Niemal 100 tys. rozpoznanych osuwisk i blisko 10 tys. terenów zagrożonych ruchami masowymi ziemi – to wynik tylko części prac prowadzonych przez Centrum Geozagrożeń Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego w ramach Systemu Osłony Przeciwosuwiskowej (SOPO). Specjaliści z Centrum obserwują też najniebezpieczniejsze osuwiska i prowadzą monitoring geodynamiczny i interferometryczny powierzchni terenu Polski oraz identyfikację i dokumentację zapadlisk.
Osuwiska należą do najniebezpieczniejszych i najczęściej występujących geozagrożeń na terenie Polski. Powodują zniszczenia w infrastrukturze, uprawach, drzewostanie oraz ogólną degradację terenów objętych ruchami masowymi ziemi. Osuwiska co roku przynoszą ogromne straty, ale przede wszystkim zagrażają bytowi, a nawet życiu mieszkańców. Najbardziej zagrożony jest rejon karpacki. Na tym terenie, stanowiącym zaledwie kilka procent powierzchni kraju, występuje ponad 90 proc. wszystkich osuwisk w Polsce.
Jak niszczycielskie mogą być ruchy masowe ziemi pokazał rok 2010, kiedy w trzech województwach na południu kraju uaktywniło się ponad 1300 osuwisk. Zniszczeniu lub uszkodzeniu uległo wówczas ponad tysiąc domów, zniszczona została także infrastruktura komunikacyjna. Jedno z osuwisk spowodowało nawet wykolejenie się pociągu. Na szczęście nie było ofiar.
Zniszczona droga na osuwisku w Aksmanicach (gmina Fredropol, powiat przemyski) (fot. Piotr Nescieruk)
Aktywne osuwisko w Kasince Małej (gmina Mszana Dolna, powiat limanowski) zagrażające budynkom w przysiółku Zapotocze (fot. Krzysztof Karwacki)
Zniszczona droga oraz uszkodzone budynki mieszkalne na osuwisku w Szczepanowicach (gmina Pleśna, powiat tarnowski) (fot. Piotr Nescieruk)
SOPO
Po to, by skutecznie ograniczyć ryzyko katastrofalnych zniszczeń, w 2006 r. stworzono System Osłony Przeciwosuwiskowej. Jest to obecnie jeden z najważniejszych projektów geologicznych realizowanych przez PIG-PIB w Ministerstwie Klimatu i Środowiska. Jego wyniki mają wpływ na gospodarkę i finanse państwa polskiego z jednej strony, a z drugiej – na bezpieczeństwo społeczno – ekonomiczne mieszkańców terenów zagrożonych.
Podstawowym zadaniem SOPO jest szczegółowe rozpoznanie takich terenów i ich dokumentacja. Geolodzy z Centrum Geozagrożeń PIG-PIB oraz kilkunastu firm geologicznych zlokalizowali i zinwentaryzowali już 93426 osuwisk i 8799 terenów zagrożonych (stan na 10 lutego 2025 r.).
Kartowanie geologiczne w terenie (fot. Tomasz Wojciechowski)
Prowadzenie dokumentacji geologicznej w teranie. (fot. Krzysztof Karwacki)
Geolodzy z Centrum Geozagrożeń wykorzystują najnowsze metody badawcze. Postęp technologiczny umożliwia obecnie szybką i dokładną identyfikację osuwisk i ich monitoring. Centrum wykorzystuje m.in. metodę laserowego skanowania terenu LIDAR (ang. Light Detection and Ranging) za pomocą nalotów lotniczych, a także dronów i urządzeń naziemnych.
Pomiar skanerem laserowym VZ-2000i na osuwisku (fot. Zbigniew Perski)
Wśród pracowników Centrum jest 13 pilotów aparatów bezzałogowych, którzy obsługują 5 zaawansowanych dronów (2x Matrice 300 RTK, DJI Phantom 4 Advanced, DJI Phantom 4 Pro2, DJI Mavic 3E). Są one wyposażone w kamery cyfrowe do wykonywania nalotów fotogrametrycznych. Pozwala to na opracowanie wysokorozdzielczych ortofotomap, numerycznych modeli terenu i numerycznych modeli pokrycia terenu. Cykliczne naloty na wybranych obszarach umożliwiają analizę zachodzących zmian i szczegółowe określenie dynamiki procesów geologicznych. Od niedawna Centrum dysponuje również dronami wyposażonymi w skaner laserowy oraz kamerę termowizyjną.
