• No results found

Investigating methods for identifying paleo surge-type glaciers or highly dynamical ice flows in Trygghamna, west

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Investigating methods for identifying paleo surge-type glaciers or highly dynamical ice flows in Trygghamna, west "

Copied!
65
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Master’s thesis

Physical Geography and Quaternary Geology, 60 Credits

Investigating methods for identifying paleo surge-type glaciers or highly dynamical ice flows in Trygghamna, west

Spitsbergen

Åsa Cecilia Wallin

NKA 150

2016

(2)
(3)

Preface

This Master’s thesis is Åsa Cecilia Wallin’s degree project in Physical Geography and Quaternary Geology at the Department of Physical Geography, Stockholm University. The Master’s thesis comprises 60 credits (two terms of full-time studies).

Cooperation with UNIS, University Centre in Svalbard.

Supervisors have been Jan Risberg at the Department of Physical Geography, Stockholm University, and Andy Hodson at the University of Sheffield and Harold Lovell at University of Portsmouth.

Examiner has been Per Holmlund at the Department of Physical Geography, Stockholm University.

The author is responsible for the contents of this thesis.

Stockholm, 20 June 2016

Steffen Holzkämper Director of studies

(4)
(5)

Surge-­‐type  glaciers  exhibit  a  cyclic  behaviour  with  an  ice  mass  increase  in  the  reservoir  area  during   the  inactive,  quiescent  phase  and  a  rapid  transportation  of  ice  during  the  active,  surge  phase.  In  or-­‐

der  to  interpret  the  effects  of  climate  change  correctly  it  is  important  to  distinguish  between  advanc-­‐

es  of  surge-­‐type  glaciers  and  those  of  ‘normal’  glaciers,  caused  by  climatic  fluctuations.  This  is  partic-­‐

ularly  important  for  the  Arctic,  which  is  predicted  to  experience  the  highest  increase  in  temperature   on  the  planet.  

  The  dynamic  and  mechanism  of  surge-­‐type  glaciers  can  be  used  for  understanding  both   modern  and  past  ice  sheet  dynamic  instabilities,  threshold  behavior  and  contribution  to  sea  level   rise.  They  are  also  suggested  to  be  analogues  for  land-­‐terminating  paleo  ice  streams  and  surging  ice   sheet  lobes,  which  makes  them  highly  valuable  as  research  objects.  Though  in  order  to  understand   their  behavior,  it  is  important  to  be  able  to  identify  them.  In  literature  the  number  for  surge-­‐type   glaciers  on  Svalbard  varies  between  13  and  90  %,  thus  it  is  important  to  work  out  methods,  other   than  physical  observations,  for  identification.  Aerial  photographs  are  a  powerful  tool  for  the  identifi-­‐

cation  and  mapping  of  landforms  and  ice  structures  and  for  reconstructing  glacier  distribution.  

Though  for  mapping  of  ice  facies  and  structures  within  the  glaciers,  which  provide  important  infor-­‐

mation  regarding  the  glaciers  past  dynamics,  and  is  an  important  part  of  the  identification,  fieldwork   is  essential.  Fieldwork  is  also  much  needed  in  order  to  interpret  the  landforms  and  their  genesis  cor-­‐

rectly.  It  is  suggested  that  the  use  of  multiple  methods  for  identifying  surges,  or  highly  dynamical  ice   flows,  will  improve  the  result  and  the  reliability  will  increase.    

  In  this  thesis  two  different  methods,  structural  glaciology  and  glacial  geomorphology,  have   been  used  for  interpreting  the  past  behaviour  of  the  four  glaciers  in  Trygghamna,  west  Spitsbergen.  

Structural  glaciology  provides  a  way  to  determine  the  dynamic  of  surge-­‐type  glaciers  for  both  the   quiescent-­‐  and  surge  phase.  By  using  glacial  geomorphology  it  is  possible  to  reconstruct  former  ex-­‐

tent  and  thickness  of  small  valley  glaciers.  The  glaciers  of  Trygghamna  exhibit  evidence  of  a  dynamic   past,  of  which  Harrietbreen  and  Kjerulfbreen  bear  enough  evidence  to  be  considered  as  surge-­‐type   glaciers.  The  lack  of  landforms  on  the  forelands  of  Kiærbreen  and  Protektorbreen  makes  the  inter-­‐

pretation  difficult,  though  the  ice  facies  and  structures  within  the  ice  cave  on  Protektor-­‐breen  pro-­‐

vide  additional  information  and  thus  this  glacier  should  at  least  be  classified  as  a  highly  dynamical  ice   flow.  Thus  it  is  considered  to  not  be  suitable  to  only  use  one  data  type  to  determine  whether  a  glaci-­‐

er  is  of  surge-­‐type  or  not.  By  use  multiple  methods  the  result  will  improve  and  the  reliability  will  in-­‐

crease.  The  two  methods  used  for  this  thesis  are  considered  to  be  the  least  amount  of  methods   needed  in  order  to  establish  whether  a  glacier  is  of  surge-­‐type  or  not.    

 

(6)

I  would  like  to  thank  my  supervisors  whose  help  has  been  extremely  valuable  for  this  thesis.  Harold   Lovell,  for  the  invaluable  help  of  understanding  and  interpreting  the  ice  facies  and  structures.  It  has   been  a  fantastic  learning  curve  about  something  that  I  genuinely  find  fascinating,  but  had  absolutely   no  knowledge  about  at  the  start.  Without  his  feedback  I  would  not  only  have  grey  hair,  but  no  hair   what  so  ever.  Jan  Risberg  for  keeping  me  on  track  and  not  drift  off  and  providing  his  expertise  regard-­‐

ing  writing  and  language  usage.  Andy  Hodson,  without  whom  I  would  never  have  come  to  Tryggham-­‐

na  and  fallen  in  love  with  the  place.  Also  a  huge  thanks  to  him  and  Ólafur  Ingólfsson  making  it  possi-­‐

ble  for  me  to  spend  two  weeks  in  Trygghamna  for  fieldwork.  They  provided  a  fantastic  experience,   just  four  master  students,  one  field  assistant  and  two  dogs  on  our  own  in  the  land  of  polar  bears,   ending  this  adventurous  trip  with  a  minor  hurricane  ripping  the  tents  to  pieces.  Absolutely  loved  it   and  wouldn’t  like  to  have  it  any  other  way!  Of  course  my  eminent  field  assistant  Trude  Hohle  de-­‐

serves  a  big  thank  you  and  an  even  greater  hug.  Without  her  I  would  not  have  dared  to  camp  far  out   in  the  wilderness,  but  together  we  can  manage  anything!  Polar  bears,  hurricanes,  mad  people  -­‐  noth-­‐

ing  is  too  difficult  for  us,  my  dear.  My  fellow  master  students  Nina  Aradottir,  Daniel  Ben  Yeoshua  and   Filip  Johansson  for  long  and  fruitful  discussions.  I  wish  you  all  a  very  good  luck  with  your  thesis’s!  

