Park, Montana, USA [in:] M. Stoffel, M. Bollschweiler, D.R. Butler, B.H. Luckman (eds.), Tree Rings and Natural Hazards. Dordrecht-New York: Springer, pp. 35-46.
7. Büntgen U., Frank D.C., Kaczka R.J., Verstege A., Zwijacz-Kozica T., Esper J. 2007. Growth responses to climate in a multi-species tree-ring network in the Western Carpathian Tatra Mountains, Poland and Slovakia. Tree Physiology, vol. 27, no. 5, pp. 689-702.
http://dx.doi.org/10.1093/treephys/27.5.689 -
8. Chiroiu P., 2013. Geomorphological studies of slope processes by the analysis of tree-rings. Central European Regional Policy and Human Geography, Year III, no. 1, pp. 93-105.
9. Chrustek P., 2008. Zastosowanie GIS w typologii obszarów potencjalnego występowania lawin śnieżnych na przykładzie rejonu Kasprowego Wierchu w Tatrach. Roczniki Geomatyki-Annals of Geomatics, vol. 6, no. 1, pp. 41-48.
10. Corona C., Rovéra G., Lopez S.J., Stoffel M., Perfettini P., 2010. Spatio-temporal reconstruction of snow avalanche activity using tree rings: Pierres Jean Jeanne avalanche talus, Massif de l'Oisans, France. Catena, vol. 83, no. 2, pp. 107-118.
11. Czajka B., 2011. Zapis lawin śnieżnych w przebiegu górnej granicy lasu w Tatrach Zachodnich [in:] R. Machowski, M. Rzętała (eds.), Z badań nad wpływem antropopresji na środowisko, 12, Sosnowiec: Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, pp. 26-38.
12. Czajka B., Kaczka R.J., Guzik M., 2012. Zmiany morfometrii szlaków lawinowych w Dolinie Kościeliskiej od utworzenia Tatrzańskiego Parku Narodowego [in:] A. Łajczak (ed.), Antropopresja w wybranych strefach morfoklimatycznych – zapis zmian w rzeźbie i osadach, Prace Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, 77, Sosnowiec: Wydział Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego, pp. 126-135.
13. Decaulne A., Eggertsson Ó., Sæmundsson T., 2012. A first dendrogeomorphologic approach of snow avalanche magnitude–frequency in Northern Iceland. Geomorphology, 167, pp. 35-44.
http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.11.017 -
14. GERMAIN D., BERNARD H., LOUISE F., 2010. Tree-ring based reconstruction of past snow avalanche events and risk assessment in Northern Gaspé Peninsula (Québec, Canada) [in:] M. Stoffel, M. Bollschweiler, D.R. Butler, B.H. Luckman (eds.), Tree rings and natural hazards, Dordrecht-New York: Springer, pp. 51-73.
15. Hess M., 1965. Piętra klimatyczne w polskich Karpatach Zachodnich. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego. Prace Instytutu Geograficznego, 33, Kraków: Uniwersytet Jagielloński.
16. ISOK, 2015. Informatyczny System Osłony Kraju. http://www.isok.gov.pl/ [15 December 2015].
17. Jagiełło M., 2006. Wołanie w górach. Wypadki i akcje ratunkowe w Tatrach. Warszawa: Iskra.
18. KACZKA R.J., 2004. Dendrochronologiczny zapis zmian klimatu Tatr od schyłku małej epoki lodowej (na przykładzie Doliny Gąsienicowej) [in:] A.Kotarba (ed.), Rola małej epoki lodowej w przekształcaniu środowiska przyrodniczego Tatr, Prace Geograficzne, 197, Warszawa: Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, pp. 87-113.
19. Kaczka R.J., Lempa M., Czajka B., Janecka K., Rączkowska Z., Hreško J., Bugar G., 2015. The recent timberline changes in the Tatra Mountains: A case study of the Mengusovská Valley (Slovakia) and the Rybi Potok Valley (Poland). Geographia Polonica, vol. 88, no. 2, pp. 71-83.
http://dx.doi.org/10.7163/GPol.0016 -
20. KACZKA R.J., LEMPA M., GĄDEK B., JANECKA K., RĄCZKOWSKA Z., 2015. The reconstruction of snow avalanche activity based on tree rings and historical maps. Poster presentation, The Fourth International Asian Dendrochronological Conference On Climate Change and Tree Rings, https://www.researchgate.net/publication/292735692_The_reconstruction_of_snow_avalanche_activity_based_on_tree_rings_and_historical_maps [2 February 2016].
