Självständigt arbete Nr 75
Höjdförändringar på Lomonosovfonna, Svalbard, 1996-2012
Höjdförändringar på Lomonosovfonna, Svalbard, 1996-2012
Linnea Borg
Linnea Borg
Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper Kandidatexamen i Geovetenskap, 180 hp
Självständigt arbete i geovetenskap, 15 hp Tryckt hos Institutionen för geovetenskaper Geotryckeriet, Uppsala universitet, Uppsala, 2013.
Klimatförändringarna och den globala uppvärmningen slår hårt mot Arktis och områdena där omkring. Detta beror till stor del av att när snö och is smälter så försvinner ljusa ytor och ersätts av mörkt hav och land – albedot sänks. Detta har en feedbackef- fekt som gör att smältningen accelererar eftersom att mörka ytor drar till sig mer solstrålning. På grund av uppvärmningen retire- rar glaciärerna i Arktis, bland annat på Svalbard. Syftet för den här rapporten har varit att få fram eventuella höjdskillnader på Lomonosovfonnaglaciären på Svalbard genom att jämföra höjd- data som samlats in under perioden 1996-2012. Datat består av altimeterdata insamlad av NASA och av GPS-data som samlats in av forskare på Uppsala universitet. Med hjälp av programmen ArcGIS och Matlab har ett resultat av höjdförändringarna kunnat tas fram från perioderna 1996-2012, 1996-2002 samt 2002-2012. Under hela mätperioden 1996-2012 var medelsänk- ningen av glaciären -0,44 meter per år. Resultatet visar att både sänkning och höjning har skett på glaciären. I kanten av Lomo- nosovfonna som gränsar mot Billefjorden har enbart en sänk- ning skett. Några av smältvärdena är mycket höga i denna del av glaciären, detta kan bero på flera saker; mest smältning sker i kanterna på grund av att glaciären är som tunnast där, en kalv- ning har sker och/eller så beror höjdskillnaden på att glaciären är som brantast i detta område och två mätpunkter från olika perioder som jämförts med varandra kan ligga på mycket olika höjd trots att de ligger nära varandra. Resultatet visar även att smältningen accelererar, eftersom medelsänkningen under perioden 1996-2002 låg på -0,26 meter per år medan den hade ökat till -0,54 meter per år under perioden 2002-2012. Resulta- ten som fåtts fram stämmer överens med tidigare mätningar och rapporter samt med de prognoser som finns över det framtida klimatet.
Självständigt arbete Nr 75
Höjdförändringar på Lomonosovfonna, Svalbard, 1996-2012
Linnea Borg
Handledare: Rickard Pettersson
Abstract
The climate changes and the global warming have a great impact on the Arctic environments. This partially depends on that the albedo is getting lower when snow and ice is melting and exposes more and more dark surfaces of the land and sea.
This leads to a feedback effect; the melting accelerates because dark surfaces attract more sun radiation. Because of the heating the glaciers in Arctic retreat. The purpose of this report is to obtain an eventual change in elevation on the glacier Lomonosovfonna that is located on Svalbard by comparing elevation data collected by NASA and GPS data from 1996-2012. The data was processed in ArcGIS and Matlab and the result is a change in elevation during the periods 1996-2012, 1996- 2002 and 2002-2012. The result shows an average height decrease of
Lomonosovfonna of -0,44 meters per year. When the result is reviewed, one can notice that both an increase and a decrease in height are observed on
Lomonosovfonna. On the edge of the glacier, that border to Billefjorden, only a decrease in elevation is noticed. Some differences in elevation is very high in this area, and this can be due to three causes; the highest amount of melting occurs on the edges because of the higher air temperature at low elevation cause high melt, a calving have occurred or the difference is due to that the glacier is steepest in this area and therefore small position errors between measurements can cause big differences. The result also shows that the melting is accelerating, since the average melting of Lomonosovfonna was -0,26 meters per year during the period 1996-2002 and during the period 2002-2012 the melting had increased to -0,54 meters per year.
The results are all in line with earlier measurements and reports and also with predictions for the climate.
Sammanfattning
Klimatförändringarna och den globala uppvärmningen slår hårt mot Arktis och områdena där omkring. Detta beror till stor del av att när snö och is smälter så försvinner ljusa ytor och ersätts av mörkt hav och land – albedot sänks. Detta har en feedbackeffekt som gör att smältningen accelererar eftersom att mörka ytor drar till sig mer solstrålning. På grund av uppvärmningen retirerar glaciärerna i Arktis, bland annat på Svalbard. Syftet för den här rapporten har varit att få fram eventuella
höjdskillnader på Lomonosovfonnaglaciären på Svalbard genom att jämföra höjddata som samlats in under perioden 1996-2012. Datat består av altimeterdata insamlad av NASA och av GPS-data som samlats in av forskare på Uppsala universitet. Med hjälp av programmen ArcGIS och Matlab har ett resultat av höjdförändringarna kunnat tas fram från perioderna 1996-2012, 1996-2002 samt 2002-2012. Under hela mätperioden 1996-2012 var medelsänkningen av glaciären -0,44 meter per år.