Heïdi  Sevestre,  for  believing  in  the  project  and  eagerly  encouraging  me  to  try  out  this  project.  The  De   Geer  Foundation  for  financial  support,  making  it  possible  for  me  to  get  the  data  needed  for  the  the-­‐

sis.  My  loving  family  who  has  had  to  accept  that  their  youngest  member  has  become  bitten  by  the   polar  bug  and  decided  to  live  up  in  the  high  Arctic.  You  might  not  really  understand  me,  but  thank   you  for  accepting  that  this  is  what  I  love  and  want  to  continue  to  do.  Love  you  to  bits!    

     

   

(7)

1   INTRODUCTION   1  

2   STUDY  AREA   3  

2.1   THE  PHYSICAL  GEOGRAPHY  OF  SVALBARD   4  

2.2   CLIMATIC  CONDITIONS  AND  SENSITIVITY  OF  THE  SVALBARD  ARCHIPELAGO   5  

2.3   TRYGGHAMNA   6  

2.4   THE  GLACIERS  OF  TRYGGHAMNA,  THEIR  GROWTH  AND  RETREAT   8  

2.4.1   PROTEKTORBREEN   10  

2.4.2   HARRIETBREEN   10  

2.4.3   KJERULFBREEN   11  

2.4.4   KIÆRBREEN   11  

3   METHODS   12  

3.1   DATA  SOURCES   12  

3.1.1   PUBLISHED  DATA   12  

3.1.2   AERIAL  PHOTOGRAPHS   12  

3.1.3   GLACIAL  GEOMORPHOLOGICAL  AND  STRUCTURAL  GLACIOLOGICAL  MAPPING   12  

4   DEFINITION  AND  CHARACTERISTICS  FOR  GLACIERS  AND  SURGE-­‐TYPE  GLACIERS,  IN  GENERAL  

AND  SVALBARD  IN  SPECIFIC   13  

4.1   GLACIERS   14  

4.1.1   AREAS  ON  A  GLACIER   14  

4.1.2   THERMAL  STATE  OF  GLACIERS   15  

4.1.3   GLACIERS  ON  SVALBARD   15  

4.2   SURGE-­‐TYPE  GLACIERS   16  

4.2.1   SURGE  CYCLE   16  

4.2.2   MECHANISMS  FOR  SURGE-­‐TYPE  GLACIERS   18  

5   GLACIAL  GEOMORPHOLOGY  –  A  TOOL  FOR  IDENTIFYING  SURGES   19  

5.1   DESCRIPTION  OF  LANDFORMS  INDICATIVE  FOR  SURGE-­‐TYPE  GLACIERS  AND  IMPORTANT  FOR  RECONSTRUCTING  

PAST  EXTENT  OF  THE  GLACIERS  IN  TRYGGHAMNA   20  

5.1.1   LANDFORMS  FOR  RECONSTRUCTING  PAST  GLACIER  EXTENTS,  THICKNESSES  AND  FLOW  DIRECTIONS   20  

5.1.2   LANDFORMS  INDICATIVE  OF  SURGE-­‐TYPE  GLACIERS   21  

6   STRUCTURAL  GLACIOLOGY   24  

6.1   ICE  STRUCTURES  -­‐  WITNESSES  OF  A  GLACIERS  PAST  BEHAVIOUR   25  

6.1.1   S0  -­‐  PRIMARY  STRATIFICATION   27  

6.1.2   S1  -­‐  LONGITUDINAL  FOLIATION   27  

6.1.3   S2  -­‐  ARCUATE  FRACTURE  TRACES   27  

6.1.4   S3  -­‐  FRACTURE  TRACES   28  

6.1.5   S4  -­‐  OPEN  FRACTURES   28  

6.2   ICE  FACIES   28  

(8)

7   RESULT   30  

7.1   STRUCTURAL  GLACIOLOGY   31  

7.1.1   ICE  STRUCTURES  ON  THE  SURFACE  OF  THE  GLACIERS  IN  TRYGGHAMNA  AND  ICE  FLOW  DIRECTIONS   31   7.1.2   ICE  STRUCTURES  AND  ICE  FACIES  WITHIN  THE  ICE  CAVE  ON  PROTEKTORBREEN   33   7.2   LANDFORMS  ON  THE  FORELANDS  AND  DEBRIS  FEATURES  ON  THE  GLACIER  SURFACE   36  

8   DISCUSSION   38  

8.1   PROTEKTORBREEN   39  

8.1.1   STRUCTURAL  GLACIOLOGY   39  

8.1.2   RIDGES  ON  THE  FORELAND  AND  ON  THE  GLACIER  INDICATORS  OF  PAST  ICE  DYNAMICS   44  

8.1.3   SUMMARY  PROTEKTORBREEN   44  

8.2   HARRIETBREEN   45  

8.2.1   ICE  STRUCTURES  ON  THE  GLACIER  SURFACE  INDICATING  A  HIGHLY  DYNAMIC  ICE  FLOW   45  

8.2.2   GLACIAL  GEOMORPHOLOGICAL  EVIDENCE  ON  THE  FORELAND   46  

8.2.3   SUMMARY  HARRIETBREEN   47  

8.3   KJERULFBREEN   47  

8.3.1   A  GLACIER  SURFACE  WITH  A  HIGH  AMOUNT  OF  FRACTURE  TRACES  AND  DEBRIS  FEATURES   47  

8.3.2   THE  FORELAND  AND  ITS  LANDFORMS   48  

8.3.3   SUMMARY  KJERULFBREEN   50  

8.4   KIÆRBREEN   51  

8.4.1   STRUCTURAL  GLACIOLOGY  PROVIDES  MOST  INFORMATION  REGARDING  PAST  ICE  FLOW  BEHAVIOUR   51  

8.4.2   THE  ABSENCE  OF  GLACIAL  GEOMORPHOLOGICAL  EVIDENCE   51  

8.4.3   SUMMARY  KIÆRBREEN   52  

8.5   COMPARING  THE  GLACIERS  IN  TRYGGHAMNA    SURGE-­‐TYPE,  HIGHLY  DYNAMIC  OR  NONE  OF  THE  ABOVE?   52  

9   CONCLUSION   54  

10   REFERENCES   55  

11   APPENDIX   57  

 

(9)

Though  some  glaciers  accumulate  intensely  in  the  upper  area  and  suddenly  advance  several  meters   per  day,  so  called  surge-­‐type  glaciers.  For  interpreting  the  effects  of  climate  change  it  is  important  to   distinguish  between  these  types  of  glaciers  and  advances  of  ‘normal’  glaciers  caused  by  climatic  fluc-­‐

tuations  (Sharp,  1988).  This  is  particularly  important  for  the  Arctic,  which  is  predicted  to  experience   the  highest  increase  in  temperature  on  the  planet.  It  is  also  of  importance  to  investigate  the  dynamic   and  mechanism  of  surge-­‐type  glaciers  in  order  to  understand  the  mechanisms  of  both  modern  and   past  ice  sheet  dynamic  instabilities,  threshold  behavior  and  contribution  to  sea  level  rise  (Ingólfsson   et  al.,  2016).  Surge-­‐type  glaciers  are  also  suggested  to  be  analogues  for  land-­‐terminating  paleo-­‐ice   streams  and  surging  ice  sheet  lobes    (Ingólfsson  et  al.,  2016),  which  makes  them  even  more  valuable   as  research  objects.  Though  in  order  to  understand  their  behavior,  it  is  important  to  be  able  to  identi-­‐

fy  them.  Several  processes  occur  during  a  surge,  there  is  not  just  one  process  unique  to  surges  but   certain  combinations  of  processes,  related  to  the  shift  between  fast  and  slow  ice  flow.  For  identifying   paleosurges  it  is  the  assemblage  of  landforms,  sediments  (Sharp,  1985)  and  ice  structures  (Lovell  et   al.,  2015b)  indicative  of  processes  during  a  glacial  cycle  that  provides  the  information  needed.    