Wykonanie nalotu fotogrametrycznego dronem wyposażonym w kamerę cyfrową (fot. Marcin Kułak)
Wykonanie nalotu fotogrametrycznego dronem wyposażonym w kamerę cyfrową (fot. Krzysztof Karwacki)
Niezwykle przydatne są także dwa laserowe skanery naziemne: Riegl VZ2000i i Riegl VZ1000. Za ich pomocą geolodzy z Centrum tworzą wysokorozdzielcze modele 3D osuwisk i zapadlisk. Są wykorzystywane między innymi do badania zmian morfologicznych powodowanych przez spływ mas ziemnych, szczegółowego obliczania wielkości i objętości wybranych form, analizy zmian w przekrojach stoku, obliczania parametrów geometrycznych zapadlisk (średnica, głębokość). Cykliczne pomiary naziemnym skanerem laserowym wykonujemy na 11 osuwiskach.
Centrum Geozagrożeń prowadzi również stały monitoring 60-ciu najbardziej niebezpiecznych aktywnych osuwisk. Obejmuje on pomiary piezometryczne, inklinometryczne i deszczomierze oraz pomiary geodezyjne zastabilizowanych punktów pomiarowych. Na 5 osuwiskach jest też prowadzony monitoring teledetekcyjny InSAR z wykorzystaniem sztucznych reflektorów radarowych. Ich projekt i konstrukcja są pomysłem specjalistów z Centrum Geozagrożeń, w szczególności dr. Zbigniewa Perskiego.
Prowadzenie pomiarów inklinometrycznych na osuwisku. W tle pojazd specjalny Centrum Geozagrożeń (fot. Zbigniew Perski)
Monitoring geodezyjny na osuwisku (fot. Marcin Kulak)
Reflektory InSAR są urządzeniami pomiarowymi wspomagającymi przetwarzanie obrazów radarowych otrzymanych z pułapu satelitarnego. Po raz pierwszy zostały wykorzystane w 2014 roku w lokalizacjach typowanych do wydobycia gazu łupkowego. System reflektorów rozmieszczonych przez Centrum Geozagrożeń okazał się na tyle skuteczny, że Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) użyła go do kalibracji satelity Sentinel-1 w ramach międzynarodowego grantu InSARap (http://insarap.org/).
Montaż reflektora interferometrycznego na osuwisku (fot. Jacek Dacka)
RYZYKO I BEZPIECZEŃSTWO
Geolodzy z Centrum Geozagrożeń często pracują w odległych, trudno dostępnych i nieuczęszczanych rejonach – jak np. niektóre regiony Bieszczad. Niebezpieczeństwo dla osób pracujących w takim terenie wynika nie tylko z morfologii badanego obszaru, braku dróg, obecności największych zwierząt żyjących w Polsce – niedźwiedzi i żubrów, ale także z możliwości wystąpienia katastrof naturalnych.
Centrum Geozagrożeń prowadzi interwencje związane z nagłym uaktywnieniem się osuwisk. Ponadto w sytuacjach kryzysowych, takich jak powódź, czy powstanie zapadliska, pracownicy Centrum są dostępni niemal całą dobę. W trakcie powodzi w latach 1997, 2001 i 2010 udokumentowali odpowiednio 459, 372 i 1155 osuwisk. Podczas wrześniowej powodzi w 2024 r. Centrum Geozagrożeń również zostało postawione w stan pełnej gotowości, by w ciągu kilku godzin od zgłoszenia wysłać pracowników w zagrożony osuwiskami teren. W sumie, w ramach prac interwencyjnych w latach 1995-2024, zostało udokumentowanych 2425 osuwisk.
Geolodzy w trakcie prac interwencyjnych (fot. Paweł Kwecko)
Geolodzy w trakcie prac interwencyjnych w Trzebini (fot. Marcin Wódka)
Kartowanie osuwiska (fot. Tomasz Wojciechowski)
Do prac terenowych w trudnych warunkach lub wymagających wszechstronnych analiz w terenie wykorzystujemy pojazd specjalny Centrum Geozagrożeń. Został on przewidziany m.in. jako mobilne centrum zarządzania w sytuacjach kryzysowych. Dlatego wyposażono go w komputery ze specjalistycznym oprogramowaniem, które umożliwia w trakcie prac interwencyjnych i monitoringowych natychmiastowe przetwarzanie danych. Z tego też powodu pojazd posiada systemy łączności – GSM, połączenie internetowe i radiowe. Pozwalają one na korzystanie z zasobów baz danych PIG-PIB oraz komunikację z centrami kryzysowymi.
