Dlaczego tak trudno jest wejść na K2 zimą?

Update 24 czerwca 2020: zgodnie z decyzją PHZ PZA kolejna wyprawa zimowa na K2 zostanie zorganizowana

po opanowaniu zagrożenia pandemią covid-19.

Tak więc do licznych czynników utrudniających zdobycie zimą tej szklanej góry doszedł nowy, biologiczny i naturalny, którego jeszcze kilka miesięcy temu nikt się nie spodziewał...

Everything should be made as simple as possible, but not simpler 

Albert Einstein

Skrót mojej prezentacji wygłoszonej podczas:




w Kinoteatrze w Lądku Zdrój, 20 września 2019 o godz. 10:30.

Link do mojej rozmowy z Montaignes Magazine, nagranej po prelekcji w Lądku:
https://www.montagnes-magazine.com/actus-pourquoi-est-ce-si-dur-gravir-k2-hiver

Odpowiedź na tytułowe pytanie obejmuje kilka kategorii przyczyn, które w pierwszym kroku możemy podzielić następująco:

Decydujące znaczenie dla ataku szczytowego ma wiatr, a zwłaszcza prąd strumieniowy (jet stream), czyli wiatr wiejący w górnych warstwach troposfery, nie powstający lokalnie w górach, jak inne rodzaje wiatru, tylko generowany jako zjawisko w skali globalnej i o zasięgu globalnym.

Drugim problemem jest ciśnienie na szczycie K2, ale z tym problemem można będzie skonfrontować się dopiero wtedy, gdy siła wiatru pozwoli na atak szczytowy.

Prądy strumieniowe powstają i są napędzane o raz kształtowane w wyniku ruchu wirowego Ziemi i różnicy temperatur (i ciśnień) pomiędzy strefą polarną (okołobiegunową) i strefą ciepłą (okołorównikową).
Prądy strumieniowe wieją na wysokości od ok. 8 do 11 km n.p.m., ale ich położenie zależy od wielu czynników, m.in. od pory roku i szerokości geograficznej.

Uwaga: Edycję oryginalnej grafiki źródłowej i dodanie do niej słupków symbolizujących Everest i K2 
przeprowadziłem za zgodą NOAA.

Im większa jest różnica temperatur Biegun - Równik (mówiąc w dużym uproszczeniu) tym szybciej wieje prąd strumieniowy i tym równiejszy ma przebieg. Prądy strumieniowe zachowują się tak samo, jak rzeki na lądzie, przy dużej sile napędowej płyną prosto i szybko, a jej zmniejszenie, na przykład w wyniku zmniejszenia różnicy temperatur Biegun-Równik, wywołuje efekt meandrowania prądu strumieniowego, wyginania jego strugi zgodnie z rozkładem ciśnień atmosferycznych na północ versus na południe od strugi prądu. Wygięta, meandrująca struga może pojawić się nad Karakorum i wtedy oddziaływanie wiatru związanego z prądem strumieniowym jest silnie odczuwalne w rejonie K2.
Istotne znaczenie ma również efekt "spłaszczenia" troposfery w funkcji szerokości geograficznej. Tę kwestię omawiam w dalszej części prezentacji.

Możliwe są cztery zasadnicze ułożenia strug prądu strumieniowego względem K2:
a) regularne w swym kształcie strugi omijają Karakorum w bezpiecznej odległości i wtedy na K2 można prowadzić akcję górską,
b) struga przepływa w pobliżu Karakorum, ale nie bezpośrednio nad K2, wtedy można działać w ścianie K2, ale do pewnej wysokości, np. do C3,
c) wiatr wieje bezpośrednio nad K2 lub bardzo blisko i wtedy nawet poruszanie się w bazie jest kłopotliwe,
d) strugi są poszarpane i ich pojawianie się w okolicy K2 jest chaotyczne i nieprzewidywalne.

Ten slajd obrazuje poglądowo profil prędkości wiatru w rejonie K2 podczas obecności prądu strumieniowego i bez niego.