  In  literature  the  number  for  surge-­‐type  glaciers  on  Svalbard  varies  between  13%  and  90%  

(Hagen  &  Liestøl,  1993;  Jiskoot  et  al.,  2000;  Bennet  &  Glasser,  2009).  This  stress  the  importance  of   finding  methods  for  identifying  surge-­‐type  glaciers  that  has  never  been  observed  or  documented  to   surge.  Svalbard  glaciers  have  experienced  a  rapid  recession  and  are  at  present  much  less  dynamic   than  in  the  past  and  are  thus  considered  not  be  able  to  build  up  to  surges  as  frequent  as  in  the  past.  

Due  to  the  retreat,  most  of  the  small  valley  glaciers  on  Svalbard  have  shifted  from  polythermal  to   cold  based  and  are  now  frozen  to  their  beds  (Lovell  et  al.,  2015a).  Ice  structures  record  a  time  when   the  glaciers  were  thermally  different  and  subject  to  intense  crevassing.  It  is  important  to  reconstruct   the  timing  and  characteristics  as  it  provides  a  link  between  glacier  thermal  regime  and  climate  cycles,   which  affect  flow  dynamics  and  thermally  controlled  surge  behavior.  The  documentation  of  distribu-­‐

tion  and  thicknesses  of  glaciers  is  valuable  information  for  interpreting  what  have  happened  with  the   glaciers  on  Svalbard  since  the  Little  Ice  Age  (LIA).  Though,  many  surge-­‐type  glaciers  are  located  in   remote  areas  where  direct  measurements  are  difficult  to  conduct.  This  makes  it  easy  to  miss  a  surge,   or  it  might  already  be  in  the  active  phase  of  a  surge  before  it  is  detected.  By  the  use  of  aerial  photo-­‐

graphs  glacier  dynamics  in  these  areas  can  be  studied  (Murray  et  al.,  2003).  Aerial  photography  is   also  a  powerful  tool  for  the  identification  and  mapping  of  landforms  and  ice  structures  and  for  recon-­‐

struction  of  glacier  distribution.  By  using  glacial  geomorphology  it  is  possible  to  reconstruct  former   extent  and  thickness  of  small  valley  glaciers  (Lovell  et  al.,  2015a).  Though  in  order  to  understand  the   glacial  landscape  it  is  also  important  to  understand  the  dynamics  of  the  ice  that  covered  it  (Evans  &  

Rea,  1999).  By  documenting  and  analysing  crevasse  patterns  of  glacier  surfaces  this  can  be  achieved.  

The  spatial  resolution  of  aerial  photographs  can  provide  information  that  cannot  be  obtained  by  sat-­‐

ellite  imagery,  such  as  glacier  surface  texture,  glacier  structures  and  interactions  with  the  surround-­‐

ing  environment.  They  are  particularly  useful  for  mapping  in  remote  or  inaccessible  areas  (Hubbard   and  Glasser,  2005).  Structural  glaciology  provides  a  way  to  determine  the  dynamic  of  surge-­‐type  glac-­‐

iers  for  both  the  quiescent-­‐  and  active  phase  (Hambrey  &  Dowdeswell,  1997).  

  The  aim  of  this  thesis  is  to  try  out  methods  for  identifying  glaciers  that  have  undergone  surg-­‐

es,  or  at  least  a  highly  dynamical  ice  flows.  For  this  purpose,  the  glaciers  in  Trygghamna  works  per-­‐

(10)

fectly  since  there  are  no  historical  records  found,  except  for  maps  made  by  De  Geer  (1910)  and  Norsk   Polarinstitutt  (1936).  These  maps  demonstrate  a  highly  glaciated  area  where  three  of  the  four  glaci-­‐

ers  terminated  in  the  fjord.  Their  present  surfaces  bear  witness  of  a  dynamic  ice  flow  and  some  of   the  forelands  withhold  landforms  that  support  this,  though  not  all.  The  methods  used  for  the  project   are  structural  glaciology,  both  on  the  glacier  surface  and  within  the  ice,  together  with  glacial  geo-­‐

morphology,  in  particular  the  landforms  associated  with  surges  but  also  those  indicating  the  extent   and  distribution  of  the  glaciers.  The  hypothesis  is  that  all  four  glaciers  are  of  surge-­‐type  and  that   surges  have  caused  the  extensive  loss  of  ice  mass  the  past  100  years.    

     

(11)

2 Study  area  

   

“Surrounded by glaciers and ice and pointed mountains. It is autumn.

The crowds of birds at Alkhornet are gone; red and green snow.”

 

Nathorst,  1882  (in  Liljequist,  1993)      

 

     

This  part  describes  the  geographical  setting  of  Svalbard  and  in  more  detail  the  specific  study  area,   Trygghamna,  Spitsbergen.    

 

 

Norsk  Polarinstitutt,   2015  

(12)

2.1 The  physical  geography  of  Svalbard  

The  Svalbard  archipelago  (77-­‐80°N,  10-­‐35°E)  is  located  at  the  boundary  of  the  Norwegian  Sea,  the   Barents  Sea  and  the  Arctic  Ocean  (fig  1a,  Humlum  et  al.,  2005).  The  archipelago  consists  of  several   islands  of  which  the  main  island  Spitsbergen  is  the  largest,  covering  62%  of  the  total  land  area  of   Svalbard  (60  667  km2,  fig  1b)).  The  first  mentioning  of  Svalbard  (meaning  the  ‘cool  coast’)  is  in  the   Icelandic  Annals  of  1194,  though  Svalbard  might  have  been  discovered  much  earlier  by  the  Norse   Vikings  (Hoel,  1942;  Harland  et  al.,  1997;  Dallman  et  al.,  2015).  It  is  a  highly  glaciated,  approximately   2100  glaciers  (Worsley  et  al.,  1986),  and  mountainous  archipelago,  with  a  coastline  dominated  by   fjords  and  cliffs  and  it  is  suggested  to  have  remained  the  same  ever  since  the  Pleistocene  ice  ages.  A   glacial  minimum  occurred  after  the  last  glaciation,  approximately  7-­‐8000  cal  yr  BP.  Since  then,  an-­‐

other  two  glacial  maximum  has  occurred,  the  first  about  2500  cal  yr  BP  and  the  second  during  the   Little  Ice  Age  (LIA),  from  AD  1870-­‐1920.  The  area  covered  by  glaciers  has  been  reduced  from  61  %  to   59  %  during  the  last  40-­‐  to  50  years  (Dallman  et  al.,  2015).  