Wielozadaniowy pojazd specjalny Centrum Geozagrożeń to samochód terenowy z napędem 4x4, który na etapie produkcyjnym poddano licznym modyfikacjom. Obejmują one m.in. wzmocnienie zawieszenia, montaż osłon podwozia i jego podniesienie dla uzyskania odpowiedniego prześwitu „terenowego” oraz wyższych kątów natarcia i zejścia, wzmocnienie nadwozia i wyposażanie go w elementy ułatwiające prace w trudnym terenie (wyciągarka, relingi, markiza, osłony, zewnętrzne oświetlenie robocze). Wnętrze ma konstrukcję modułową, przestrzeń pasażerską dla sześcioosobowej załogi i bagażową (półki z zabezpieczeniami, kontenery, szuflady itp.)
Specjaliści Centrum obsługujący pojazd, np. w trakcie interwencji, oceniają stan i poziom zagrożenia geologicznego. Wykorzystują sprzęt pomiarowy stanowiący wyposażenie pojazdu (drony, skanery laserowe, odbiorniki GNSS, sejsmometry). Wyniki pomiarów są analizowane w kabinie pojazdu i na bieżąco przekazywane odpowiednim służbom.
Informacje zbierane przez pracowników Centrum Geozagrożeń w terenie i podczas analiz kameralnych służą do stworzenia mapy osuwisk i terenów zagrożonych (MOTZ). W postaci szkiców i szczegółowych opisów każdego osuwiska i terenu zagrożonego trafiają do bazy danych SOPO (z której są udostępniane w internetowej aplikacji), a także do samorządów. Mapa osuwisk i terenów zagrożonych stanowi punkt wyjścia do opracowania map podatności osuwiskowej oraz map zagrożenia i ryzyka osuwiskowego. Służy też opracowaniu systemu prognozowania, oceny i redukcji ryzyka osuwiskowego w Polsce. Wszystkie dane dostarczane przez geologów są podstawą racjonalnego planowania zabudowy oraz stosowania właściwych zabezpieczeń na terenach potencjalnie zagrożonych osuwiskami. Pozwala to na ograniczenie szkód materialnych, a także wczesne ostrzeganie mieszkańców terenów zagrożonych. Efektem projektu SOPO jest zatem redukcja ryzyka osuwiskowego.
W styczniu 2025 r. rozpoczęto realizację IV etapu SOPO.
Ktoś chodził po moim osuwisku! (fot. Andrzej Rudnicki)
ZAPADLISKA
Geolodzy z Centrum Geozagrożeń już kilka lat temu alarmowali o rosnącym niebezpieczeństwie wystąpienia groźnych zapadlisk na terenach pokopalnianych. Dopiero jednak katastrofa na cmentarzu w Trzebini we wrześniu 2022 r. uświadomiła opinii publicznej skalę tego niebezpieczeństwa. Pracownicy Centrum przeprowadzili wówczas szczegółową analizę rejonów występowania zapadlisk i wytypowali obszary zagrożone. W efekcie w latach 2023 i 2024 rozpoczęto intensywne prace na terenie gmin Trzebinia i Olkusz. Częste występowanie zapadlisk stanowiło tam zagrożenie dla infrastruktury oraz lokalnych społeczności. Geolodzy PIG-PIB zidentyfikowali i opisali ponad pół tysiąca zapadlisk w tym rejonie.
Dokumentacja zapadliska przy pomocy naziemnego skanera laserowego (fot. Zbigniew Perski)
Dokumentacja zapadliska przy pomocy naziemnego skanera laserowego (fot. Krzysztof Karwacki)
Powstawanie zapadlisk w rejonie oddziaływania KWK Siersza w Trzebini oraz eksploatacji rud cynku i ołowiu w rejonie olkuskim i pojawianie się tego typu deformacji w różnych częściach Polski unaoczniły konieczność stworzenia ogólnokrajowego, jednolitego systemu rozpoznawania i monitorowania zapadlisk, który mógłby być wykorzystywany przez jednostki administracji samorządowej. Wypracowaniem spójnej dla całego kraju koncepcji i strategii rozpoznawania oraz monitorowania zapadlisk zajęło się m.in. Centrum Geozgrożeń.
W ramach tego zadania dokończona zostanie inwentaryzacja zapadlisk dla rejonu olkuskiego wraz z analizą geologiczną obszaru. Prowadzone będą też prace interwencyjne na obszarze całej Polski, w tym na terenie Trzebini oraz monitoring obszarów objętych zapadliskami w rejonie Trzebini i Olkusza. Wyniki tych badań wraz z analizą danych archiwalnych posłużą do opracowania Instrukcji rejestracji i badań zapadlisk, zawierającej wytyczne do ich monitoringu, wzoru karty rejestracyjnej zapadlisk i terenu zagrożonego powstawaniem zapadlisk.