Resultatet visar att både sänkning och höjning har skett på glaciären. I kanten av Lomonosovfonna som gränsar mot Billefjorden har enbart en sänkning skett. Några av smältvärdena är mycket höga i denna del av glaciären, detta kan bero på flera saker; mest smältning sker i kanterna på grund av att glaciären är som tunnast där, en kalvning har sker och/eller så beror höjdskillnaden på att glaciären är som brantast i detta område och två mätpunkter från olika perioder som jämförts med varandra kan ligga på mycket olika höjd trots att de ligger nära varandra. Resultatet visar även att smältningen accelererar, eftersom medelsänkningen under perioden 1996-2002 låg på -0,26 meter per år medan den hade ökat till -0,54 meter per år
under perioden 2002-2012. Resultaten som fåtts fram stämmer överens med tidigare mätningar och rapporter samt med de prognoser som finns över det framtida
klimatet.
Innehållsförteckning
1. INLEDNING ... 1
2. SVALBARD ... 1
2.1 Lomonosovfonna ... 3
2.2 Klimat och klimatprognoser för Svalbard ... 4
3. BAKGRUND ... 6
3.1 Glaciärer och deras roll i klimatet ... 7
3.1.1 Glaciärsmältning och havsytenivåhöjning ... 7
3.2 Konsekvenser av havsytenivåhöjning ... 8
3.3 Tidigare studier av höjdförändringar hos glaciärer ... 8
3.3.1 Svalbard glacier elevation changes and contribution to sea level rise ... 8
3.2.2 Glacier geometry and elevation changes on Svalbard (1936-90) ... 9
4. METOD ... 9
5. RESULTAT ... 11
6. DISKUSSION ... 13
7. SLUTSATSER ... 15
8. TACKORD ... 16
9. REFERENSER ... 16
1
1. Inledning
Klimatförändringarna och den globala temperaturhöjningen gör att glaciärerna i och runt Arktis smälter. På grund av att området har en stor yta täckt av glaciärer så bidrar smältningen av dessa mycket till havsytenivåhöjningen. Höjningen av
världshaven kommer att påverka livet på flera sätt, främst genom att delar av världen kommer att hamna under vatten då kustlinjerna stiger (Church et. al. 2008). Ett av områdena med retirerande glaciärer är Svalbard. Mätningar visar att temperaturen på Svalbard stiger liksom i resten av världen. Den globala uppvärmningen sker
snabbare i områdena runt polerna och mängden snö och is i polarområdena spelar en stor roll för det globala klimatet (Førland et. al 2010). Genom att jämföra höjddata från perioden 1996-2012 som samlats in från glaciären Lomonosovfonna på
Svalbard så förväntas den här rapporten ge en bild av hur glaciärens höjdförändring ser ut. Detta för att se om glaciären har påverkats av klimatförändringar och
smältning, eftersom glaciärsmältning är en stor bidragande faktor till
havsytenivåhöjningarna. På grund av sitt mycket varierande klimat på de nordöstra delarna av Svalbard där undersökningarna har gjorts så ser inte klimatförändringarna och glaciärsmältningen likadan ut över hela Svalbard, men resultatet förväntas ge en bild av den övergripande trenden.
2. Svalbard
Svalbard är en ögrupp som ligger norr om Norge och öster om Grönland (fig. 1) (Nuth 2010). Landet ligger i det Arktiska havet norr om polcirkeln. Öarna har en bergig topografi på grund av att förkastningar och veckningar har varit aktiva i
Figur 1: Karta över Svalbard och omkringliggande geografiska områden. Källa: Google maps.
2 området. (Encyclopedia Britannica, 2013). Ett namn som ofta används om Svalbard är Spetsbergen, men detta är egentligen namnet på den största av de fyra öar som utgör Svalbard.
Svalbard har ett extremt varierande klimat på grund av sitt geografiska läge. Norr om Svalbard ligger det Arktiska havet men Svalbards öar ligger även vid de yttre
gränserna av norra Atlantens varma havsströmmar (fig 2). Landet är därför känsligt för avvikelser både i värmetransporten söderifrån och havsisens tillstånd i norr (Nuth et. al., 2010). Klimatet varierar beroende på om havet är täckt av is, då det leder till ett kallare och torrare klimat, eller om havet är isfritt då klimatet är fuktigare.
Variationerna beror på att havsisen fungerar som ett skydd mot att värme tränger ned i vattnet och även reflekterar det mesta av solstrålningen (Øseth E, 2011).
På Svalbard täcks 60 % av ytan, eller 34 560 km2, av glaciärer (Hagen et. al. 1993).