    Svalbard  is  located  in  the  northwestern  corner  of  the  Barents  Sea  Shelf,  about  650  km  north   of  Norway  (Harland  et  al.,  1997),  and  was  uplifted  by  Late  Mesozoic  and  Cenozoic  crustal  move-­‐

ments.  The  Barents  Sea  Shelf  between  Svalbard  and  Fennoscandia  is  a  platform  area  where  Precam-­‐

brian  crust  is  mainly  buried  under  a  thick  pile  of  Late  Palaeozoic  to  Neogene  sedimentary  rocks   (Dallman  et  al.,  2015).  The  western  side  of  Spitsbergen  contains  an  extension  of  the  Caledonian   Orogeny,  which  was  a  mountain  building  event  that  occurred  during  the  Ordovician  and  Silurian   (~480-­‐390  ma).  By  the  end  of  the  Silurian  most  of  Svalbard’s  rocks  were  metamorphosed  and/or   folded  and  faulted  and  younger  sediments  were  deposited  on  top  of  the  deformed  succession,  and   later  became  bedrock  (Dallman  et  al.,  2015).  The  latest  main  deformation  event  in  Svalbard,  prelimi-­‐

nary  dated  to  the  Eocene,  is  associated  with  the  strike-­‐slip  displacement  between  Svalbard  and   Greenland  during  the  Cenozoic  (Harland  et  al.,  1997;  Dallman  et  al.,  2015).    

     

Figure  1  a)  Svalbard  is  located  about  650  km  north  of  Norway,  at  the  boundary  of  the  Norwegian  Sea,  the  Barents  Sea  

a   b  

(13)

2.2 Climatic  conditions  and  sensitivity  of  the  Svalbard  archipelago  

Svalbard  is  a  well-­‐studied  part  of  the  Arctic,  with  relatively  mild  climatic  conditions  due  to  the  Nor-­‐

wegian  Current,  which  is  a  branch  of  the  Gulf  Stream,  bringing  up  warmer  water,  creating  the  north-­‐

ernmost  area  of  open  water  in  the  Arctic  winter.  This  result  in  temperatures  above  freezing  also  dur-­‐

ing  winter,  although  snow  can  fall  during  the  short  summer  (Worsley  et  al.,  1986;  Hagen  &  Liestøl,   1993;  Harland  et  al.,  1997;  Bennett  &  Glasser,  2009).  The  climate  on  Svalbard  is  variable,  the  west   coast  of  Spitsbergen  has  a  mean  annual  air  temperature  (MAAT)  of  -­‐6°C  together  with  a  low  rate  of   precipitation,  400-­‐600  mm/yr,  though  the  precipitation  increase  on  the  glaciers  due  to  the  orograph-­‐

ic  effect  (fig  2).  Further  inland  it  is  slightly  colder  and  more  continental  (Hagen  &  Liestøl,  1993;  Ham-­‐

brey  &  Dowdeswell,  1997;  Glasser  et  al  1998;  Bennett  &  Glasser,  2009)  and  according  to  the  Köppen-­‐

Geiger  classification  –  it  is  classified  as  ET,  a  polar  tundra  climate  with  cold  winters  and  summers  with   a  temperature  less  than  +10°C  (Kottek  et  al.,  2006).  These  low  temperatures  make  the  ground  per-­‐

manently,  or  more  correctly  perennially,  frozen,  so  called  permafrost.  The  average  depth  of  the  per-­‐

mafrost  on  Svalbard  is  ~300  m,  (Worsley  et  al.,  1986;  Harland  et  al.,  1997)  ranging  from  <100  m  at   the  coasts  to  >500  m  in  the  highlands  (Humlum  et  al.  2003).    

  Svalbard  has  a  unique  climatic  sensitivity,  due  to  its  position  at  the  northern  extremity  of   relatively  warm  ocean  currents  and  atmospheric  depression  tracks,  and  meteorological  data  has   been  well  documented  since  1911  (Humlum  et  al.,  2003).  The  climatic  sensitivity  of  Svalbard  is  prob-­‐

ably  caused  by  i)  the  archipelago  is  located  in  the  main  pathway  of  air  masses  into  the  Arctic  Basin,  ii)   Svalbard  is  also  located  near  the  confluence  of  air  masses  and  ocean  currents  with  very  different   temperature  characteristics  and  iii)  it  is  also  enhanced  by  the  sea  ice  extent  coupled  with  both  at-­‐

mospheric  and  oceanic  circulation  (Humlum  et  al.,  2003).  This  makes  Svalbard  a  key  site  for  under-­‐

standing  the  implications  of  climate  change  in  the  Northern  Hemisphere  (NH),  especially  since  it  is   predicted  an  amplified  climatic  response  in  the  Arctic  (Humlum  et  al.,  2005).  

  An  interesting  event  occurred  around  1920  as  an  abrupt  warming,  when  the  mean  annual   temperature  changed  from  -­‐9  to  -­‐4°C  within  five  years  (Dowdeswell  et  al.,  1995),  which  is  among  the   highest  increase  in  surface  temperature  documented  anywhere  during  this  time  period.  This  is  re-­‐

garded  as  the  end  of  the  Little  Ice  Age  (LIA)  in  Svalbard.  Between  1957  and  1968,  the  temperature   decreased  with  about  5°C,  with  a  more  gradual  increase  in  temperature  until  the  end  of  the  20th  cen-­‐

tury  (Humlum  et  al.,  2003  &  2005).  

 

Figure  2  Clouds  building  up  over  Protektorbreen  due  to  the  orographic  effect.  

(14)

2.3 Trygghamna    

 

“A Safe Haven, well protected bay from most winds”    

    Orvin,  1991  

  Trygghamna  is  situated  on  the  west  coast  of  Spitsbergen,  41  km  northwest  of  Longyearbyen  at   78°14’N,  13°49’E  (fig  3a).  It  is  a  small  fjord,  5  km  long  and  2  km  wide  (fig  3a  &  b),  on  the  north  side  of   the  outer  part  of  Isfjorden  (Hoel,  1942).  The  precipitation  is  a  bit  less  than  the  average  for  the  west   coast,  373  mm  (Hambrey  &  Dowdeswell,  1997;  Glasser  et  al  1998).  Though,  according  to  Hagen  &  

Liestøl  (1993),  Trygghamna  is  situated  where  precipitation  is  suggested  to  600  mm/yr,  which  can  be   caused  by  the  orographic  effect  (fig  2).  The  glaciers  here  are  either  polythermal  or  cold-­‐based,   (Glasser  et  al  1998:  Hambrey  &  Dowdeswell,  1997).    

  This  fjord  was  a  well-­‐protected  anchorage  for  ships  during  storms,  formerly  used  by  whalers.  

Its  first  mention  was  by  Dutch  whalers  referring  to  it  as  Behouden  Haven  in  1612  (Hoel,  1942;  Ma-­‐

thisen,  1956)  and  it  has  after  that  been  translated  into  English  and  referred  to  as  Safe  Harbour,  Safe   Haven  or  Safe  Bay  (The  Svalbard  Commissioners,  1927).  After  the  Svalbard  Treaty  in  1920,  the  place   names  in  Svalbard  changed  from  mainly  English  to  Norwegian  and  Trygghamna  became  the  official   name  of  the  fjord  (The  Svalbard  Commissioners,  1927).    