Powstanie również koncepcja Krajowej Bazy Danych o Zapadliskach (KBDoZ) wraz z koncepcją aplikacji internetowej, które stanowić będą podstawę jednolitego rejestru zapadlisk w Polsce.
Powstawanie zapadlisk w rejonie oddziaływania KWK Siersza w Trzebini oraz eksploatacji rud cynku i ołowiu w rejonie olkuskim i pojawianie się tego typu deformacji w różnych częściach Polski unaoczniły konieczność stworzenia ogólnokrajowego, jednolitego systemu rozpoznawania i monitorowania zapadlisk, który mógłby być wykorzystywany przez jednostki administracji samorządowej. Wypracowaniem spójnej dla całego kraju koncepcji i strategii rozpoznawania oraz monitorowania zapadlisk zajęło się m.in. Centrum Geozgrożeń.
W ramach tego zadania dokończona zostanie inwentaryzacja zapadlisk dla rejonu olkuskiego wraz z analizą geologiczną obszaru. Prowadzone będą też prace interwencyjne na obszarze całej Polski, w tym na terenie Trzebini oraz monitoring obszarów objętych zapadliskami w rejonie Trzebini i Olkusza. Wyniki tych badań wraz z analizą danych archiwalnych posłużą do opracowania Instrukcji rejestracji i badań zapadlisk zawierającej wytyczne do ich monitoringu, wzoru karty rejestracyjnej zapadlisk i terenu zagrożonego powstawaniem zapadlisk. Powstanie również Koncepcja Krajowej Bazy Danych o Zapadliskach (KBDoZ), która wraz z koncepcją aplikacji internetowej stanowić będzie podstawę jednolitego rejestru zapadlisk w Polsce.
INTERFEROMETRIA
W obserwację i inwentaryzację zapadlisk zaangażowani są też specjaliści Centrum prowadzący Interferometryczny Monitoring Powierzchni Terenu Polski (InMoTeP). Polega on na śledzeniu deformacji powierzchni terenu z pułapu satelitarnego z wykorzystaniem nowoczesnej, teledetekcyjnej techniki monitoringu zmian terenu – interferometrycznych analiz scen satelitarnych pozyskanych przez radar z syntetyczną aperturą. Jest to szczególnie ważne na obszarach zlikwidowanych zakładów górniczych, gdzie do niedawna nie prowadzono pomiarów mobilności terenu, mimo że deformacje na tych terenach nadal zachodzą i zagrażają infrastrukturze budowlanej, drogowej i przesyłowej.
Dotychczas geolodzy z Centrum Geozagrożeń stworzyli kompleksowy obraz stanu osiadania i wypiętrzania powierzchni terenu dla obszaru całego kraju i udostępnili go w geoportalu PIG-PIB. Deformacje, mogące świadczyć o naturalnych procesach oraz tych wywołanych eksploatacją surowców metodą odkrywkową i podziemną, zostały przedstawione w postaci mapy rastrowej i serwisu WMS.
Dla jednolitego obrazu całego kraju wykorzystano przetworzone dane pozyskane z europejskiego systemu EGMS (European Ground Motion Service), będącego jedną z najnowszych usług Copernicus Europejskiej Agencji Środowiska. Dla wybranych obszarów Polski o szczególnym znaczeniu gospodarczym zastosowano technikę interferometrycznego przetwarzania (InSAR) danych radarowych z satelitarnych misji obrazowania radaru z syntetyczną aperturą (SAR) Sentinel-1, TerraSAR-X, ERS, Envisat i ALOS. Docelowa rozdzielczość terenowa serwisu mapowego ogólnopolskiego wynosiła 100 m, ale na potrzeby obszarów o szczególnym znaczeniu rozdzielczość ta była większa. Dla gmin Trzebinia i Olkusz wygenerowano mapy deformacji o wyższej rozdzielczości czasowej, jak i przestrzennej.