Obrana początkowo przez polską wyprawę droga Basków wydawała się optymalna dla akcji zimowej, gdyż zapewnia szybkie nabieranie wysokości, co ma duże znaczenie wobec faktu, że okna pogodowe / wiatrowe są krótkie i stosunkowo rzadkie, więc szybkość zdobywania wysokości, stawiania obozów i aklimatyzacji ma kluczowe znaczenie. Niestety - czego nie dało się przewidzieć - zimą droga Basków znajduje się pod ciągłym ostrzałem okruchów skalnych i spadających seraków, co ma silny związek z anomaliami pogodowymi, generalnym ociepleniem, wytapianiem kamieni  i odspajaniem ich od podłoża (podobnie jak seraków), co przy bardzo silnym wietrze skutkuje strącaniem tych obiektów na dół, z nieoczekiwaną częstotliwością. Ten efekt zmusił wyprawę do zmiany drogi na klasyczną, czyli drogę Żebrem Abruzzów.

Tak więc główną barierą dla himalaistów jest wiatr - prąd strumieniowy, czyli jet stream, co niestety nie oznacza, że jest to jedyna istotna przeszkoda.

Drugą przeszkodą, w ogóle nie rozpoznaną bezpośrednio (pomiarowo), jest potencjalnie bardzo niskie ciśnienie w partii szczytowej K2 w zimie.

Należy oczekiwać niskiego ciśnienia, nie tylko z powodu wysokości góry, ale także w wyniku "spłaszczenia" troposfery na szerokości geograficznej 36 deg N, gdzie znajduje się K2.
Troposfera zimą ma grubość ok. 12-14 km na Równiku i ok 6-7 km na Biegunie, przy czym jej grubość (a właściwie wysokość n.p.m.) nie maleje równomiernie, czyli liniowo. Bez wdawania się w detale trzeba stwierdzić, że na szerokości geograficznej 36 N, ciśnienie na wysokości 8611 m jest wyraźnie niższe, niż na takiej samej wysokości nad Równikiem. Aby oszacować jakich parametrów atmosferycznych należy oczekiwać zimą na K2, przeanalizowano dane archiwalne pomiarów meteorologicznych, realizowanych z wykorzystaniem balonów i radiosond meteo w trzech stacjach meteorologicznych, rozmieszczonym w pobliżu równoleżnika 36 N: Hotan, Srinagar i Kabul. Po zgromadzeniu odpowiednich danych w oparciu o http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html, dostępnych dzięki The University of Wyoming - The Department of Atmospheric Science (http://www.uwyo.edu/atsc/), i po wykonaniu wielu obliczeń i analiz statystycznych, uzyskano oczekiwane wartości parametrów meteorologicznych na szczycie K2, w skali minionych trzech sezonów zimowych. Wyniki przedstawiono graficznie na kolejnych wykresach.

Te chaotyczne dane uporządkowano malejąco według prędkości wiatru, zakładając, że atak szczytowy można przeprowadzić, gdy prędkość wiatru na szczycie nie przekracza 30 węzłów (kt), czyli ok. 55 km/godz. Oczywiście to kryterium można zmienić, jednak dla pierwszego oszacowania wydaje się ono uzasadnione. Następnie, po odrzuceniu zestawów danych meteo dla tych dni, gdy prędkość wiatru na 8611 m była większa od 30 kt, i po przywróceniu chronologicznego uporządkowania wyników, pojawił się następujący wykres ciśnień na szczycie K2:

Występujące dość często ciśnienie rzędu 243 mm Hg (Torr) jest ekstremalnie niskie, w kontekście wysiłku fizycznego związanego ze wspinaniem.
Dla porównania, w wybranych dniach zimy 2019, podczas trwania wypraw w tym sezonie, ciśnienie obliczeniowe na K2 tylko przez kilka dni było wyższe, niż w tym samym czasie na Evereście i zawsze było wyraźnie niższe, niż na szczycie Kangczendzongi. Warto tutaj podkreślić, że o ile Everest jest o prawie 240 m wyższy od K2, o tyle Kangczendzonga - trzeci co do wysokości szczyt Ziemi (8586 m n.p.m., pierwsze wejście zimowe: K. Wielicki, J. Kukuczka, 10.01.1986), jest tylko o 24 m niższa od K2. Z tego względu bardziej wymowne jest porównywanie warunków szczytowych na K2 do tych, jakie panują na szczycie Kangczendzongi, bo w takim porównaniu wyraźnie widać, jak ogromne znaczenie ma szerokość geograficzna: wszystkie ośmiotysięczniki Himalajów Nepalu leżą na 27-28 deg N, a więc o ok. 8-9 deg na południe od K2, czyli w strefie, gdzie troposfera sięga wyżej "nad głowę wspinacza". K2 jest ośmiotysięcznikiem najdalej wysuniętym na północ, czyli w kierunku "kurczącej się" troposfery. Ma to decydujące znaczenie dla biodostępności tlenu atmosferycznego dla organizmu wspinacza znajdującego się w partii szczytowej wysokiego ośmiotysięcznika. Dodatkowo, bardzo niskie temperatury na K2 zwiększają efekt deficytu tlenu, ponieważ im niższa temperatura gazu, tym niższe jest również jego ciśnienie, a to właśnie ciśnienie parcjalne tlenu ma absolutnie decydujące znaczenie dla wspinacza. Stroma, dolna część krzywej Westa (dolny wykres poniżej) wskazuje, że zmniejszenie ciśnienia o 4 mm Hg (Torr) zmniejsza dopływ tlenu do organizmu o 10%. Jest to bardzo ostra zależność i przez to niebezpieczna, zważywszy, że w turbulentnej górnej troposferze, na szczycie ogromnego masywu K2, który swoją obecnością wprowadza dodatkowe turbulencje, takie skoki ciśnienia na pewno występują, choćby w wyniku pojawiania się strug bardzo zimnego powietrza. Nie ma żadnej możliwości prognozowania ciśnienia z taką dokładnością.