  Whaling  was  a  big  industry  in  Svalbard  from  the  1600’s,  and  there  are  records  from  1612  that   the  Dutch  were  in  Trygghamna.  The  following  years  Englishmen,  Dutch  and  Basques  were  whaling  in   Trygghamna,  indicating  that  there  were  a  lot  of  whales  in  this  area  (Mathisen,  1956).  The  remains  of   a  Russian  settlement  are  still  visible  at  in  the  inlet  of  Trygghamna  (fig  3c).  It  is  considered  to  be  dated   to  the  beginning  of  the  18th  century  (Mathisen,  1956;  Storå,  1989)  and  is  believed  to  have  been  built   between  two  important  resource  objects;  Alkehornet,  which  is  a  big  bird  cliff  with  easy  access  to   food,  and  the  front  of  the  glacier  Kjerulfbreen  which  in  the  18th  century  was  located  closer  to  the   settlement  than  at  present  (Storå,  1989).    

  The  Arctic,  in  particular  Svalbard,  has  been  a  fascinating  place  to  explore  for  centuries.  Many   countries  have  conducted  research  in  this  remote  place,  Sweden  in  particular,  though  few  in  

Trygghamna.  The  first  mentioning  of  Trygghamna  during  Swedish  expeditions  is  from  the  A.E.  Nor-­‐

denskiöld,  Spitsbergen  expedition,  1864,  on  the  schooner  Axel  Thordsen  when  Nordenskiöld  sought   shelter  (Liljequist,  1993).  Seeking  shelter  in  this  tranquil  fjord  has  been  the  main  reason  for  entering   it  and  in  1882,  during  the  Geological  Spitsbergen  expedition,  De  Geer  and  Nathorst  had  to  make  a   visit  to  Trygghamna.  Though  it  wasn’t  until  1901  the  first  Swedish  research  took  place.  It  was  when   De  Geer  and  Ringertz  took  the  opportunity  to  perform  scientific  work  while  waiting  out  a  storm.  De   Geer  returned  in  1910  a  geological  excursion  to  Spitsbergen,  and  studied  the  upright  Silurian  strata   and  the  large  glacier  and  performed  a  more  detailed  map  of  the  Isfjorden  area  (fig  4)  (Liljequist,   1993).    

  The  geology  in  this  fjord  is  rather  complex.  Trygghamna  lies  within  the  West  Spitsbergen  Fold   Belt  (WSFB),  which  consists  of  both  sedimentary  and  metamorphic  bedrock,  caused  by  intensive  tec-­‐

tonic  movements  like  folding  and  faulting  (fig  3d).  The  fold  belt  is  not  a  result  of  a  plate  collision,  but   is  thought  to  be  part  of  an  intra-­‐plate  structure  which  developed  54-­‐45  ma  (Eocene)  when  sea-­‐floor   spreading  was  occurring  in  the  Labrador  Sea,  Baffin  Bay,  North  Atlantic  and  Eurasian  Basin  and   Greenland  acted  as  a  separate  plate  and  drifted  towards  Svalbard  (Dallman  et  al.,  2015).  

(15)

 

 

 

Figure  3  a)  Map  of  Isfjorden  with  Longyearbyen  marked  with   a  red  dot.  The  study  area  Trygghamna  is  marked  with  a  red   rectangle.  b)  Satellite  image  from  Norsk  Polarinstitutt  with   the  current  distribution  of  the  glaciers  and  their  terminus  in   Trygghamna.  The  white  outlines  in  the  fjord  are  the  historic   glacier  front  margins.  The  outer  most  have  been  defined   from  the  map  made  by  De  Geer  (1910)  and  the  other  two   from  maps  by  Norsk  Polarinstitutt  (1936,  1968).  c)  The  re-­‐

mains  of  the  Russian  whaling  settlement  in  Trygghamna.  d)   Värmlandsryggen  with  its  beautiful  folding  and  faulting.  

(Photo  ÅW).    

c d

(16)

2.4 The  glaciers  of  Trygghamna,  their  growth  and  retreat  

According  to  the  map  made  by  Gerard  de  Geer  in  1910  (fig  4),  the  glaciers  of  Trygghamna  were  all   connected.  On  the  map,  there  is  only  one  name  marked  on  the  glacier  –  Kjerulf  glacier  (Kjerulfbreen).  

On  the  map  from  Norsk  Polarinstitutt  (see  appendix)  the  three  larger  glaciers  Protektorbreen,  Har-­‐

rietbreen  and  Kjerulfbreen  were  connected  but  Kiærbreen  was  disconnected  and  the  small  lake   Lovénvatnet  is  marked  on  the  map  (fig  5).  On  this  map  the  names  of  all  the  glacier  is  written  though   that  is  likely  a  later  addition.  These  glaciers  and  lake  is  not  mentioned  in  literature  until  1954-­‐1955   (Orvin,  1958).  

  Figure  3b  shows  the  glacier  front  today  and  how  it  has  retreated  since  1910,  when  de  Geer   created  his  map  of  the  entire  Isfjorden  area  (fig  4,  5,  6a  &  b).    

   

   

Figure  4  Historical  map  of  Isfjorden  area  made  by  de  Geer  in  1910.  Trygghamna  and  the  glaciers  are  highlighted   in  a  separate  frame.  As  can  be  seen  from  the  map,  the  area  was  highly  glaciated  and  it  was  considered  to  be   only  one  glacier,  Kjerulfbreen.  

(17)

     

Figure  5  Map  B9  from  Norsk  Polarinstitutt  created  from  aerial  photographs  taken  1936-­‐1938.  On  this  map  the   nunatak  Knuvelen  and  the  lake  Lovénvatnet  is  visible.  Also  the  four  different  glaciers  have  their  names,  though  that   is  likely  a  later  addition  to  the  map.    

Figure  6  a)  A  view  over  Trygghamna  in  1936,  aerial  photograph  taken  by  Norsk  Polarinstitutt.  Knuvelen  was  a   nunatak  during  this  period  and  all  three  glaciers  were  connected.  Kiærbreen  reached  all  the  way  to  the  moraine.  

b)  Trygghamna  in  summer  2014,  picture  taken  from  Protektorbreen,  facing  NE.  All  glaciers  have  retreated  and   Knuvelen  has  a  clear  trimline,  indicating  the  height  of  Protektorbreen  in  the  past.  

a  

b  

(18)

2.4.1 Protektorbreen    

“The protector against the ocean off Trygghamna - the protected harbour”

(Hoel,  1942)    

Protektorbreen,  78°10’-­‐13°40’,  lies  west  and  north  of  Protektorfjellet  (fig  3a).    It  is  first  marked  on  a   map  as  an  individual  glacier  in  1955  (Hoel,  1942;  Orvin,  1958).  The  shape  of  Protektorbreen  (fig  7a)  is   not  the  usual  shape  of  a  valley  glacier,  making  it  difficult  to  estimate  its  volume.  It  is  <3  km  long  and  

<2  km  wide  at  its  widest  part.  The  more  elongated  part  of  the  glacier  lies  in  an  SW-­‐NE  direction  with   a  NE  ice  flow.  The  wide  part  of  the  glacier  has  a  more  direct  ice  flow  from  west  to  east.  The  northern   part  of  the  glacier  reaches  nearly  beyond  Knuvelen,  and  has  a  small  accumulation  area  on  the  west-­‐

ern  side  and  the  ice  flow  is  in  a  NW-­‐SEE  direction.  Otherwise  the  larger  accumulation  areas  lies  in  the   southern  part  of  the  glacier,  a  smaller  in  the  east  and  a  larger  on  the  west  side,  located  on  a  higher   elevation,  both  on  elevations  above  350  m  a.s.l,  and  is  only  connected  by  an  icefall.    