Reflektor radarowy według projektu opracowanego przez PIG-PIB wraz z urządzeniem GPS (fot. Zbigniew Perski) Przetwarzanie danych radarowych SAR na potrzeby serwisu o deformacjach powierzchni terenu było prowadzone metodą satelitarnej interferometrii radarowej (InSAR)
TRZĘSIENIA ZIEMI
Wbrew powszechnemu przeświadczeniu także w Polsce dość często zdarzają się wstrząsy sejsmiczne. Zjawiska te analizowane są przez Centrum Geozagrożeń w ramach projektu Monitoring Geodynamiczny Polski. Prace są prowadzone w oparciu o sejsmiczną sieć obserwacyjną, pozwalającą na prowadzenie ciągłych, rutynowych pomiarów i badań. Zadaniem geologów jest identyfikowanie wydarzeń geodynamicznych, analiza wzajemnych powiązań z wynikami obserwacji różnych parametrów fizycznych, ocena i prognozowanie wpływu na środowisko i ludzi. Pracownicy PIG-PIB prowadzą obserwacje zmian ziemskiego pola magnetycznego, pola grawitacyjnego (przyspieszenia siły ciężkości) oraz mobilności skorupy ziemskiej na jej powierzchni.
Stacja monitoringu geodynamicznego w Dziwiu (fot. Kamila Karkowska)
Instalacja sejsmometru na stacji w Chorzowie (fot. Zbigniew Perski)
Większość zjawisk sejsmicznych rejestrowanych w Polsce przez sieci sejsmologiczne, w tym także przez sieć sejsmologiczną państwowej służby geologicznej PSG_Sejs_Net, to wstrząsy wywołane przez działalność górniczą – tzw. wstrząsy indukowane. Występują one głównie w obrębie Górnośląskiego Zagłębia Górniczego, Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego, Lubelskiego Zagłębia Węglowego, Kopalni Węgla Brunatnego w Bełchatowie i innych obszarów związanych z działalnością górniczą.
W Polsce występują też naturalne zjawiska sejsmiczne, szczególnie na południu, przede wszystkim na Podhalu, a także w północnej części kraju – co związane jest głównie z ruchami izostatycznymi wywołanymi wycofaniem się lądolodu.
AKTYWNOŚĆ NAUKOWA I DYDAKTYCZNA
Oprócz pracy w terenie, analizy groźnych zjawisk geologicznych, udostępniania danych i wypełniania innych zadań państwowej służby geologicznej, pracownicy Centrum Geozagrożeń znajdują też czas na działalność naukową. Przejawem tego są liczne publikacje, opracowania, a także udział w konferencjach naukowych, warsztatach i seminariach o zasięgu krajowym i międzynarodowym. Tylko w 2024 na konferencjach wygłosiliśmy 18 referatów. Centrum co 3-4 lata organizuje też ogólnopolską konferencję osuwiskową O!suwisko. W 2022 r. odbyła się już trzecia jej edycja, w której uczestniczyło blisko 300 osób związanych z nauką, administracją rządową i samorządową oraz przedsiębiorstwami geologicznymi.
Wycieczka terenowa na konferencji O!suwisko organizowanej przez Centrum Geozagrożeń PIG-PIB (fot. Marcin Kułak)
Pracownicy Centrum Geozagrożeń dbają też o własny rozwój naukowy – w Centrum pracuje 2 profesorów oraz 15 doktorów, z których większość to młodzi pracownicy nauki, którzy swoje rozprawy doktorskie przygotowali i obronili w Państwowym Instytucie Geologicznym.
Swoją wiedzą dzielą się nie tylko na konferencjach, ale także podczas szkoleń dla administracji samorządowej, organizowanych przez Centrum w ramach SOPO. Uczestniczą w nich przede wszystkim przedstawiciele urzędów powiatowych i gminnych zajmujący się na co dzień prowadzeniem rejestru obszarów zagrożonych ruchami masowymi, specjaliści z zakresu planowania przestrzennego, zarządzania infrastrukturą drogowa i przesyłową, a także geolodzy inżynierscy z lokalnego rynku pracy. Podczas szkoleń prezentowane są zagadnienia związane z szeroko pojętą problematyką osuwiskową, m.in. dotyczące: zasad dokumentowania ruchów masowych, ograniczania ryzyka osuwiskowego na etapie planowania przestrzennego, zabezpieczania osuwisk finansowanych ze środków publicznych, metodyki projektu SOPO. Szkolenia prowadzone są w tych powiatach, dla których wykonano w ramach projektu SOPO mapę osuwisk i terenów zagrożonych ruchami masowymi. Do końca 2024 r. przeprowadzono 47 szkoleń, w tym 38 dla powiatów karpackich. Łącznie wzięło w nich udział 871 osób.
Nasi pracownicy prowadzą także zajęcia na studiach podyplomowych Geozagrożenia. Nowy kierunek został otwarty w październiku 2023 r. na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH we współpracy z Centrum Geozagrożeń.
Zespół Centrum Geozagrożeń podczas konferencji O!suwisko 2022
Przerwa po ciężkiej pracy (fot. Jacek Rubinkiewicz)