Pod tymi względami K2 ma "najtrudniejsze" położenie geograficzne na naszej planecie. Łączny efekt nazywa się pressure altitude, po polsku przyjęła się nazwa ciśnienie odczuwalne. Jako pierwszy zwrócił na to uwagę amerykański lekarz-himalaista John B. West, który opublikował sporo materiałów naukowych poświęconych temu zagadnieniu, w kontekście problemów medycznych, jakimi zajmuje się medycyna wysokogórska.

Źródła:J.B.West et al.: Barometric pressure at extreme altitudes on Mt. Everest:physiological significance, Journal of applied physiology: respiratory, environmental and exercise physiology, June 1983
J.B West, P.D Wagner: Predicted gas exchange on the summit of Mt. Everest, Respiration Physiology (1980), 42, 1-16

Reasumując, w odpowiedzi na tytułowe pytanie:  
Dlaczego tak trudno jest zdobyć K2 zimą?,
zadane przez Organizatorów Festiwalu im. Andrzeja Zawady w Lądku Zdrój 2019 (edycja #24), można wyodrębnić trzy składowe rozpatrywanych trudności na K2:

1) kwestie alpinistyczne
2) problemy natury meteorologicznej dodatkowo wzmocnione efektem położenia geograficznego K2, czyli ukształtowaniem troposfery w tym rejonie
3) zagadnienia medyczne z tym związane.

Ten zestaw problemów oczywiście występuje na każdym ośmiotysięczniku, ale w żadnym innym miejscu na naszej planecie nie daje tak silnego efektu komasacji. Każdy inny wysoki ośmiotysięcznik jest pod którymś względem łatwiejszy, nawet Everest, pomimo że jest wyższy o blisko 240 m.

Konkluzje są następujące:

• Na K2 potencjalnie da się wejść zimą bez dodatkowego tlenu, ale sprzyjające warunki wiatrowe występują rzadko, obejmują ok. 10-15% całego czasu wyprawowego. Ponadto wymagana jest uprzednia długa i korzystna sekwencja zdarzeń pogodowych, przy czym mimo wszystko trzeba się liczyć z możliwością chwilowej niedostępności szczytu z powodu zbyt niskiego ciśnienia atmosferycznego. Dlatego, ze względów bezpieczeństwa zespół szczytowy powinien posiadać precyzyjne urządzenia do ciągłego pomiaru ciśnienia atmosferycznego, a wyniki tych pomiarów powinny być przesyłanie do bazy na Godwin Austen w czasie rzeczywistym.

• Dotychczasowa historia naszej cywilizacji wskazuje, że jeśli coś jest możliwe do wykonania lub osiągnięcia, to prędzej, czy później, ktoś to osiągnie.

________________________________________________________________________

Dziękuję Renacie Wcisło i Organizatorom Festiwalu za zaproszenie i zaproponowanie mi tak ekscytującego tematu prelekcji.

Bardzo dziękuję za współpracę i kluczowe wskazówki dr Robertowi Szymczakowi i dziękuję Leszkowi Cichemu za to, że zechciał podzielić się ze mną wiedzą i doświadczeniem ze swoich wypraw na K2.