21. Keylock C., 1997. Snow avalanches. Progress in Physical Geography, vol. 21, no. 4, pp. 481-500.
http://dx.doi.org/10.1177/030913339702100401 -
22. Klimaszewski M., 1981. Geomorfologia. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe.
23. KLIMASZEWSKI M., 1985. Geomorfologia. Map at a scale of 1:30,000 [in:] K. Trafas (ed.), Atlas Tatrzańskiego Parku Narodowego, Zakopane--Kraków: Tatrzański Park Narodowy, Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi.
24. Klimaszewski M., 1988. Rzeźba Tatr Polskich, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe.
25. Kłapa M., 1959. Lawiny. Wierchy, 28, pp. 127-163.
26. Kłapowa M., 1969. Obserwacje lawin śnieżnych w Tatrach, Wierchy, 38, pp. 137-153.
27. KOTARBA A., 1992. High-energy geomorphic Events in the Polish Tatra Mountains. Geografiska Annaler. Series A. Physical Geography, vol. 74, no. 2-3, pp. 23-131.
http://dx.doi.org/10.2307/521290 -
28. Kotarba A., 2002. Współczesne przemiany przyrody nieożywionej [in:] W. Borowiec, A. Kotarba, A. Kownacki, Z. Krzan, Z. Mirek (eds.), Przemiany środowiska przyrodniczego Tatr, Kraków-Zakopane: Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi, Tatrzański Park Narodowy, pp. 13-19.
29. Laska M., Kaczka R.J., 2010. Dendrochronologiczna rekonstrukcja lawin w Tatrach Wysokich [in:] A. Kotarba (ed.), Nauka, a zarządzanie obszarem Tatr i ich otoczeniem: Tom 1, Zakopane: Tatrzański Park Narodowy, pp. 89-94.
30. LEMPA M., KACZKA R.J., JANECKA K., RĄCZKOWSKA Z., 2015. Dendrogeomorphological study on snow avalanches in the Tatra Mountains (Southern Poland) [in:] R.M. Wilson, G. Helle, H. Gärtner (eds.), TRACE – Tree Rings in Archaeology, Climatology and Ecology, Volume 13. Scientific Technical Report 15/06, Postsdam: GFZ German Research Centre for Geosciences, pp. 110-115.
31. Lempa M., Kaczka R.J., Rączkowska Z., 2014. Rekonstrukcja aktywności lawin śnieżnych w Białym Żlebie (Tatry Wysokie) na podstawie przyrostów rocznych świerka pospolitego (Piceaabies L. Karst.), Studia i Materiały Centrum Edukacji Przyrodniczo-Leśnej, 16, pp. 105-112.
32. LEMPA M., KACZKA R.J., RĄCZKOWSKA Z. 2016, Morphological and morphometrical analyses reveals the avalanche influence over the talus cones in Rybi Potok Vally, Tatra Mountains. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica (in print).
33. LUCKMAN B.H., 2010. Dendrogeomorphology and snow avalanche research [in:] M. Stoffel, M. Bollschweiler, D.R. Butler, B.H. Luckman (eds.), Tree rings and natural hazards, Dordrecht-New York: Springer, pp. 27-34.
http://dx.doi.org/10.1007/978-90-481-8736-2_2 -
34. LUKNIŠ M., 1973. Reliéf Vysokých Tatier a ich predpolia. Bratislava: Vydavatelstvo Slovenskej akadémie vied.
35. MĂDĂLINA T., 2011. Observations on the causes and effects of the avalanches in Piatra Craiului Massif. Cinq Continents – Revue Roumaine de Géographie, 1, pp. 40-54.