2.4.2 Harrietbreen    

“Harriet Wedel Jarlsberg, 1846-1926. Contributor to the Norwegian Spitsbergen expeditions”

(Orvin,  1991)   Harrietbreen  (fig  3a  and  7b),  78°15’-­‐13°20’,  is  a  tributary  glacier  to  Kjerulfbreen,  north  of  

Protektorbreen.  It  is  first  marked  as  an  individual  glacier  in  1954  (Orvin,  1958).  The  shape  is  almost   circular,  with  an  ice  flow  from  west  to  east.  It  is  a  highly  crevassed  glacier  and  the  only  one  terminat-­‐

ing  in  the  fjord,  a  so-­‐called  tidewater  glacier.  Though,  it  is  retreating  and  it  is  only  a  part  of  the  glacier   tongue  ending  in  the  fjord,  about  2/3  is  terminating  on  land.  

    a  

b  

Figure  7  a)  Protektorbreen  with  the  higher  accumulation  area  in  the  west,  connected  by  an  icefall.  b)  Harrietbreen  with   its  crevassed  surface  and  calving  front.  

a  

(19)

2.4.3 Kjerulfbreen    

“Theodor Kjerulf, 1825-1888. Norwegian geologist, professor at the University of Oslo”

(Orvin,  1991)    

Kjerulfbreen  (fig  3a  and  8a),  78°10’-­‐13°30’,  was  believed  to  have  an  area  of  50  km2  in  the  1940’s   (Hoel,  1942).  This  number  likely  included  Harrietbreen  and  Protektorbreen  (fig  7a  and  7b)  and  not   only  the  single  valley  glacier  that  is  today.  The  length  of  the  glacier  is  5-­‐7  km,  depending  on  where   the  divide  is  located  on  the  higher  elevation,  in  some  pictures  it  looks  as  Geologpasset  cuts  it  off  from   the  higher  accumulation  area.  This  needs  to  be  further  investigated.  Though,  Kjerulfbreen  has  two   distinct  accumulation  areas  at  an  elevation  above  350  m  a.s.l.  The  ice  flow  direction  from  north  to   south,  with  a  slight  turn  to  SE  at  the  snout.        

2.4.4 Kiærbreen    

“Elias Cathrius Kiær, 1863-1939. Contributor to the Norwegian Spitsbergen expedition”

(Orvin,  1991)   Kiærbreen  (fig  3a  and  8b),  78°15’-­‐13°40’,  is  considered  a  tributary  glacier  to  Esmarkbreen,  which   flows  into  the  fjord  Ymerbukta,  east  of  Trygghamna  (Orvin,  1958).  This  is  the  smallest  of  the  four   glaciers  in  Trygghamna,  only  1  km  long  and  <500  m  wide.  During  the  LIA  the  valley  glacier  was  con-­‐

nected  to  the  cirque  glacier  on  the  west  side  of  the  valley,  which  now  is  completely  covered  with   debris.  By  that  time  the  glacier  reached  all  the  way  to  the  frontal  moraine  ridge  and  the  glacial  lake   was  covered  with  ice.      

b   a  

Figure  8  a)  Kjerulfbreen,  the  biggest  of  the  glaciers  in  Trygghamna  and  b)  Kiærbreen,  the  smallest  of  them.  Both  display-­‐

ing  surface  structures  and  melt-­‐out  features.    

(20)

3 Methods    

Various  techniques  were  used  for  answering  the  research  questions  for  this  thesis.  These  include  the   use  of  remote  sensing  data;  published  sources  and  field  mapping  to  track  glaciological  changes;  and   map  glacial  geomorphology  and  glaciological  structures.  This  paragraph  will  outline  these  methods,   which  are  all  well-­‐established  techniques  in  glaciological  and  glacial  geomorphological  studies.    

3.1 Data  sources  

3.1.1 Published  data  

In  order  to  reconstruct  the  history  of  the  glaciers  in  Trygghamna,  various  types  of  published  data   have  been  used.  These  include  descriptions  of  the  fjord  Trygghamna  from  old  books  and  articles;  

photographs  and  maps,  both  historical  and  more  recent;  mapped  glacier  terminus  positions  based  on   old  maps,  one  by  de  Geer  (1910)  and  Norsk  Polarinstitutt  (1936  and  2008;  see  appendix).  The  maps   have  been  geo-­‐rectified  similar  to  the  aerial  photographs.    

3.1.2 Aerial  photographs  

To  map  the  surface  glaciological  structures,  three  aerial  photographs  from  2009,  retrieved  from   Norsk  Polarinstitutt  (see  appendix),  was  used  for  the  study  area.  They  were  provided  in  digital  format   and  mosaicked  by  Dr.  Harold  Lovell.  The  photographs  were  then  geo-­‐rectified  to  Universal  Transverse   Mercator  (UTM)  Zone  33N  (datum:  WGS  84)  using  ESRI  ArcMap  10.3  Georeferencing  toolbar.  In  addi-­‐

tion,  several  historical  aerial  photographs  from  Norsk  Polarinstitutt,  1936  (see  appendix),  were  used   for  identifying  glaciological  changes,  such  as  ice  flow  directions  and  crevasse  patterns.  

3.1.3 Glacial  geomorphological  and  structural  glaciological  mapping  

The  mapping  of  glacial  geomorphology  and  features  on  the  glacier  surface  was  conducted  digitally   with  ArcGIS.  Features  were  identified  and  digitised  as  shape-­‐files  directly  onto  the  geo-­‐rectified  aerial   photographs.  The  identification  and  mapping  of  structural  glaciological  features  (e.g.  longitudinal   foliation,  arcuate  fracture  traces  and  fracture  traces)  on  the  glacier  surface  was  performed  according   to  Hambrey  and  Dowdeswell  (1997),  Hubbard  &  Glasser  (2005)  and  Lovell  et  al.  (2015a).    

  Field  mapping  during  field  camp  in  August  2015  was  used  to  ground-­‐truth  and  improve  the   map.  Identified  features  in  field  were  described,  photographed  and  sketched  within  the  field  note-­‐

book.    

 

 

 

(21)

4 Definition  and  characteristics  for  glaciers  and  surge-­‐type  glaciers,   in  general  and  Svalbard  in  specific  

   

‘Absence of evidence is not evidence of absence’

 

(Benn  &  Evans,  2010)    

 

   

 

In  this  part  the  definition  of  so  called  normal  glaciers  and  their  structures  are  specified  in  order  to   understand  the  fascinating  mechanism,  dynamics  and  behaviour  of  surge-­‐type  glaciers.    

The  specific  behaviour  of  the  glaciers  on  Svalbard  in  comparison  to  other  areas  are  defined,  at  least  to  

what  is  known  today.      