36. Mcclung D.M., Schaerer P., 1993. The avalanche handbook. Seattle: The Mountaineers Books.
37. Nemčok J. (ed.), 1994. Geologická mapa Tatier. Bratislava: Geologický ústav Dioný za Štúra.
38. Niedźwiedź T., 1992. Climate of the Tatra Mountains, Mountain Research and Development, vol. 12, no. 2, pp. 131-146.
http://dx.doi.org/10.2307/3673787 -
39. Orlicz M., 1962. Klimat Tatr [in:] W. Szafer (ed.), Tatrzański Park Narodowy, Kraków: Zakład Ochrony Przyrody PAN, pp. 15-70.
40. Pawłowski B., 1972. Szata roślinna gór polskich [in:] W. Szafer, K. Zarzycki (eds.), Szata roślinna Polski: Tom 2, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, pp. 189-252.
41. Rapp A., 1960. Recent development of mountain slope in Kärkevagge and surroundings. Geografiska Annaler, vol. 42, no. 2-3, pp. 65-200.
http://dx.doi.org/10.2307/520126 -
42. Rączkowska Z., 2006. Recent geomorphic hazards in the Tatra Mountains. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 40, pp. 45-60.
43. Rączkowska Z., Długosz M., Gądek B., Grabiec M., Kaczka R.J., Rojan R., 2016. Uwarunkowania przyrodnicze, skutki i zmiany aktywności lawin śnieżnych w Tatrach [in:] Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego a Człowiek. Nauka Tatrom, Zakopane: Tatrzański Park Narodowy (in print).
44. Rączkowska Z., Długosz M., Rojan E., 2016. Geomorphological conditions of snow avalanches in the Tatras. Zeitschrift für Geomorphologie (in print).
45. RĄCZKOWSKI W., BOLTIŽIAR M., RĄCZKOWSKA Z., 2015. Relief [in:] K. Dąbrowska, M. Guzik (eds.), Atlas of the Tatra Mountains: Abiotic Nature, sheet V.1, map 1 (scale 1:100,000), Zakopane: Tatrzański Park Narodowy.
46. Schweizer J., Jamieson J.B., Schneebeli M., 2003. Snow avalanche formation. Reviews of Geophysics 41 (4).
http://dx.doi.org/10.1029/2002RG000123 -
47. Sekiguchi T., Sato H.P., Akiyama K., 2005. Geomorphological features of avalanche furrows in heavy snow region in Japan. Bulletin of the Geographical Survey Institute, 52, pp. 37-47.
48. Shroder J.F., 1978. Dendrogeomorphological analysis of mass movement on Table Cliffs Plateau, Utah. Quaternary Research, vol. 9, no. 2, pp. 168-185.
http://dx.doi.org/10.1016/0033-5894(78)90065-0 -
49. STOFFEL M., BOLLSCHWEILER M., BUTLER D.R., LUCKMAN B.H., 2010. Tree rings and natural hazards: An introduction [in:] M. Stoffel, M. Bollschweiler, D.R. Butler, B.H. Luckman (eds.), Tree Rings and Natural Hazards: A state-of-the-art, Dordrecht--New York: Springer, pp. 3-23.
50. STOFFEL M., CORONA C., 2014. Dendroecological dating of geomorphic disturbance in trees. Tree-ring research, vol. 70, no. 1, pp. 3-20.
51. TPN, 2015. Statystyka. Tatrzański Park Narodowy, http://www.isok.gov.pl/ [12 December 2015].
52. Ustrnul Z., Walawender E., Czekierda D., Šťastný P., Lapin M., Mikulová K., 2015. Precipitation and snow cover [in:] K. Dąbrowska, M. Guzik (eds.), Atlas of the Tatra Mountains: Abiotic Nature, sheet II.3, maps 1 and 5 (1: 250,000), Zakopane: Tatrzański Park Narodowy.
53. Walsh S.J., Butler D.R., Allen T.R., Malanson G.P., 1994. Influence of snow patterns and snow avalanches on the alpine treeline ecotone. Journal of Vegetation Science, vol. 5, no. 5, pp. 657-672.
http://dx.doi.org/10.2307/3235881 -
54. Żmudzka E., 2013. Klimatyczne uwarunkowania obiegu wody w Tatrach. Z badań hydrologicznych w Tatrach, Zakopane: Tatrzański Park Narodowy, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, pp. 53-62.