Tunabreen  (photo  ÅW)  

(22)

4.1 Glaciers  

The  definition  of  a  glacier  is  an  ice  mass  that  moves  due  to  its  own  weight  (Holmlund  &  Jansson,   2003),  or  its  ability  to  transfer  ice  from  high  elevation  accumulation  areas  to  lower  ablation  areas   where  ice  is  lost  by  melting  or  calving  (Benn  &  Evans,  2010).  Glacier  ice  behaves  like  a  thick  viscous   fluid,  which  slowly  and  continuously  deforms  under  an  applied  stress  (Cuffey  &  Paterson,  2010).    

4.1.1 Areas  on  a  glacier  

The  accumulation  area  (fig  9)  is  the  part  of  a  glacier  where  snow  crystals  are  preserved  during  at  least   one  melt  season.  By  the  compaction  and  pressure  of  overlying  snowpack  the  snow  transforms  into   firn,  which  is  metamorphosed  into  ice  when  the  air-­‐  or  water-­‐filled  passageways  between  the  grains   are  sealed  (Benn  &  Evans,  2010;  Cuffey  &  Paterson,  2010).  Thus,  two  processes  occur  in  the  snow-­‐

pack,  metamorphose  when  snow  crystals  change  their  shape  and  density,  and  compaction  when   snow  is  compressed  (Holmlund  &  Jansson,  2003).    

  The  ablation  area  (fig  9)  is  the  part  of  the  glacier  where  snow  and  ice  is  lost  from  a  glacier,   including  processes  such  as  melting,  evaporation,  sublimation  and  calving  of  icebergs  (Benn  &  Evans,   2010).  The  equilibrium-­‐line  altitude  (ELA)  is  the  boundary  between  the  accumulation  and  ablation   areas  at  the  end  of  the  mass  balance  year,  where  the  accumulation  equals  ablation  for  the  year.  This   is  a  transition  zone  where  the  glacier  surface  changes  from  snow,  to  snow  patches,  to  ice  (Holmlund  

&  Jansson,  2003;  Cuffey  &  Paterson,  2010).    

 

 

Figure  9  The  different  areas  on  a  glacier  are  illustrated  by  the  surface  of  Storglaciären,  northern  Sweden.  The  accumulation   area  is  the  area  on  a  glacier  where  the  snow  is  preserved  and  transforms  into  firn  and  ice,  i.e.  gains  mass.  The  ablation  area   is  the  area  on  the  lower  part  of  the  glacier  where  the  glacier  experience  mass  loss.  The  equilibrium-­‐line  altitude  (ELA)  is  not   a  distinct  line  but  a  transition  area  between  the  accumulation  and  ablation  areas  (photo  ÅW).    

(23)

4.1.2 Thermal  state  of  glaciers  

Glaciers  do  not  only  melt  at  0°C,  the  increasing  pressure  of  the  ice  mass  decreases  the  melting  point   of  the  ice  by  0.072°C  per  million  Pascals  (MPa).  This  is  referred  to  as  the  pressure-­‐melting  point  of   the  glacier  (Benn  &  Evans,  2010).  Glaciers  are  classified  whether  the  ice  is  at  or  below  the  pressure-­‐

melting  point.  The  temperature  of  temperate  glaciers  is  at  the  melting  point  except  for  a  surface   layer  of  a  few  meters  thickness.  For  a  glacier  to  be  so  called  warm-­‐based,  the  thickness  should  be   approximately  100  m  (Fowler  et  al.,  2001).  Temperate  glaciers  occur  mainly  in  temperate  maritime   areas  with  high  precipitation  and  summer  melting  (Benn  &  Evans,  2010).  Cold  glaciers  mean  that  the   whole  glacier  is  below  the  melting  point  and  are  frozen  to  their  beds.  For  this,  the  ice  thickness  is   usually  less  than  60  m  (Fowler  et  al.,  2001).  These  types  of  glaciers  occur  only  where  surface-­‐,  en-­‐  

and  subglacial  heat  sources  are  too  small  to  raise  the  ice  to  the  pressure-­‐melting  point.  Polythermal   glaciers  have  a  mix  of  both  warm  and  cold  ice  and  are  the  most  geographically  widespread  of  the   three  glacier  types,  and  exhibit  a  wide  range  of  thermal  structures  depending  on  the  balance  of  sur-­‐

face  and  subsurface  processes  (Benn  &  Evans,  2010).    

4.1.3 Glaciers  on  Svalbard  

The  Svalbard  archipelago  hosts  up  to  2000  glaciers  (Worsley  et  al.,  1986),  covering  59  %  (35  528  km2)   of  the  total  land  area  and  are  of  different  types,  such  as  cirque  and  valley  glaciers,  ice  fields  and  ice   caps  (Dallman  et  al.,  2015).  Low  temperatures  and  accumulation  rates  leads  to  low  glacial  flow  veloc-­‐

ities  and  thus  the  glaciers  on  Svalbard  move  slower  than  glaciers  in  other  regions  (<10  m/y)  and  are,   in  general,  not  highly  crevassed  (Hagen  &  Liestøl,  1993;  Hagen  et  al.,  2003).    

  There  are  both  land  and  marine  terminating  glaciers  on  Svalbard,  but  two  thirds  are  tidewat-­‐

er  glaciers,  i.e.  terminating  in  water  with  calving  fronts  (Dallman  et  al.,  2015).  Valley  glaciers,  glaciers   restricted  by  mountain  walls,  terminating  in  the  fjords  are  common  on  Svalbard.  Most  important   about  these  glaciers  is  the  important  ablation  process  calving  (Holmlund  &  Jansson,  2003).  Tributary   glaciers  are  smaller  glaciers  that  flow  into  and  merge  with  larger  glaciers,  so  called  trunk  glaciers.  

They  often  contribute  mass  to  the  trunk  glaciers  due  to  their  own  accumulation  areas  (Singh  et  al.,   2011).  Western  and  southern  Spitsbergen  has  a  huge  network  of  valley  glaciers  that  originates  from   small  ice  fields  (Dallman  et  al.,  2015).  Ice  fields  are  large  ice  bodies  that  cover  mountains  and  develop   in  areas  with  generally  gentle  topography  and  an  altitude  that  benefits  ice  accumulation  (Dallman  et   al.,  2015).  Ice  caps  are  like  ice  fields,  large  continuous  ice  bodies,  though  dome-­‐shaped  with  radial   flow  that  covers  <50  000  km2.  The  largest  ice  cap  in  Svalbard  is  Austfonna  in  Nordaustlandet,  cover-­‐

ing  almost  10  000  km2  (Benn  &  Evans,  2010;  Dallman  et  al.,  2015).  Cirque  glaciers  are  small,  round   glaciers  that  form  in  a  bowl-­‐shaped  niche  in  mountain  ridges  where  snow  can  accumulate  (Holmlund  

&  Jansson,  2003;  Dallman  et  al.,  2015).  They  were  common  on  Svalbard,  but  are  now  in  general  only   remnants,  such  as  dead  ice  or  rock  glaciers.  

  Most  of  the  Svalbard  glaciers  are  considered  to  be  polythermal  (Bennett  &  Glasser,  2009),   and  most  of  them  have  temperate  ice  underneath  a  cold  surface  in  the  accumulation  area.  The  abla-­‐

tion  area  is  below  the  pressure-­‐melting  point  and  thus  cold  based,  frozen  to  the  bed  (Hambrey  &  

Dowdeswell,  1997;  Hagen  et  al.,  2003).  Though  recent  studies  show  that  Svalbard  glaciers  have  un-­‐

dergone  a  thermal  transition  from  polythermal  to  cold-­‐based  (Lovell  et  al.,  2015a).  The  strongly  neg-­‐

ative  mass  balance  in  the  20th  century  is  causing  thinning  and  retreat  (Hagen  et  al.,  2003),  though   Hagen  &  Liestøl  (1993)  concluded  that  glaciers  with  accumulation  areas  on  higher  elevations  are   closer  to  a  steady  state  than  the  ones  closer  to  the  coast  at  lower  elevations.    

(24)

4.2 Surge-­‐type  glaciers  

The  most  interesting  about  Svalbard  glaciers  is  that  a  substantial  amount  of  them  are  of  so  called   surge-­‐type.  Less  than  1%  of  Earth’s  glaciers  are  considered  to  be  of  surge-­‐type,  but  they  are  of  great   importance  in  understanding  glacier  dynamics  (Jiskoot,  et  al.,  1998;  Jiskoot  et  al.,  2000;  Murray  et  al.,   2000)  and  also  for  their  contribution  to  global  sea  level  rise.  Surge-­‐type  glaciers  are  not  evenly  dis-­‐

tributed  around  the  world,  but  tend  to  be  clustered  in  certain  areas  (Dowdeswell  et  al.,  1991;  

Dallman  et  al.,  2015).  This  type  tends  to  be  more  abundant  on  the  Northern  Hemisphere  than  the   Southern.  Svalbard  is  considered  to  be  a  ‘hot-­‐spot’  for  surge-­‐type  glaciers.  The  percentage  of  Sval-­‐

bard  surge-­‐type  glaciers  is  difficult  to  establish  and  the  estimates  vary  substantially.  Jiskoot  et  al.  

(2000)  suggests  that  13%  of  the  glaciers  are  of  surge-­‐type,  Bennet  &  Glasser  (2009)  believes  it  to  be  

~35%  while  Hagen  &  Liestøl  (1993)  estimates  as  much  as  ~90%.  The  reason  for  this  difference  in  es-­‐

timation  is  likely  caused  by  the  methods  used  and  the  current  climate,  making  it  more  difficult  for  the   glaciers  to  build  up  to  surge  events,  thus  difficult  to  identify.  Glaciers  might  be  misclassified  as  non-­‐

surge-­‐type  simply  because  they  have  never  been  observed  to  surge  and  display  no  overt  signs  of   having  done  so.  In  order  to  find  out  the  extent  of  surge  type  glaciers  on  Svalbard,  it  is  necessary  to   find  indications  of,  if  not  surge  events,  at  least  highly  dynamical  ice  flows.  As  Benn  &  Evans  (2010)   proclaims:  ‘Absence  of  evidence  is  not  evidence  of  absence’.  In  order  to  find  these  indications  it  is   important  to  test  various  methods,  including  glacial  geomorphology  and  structural  glaciology.  

  In  various  literatures  the  term  ‘surge’  is  used  for  any  dramatic  increase  in  glacier  flow.  It  can   be  fast  flowing  tidewater  glaciers  after  collapsing  ice  shelves  or  rapidly  advancing  glaciers  caused  by,   for  example,  volcanic  eruptions  such  as  in  Kamchatka  in  the  1980’s  (Dowdeswell  et  al.,  1991).  In  this   thesis,  the  term  surge-­‐type  glaciers  only  refer  to  glaciers  with  an  increase  in  ice  flow  velocity  caused   by  internally  driven  oscillations.  

4.2.1 Surge  cycle  

Surges  are  cyclic  and  not  directly  triggered  by  external  forcing  but  rather  internal.  Internal  processes   though  are  not  independent  of  external  forcing;  a  climate  for  making  it  possible  for  a  glacier  to  build   up  into  a  surge  is  essential  (Sharp,  1988;  Lefauconnier  &  Hagen,  1991).  Also,  glaciers  exhibit  a  wide   range  of  surging  behaviours,  and  the  distinctions  between  surge-­‐type  and  non-­‐surge-­‐type  glaciers   may  not  be  absolutely  clear  (Sevestre  &  Benn,  2015).    

  Surge  events  can  be  explained  as  a  two-­‐phased  flow  regime,  and  indicate  changes  in  pro-­‐

cesses  and  conditions  beneath  the  ice  that  makes  the  glacier  shift  between  slow  (quiescent  phase,  fig   10a)  and  fast  flow  (surge  phase,  fig  10b)  (Meier  &  Post,  1969;  Murray  et  al.,  2003).  A  surge  is  defined   as  an  abnormally  fast  flow  of  a  glacier  over  a  shorter  period  of  a  few  months  to  a  few  years,  also   called  the  active  (surge)  phase.  This  is  followed  by  a  longer,  inactive  (quiescent)  phase  where  the   glacier  flow  slow  down  and  the  front  retreats  and  the  glacier  builds  up  again  (Sharp,  1988;  Dow-­‐

deswell  et  al.,  1991;  Dallman  et  al.,  2015).  Surge-­‐type  glaciers  undergo  changes  in  both  morphology   and  behaviour  during  a  surge  cycle.  The  quiescent  phase  is  the  time  between  surges,  the  inactive   phase,  when  the  glacier  is  moving  at  a  normal,  slow  pace.  During  this  phase  ice  builds  up  in  the  res-­‐

ervoir  area  (fig  10a)  located  in  the  upper  part  of  the  glacier,  which  is  not  to  be  compared  to  the  ac-­‐

cumulation  area.  The  reservoir  area  usually  lies  within  the  accumulation  area  (fig  9),  where  the  in-­‐

crease  of  mass  results  in  an  increase  in  the  surface  gradient  (Benn  &  Evans,  2010;  Dallman  et  al.,   2015).  This  mass  gets  rapidly  transported  down-­‐glacier  to  the  receiving  area  (fig  10a)  during  a  surge,   the  active  phase  (Dowdeswell  et  al.,  1991).  In  a  non-­‐surge-­‐type  glacier  there  is  a  balance  between   the  accumulation  and  the  transport  velocity  to  the  ablation  area,  thus  the  glacier  length  is  more  or  

References

Related documents

There two stages in the design, in first stage, clients need choose the services level based on their own situation, then they can adjust the services level in

Fig 29 Tanzania. Population density, 1967. Fig31 Example of the distribution of homestead fields and garden plots in a clus- ter of homesteads in Ugogo. Fig 32 A

This Bachelor’s thesis is Amanda Åberg’s degree project in Geography at the Department of Physical Geography, Stockholm University. The Bachelor’s thesis comprises 15 credits (a

Through the NAWOU gender training programmes the trainers can see that women have learnt how to save money and by saving in the group the women have got credit capacity to make

Regarding to the effectiveness of KPIs, the “12 characteristics of Effective KPIs” defined by Wayne W.Eckerson[3] was chosen, because I believe that the 12

For students enrolled 2012-2017 these credits consist of 60 ECTS credits of courses divided between mandatory courses and core elective courses as stipulated below, 30 ECTS

The requirement for independent elective courses (open or advanced) can also be fulfilled through successful participation in one of the approved optional program components

Questions will be related to your privacy concerns and perception of collecting your location data by companies, when using entertainment smartphone application or before