Det är lika med 6 % av världens glaciärer om man räknar bort Grönland och Antarktis (Moholdt et. al. 2010) . De flesta av glaciärerna på Svalbard är polythermala
(Björnsson et. al. 1996) En polythermal glaciär består av både tempererad och kall is.
Oftast är isen varmare där den är som tjockast som en följd av geotermal
uppvärmning och kall och fastfrusen där den är som tunnast, i till exempel kanterna av glaciärerna. De flesta glaciärerna är även av så kallad svämmande typ (Sund et.
al. 2009). När en glaciär genomgår en svämning så innebär det att den under en kort tidsperiod rör sig med högre hastighet än vanligt. Glaciärerna på Svalbard kan
komma upp i en hastighet som är 10 till 100 gånger högre än den normala (Svalbard glacier, inget datum). När glaciärerna är i sitt normala tillstånd, det vill säga då de inte genomgår någon svämning, så karaktäriseras de av låga hastigheter där rörelsen är mindre än 10 meter per år på mindre glaciärer (Hagen et. al. 2003). De låga
Figur 2: Havsströmmar kring Svalbard. Källa: Loeng & Drinkwater 2007.
3 hastigheterna gör att glaciärerna ofta är fastfrusna i den underliggande permafrosten (Björnsson et. al. 1996).
Snötäcket över Arktis kommer även det att fortsätta minska, det
beräknas ha minskat med cirka 10 % de senaste 30 åren och klimatmodeller visar att det kommer kunna minska med ytterligare 10-20 % innan 2000-talets slut. Den
största minskningen kommer ske under hösten och vintern då temperaturskillnaderna kommer vara som störst (Øseth 2011).
Klimatförändringar sker både oftare och med större påverkan i Arktis än i många andra delar av världen. Detta beror på att när snön och isen smälter så blir markytan och havsytan mörkare – ytan får ett lägre albedo, något som
klimatsystemen är väldigt känsliga emot på grund av feedbackeffekten som uppstår.
Det lägre albedot leder till att ytorna adsorberar mer solstrålning. Detta leder i sin tur till ännu större uppvärmning och smältning. Effekten av minskat albedo är en viktig faktor för att förstå och förklara processerna bakom is- och snösmältningen i Arktis.
Mänsklig aktivitet kan påskynda sänkningen av albedot i Arktis. Vid förbränning av fossila bränslen kan sot bildas och dessa små svarta partiklar kan transporteras till Arktis och avsättas på snön och isen där och bilda mörkare områden som gör att smältningen går snabbare. Även under tiden då sotpartiklarna transporteras med vindarna adsorberar de solstrålning vilket leder till en uppvärmning av atmosfären.
Även små mängder sot kan påverka albedot kraftigt och ha en större inverkan på klimatet än vad man tidigare trott. De flesta utsläppen av sot härrör från centrala och sydliga delar av världen där befolkningstätheten och förbränningen av fossila
bränslen är högre än i övriga delar av världen. Mer sot avsätts i de östra delarna av Svalbard jämfört med de västra delarna på grund av landskapets utseende och vindriktningen (Øseth 2011).
Enligt mätningar sammanställda av IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) kan glaciärer och istäcken utanför Grönland och Antarktis vid smältning bidra till mellan 15 och 37 centimeter av havsytenivåhöjningen (Lemke et al 2007). Det är en liten del jämfört med vad Grönlands och Antarktis glaciärer skulle bidra med, men å andra sidan förväntas de mindre glaciärerna och iskapporna likt de på Svalbard vara de som bidrar mest till havsytenivåhöjningen de närmsta 100 åren (Meier et al 2007). Under de senaste 12 åren har bidraget till havsytenivåhöjningen från de mindre glaciärerna och iskapporna accelererat, vilket har lett till att
smältningen av dessa ismassor nu står för cirka en tredjedel av den totala globala havsytenivåhöjningen (Kaser et. al. 2006).
En annan hypotes om varför glaciärerna på Svalbard drar sig tillbaka är att Lilla istiden avslutades på Svalbard omkring år 1920. Tidpunkten överensstämmer med när glaciärerna på Svalbard började retirera, vilket betyder att uttunningen av glaciärerna även skulle kunna förklaras, åtminstone till en del, av att firn inte ackumuleras med samma hastighet längre (Nuth et. al., 2010).
2.1 Lomonosovfonna
Lomonosovfonna är en glaciär på Svalbard som ligger på ön Spetsbergen (fig. 3).
Det är denna glaciär som höjdmätningarna som används i denna rapport kommer från. På Spetsbergen finns det både små nischglaciärer samt större isfält och
dalglaciärer och även stora istäcken (Moholdt et. al. 2010). Lomonosovfonnas högsta punkt är 1237 meter över havet vilket gör att den är den högst belägna glaciären på Svalbard. Från Lomonosovfonna flödar Nordenskiölbreen ut (van Pelt et. al. 2012).
4 Det är den delen av Lomonosovfonna som de flesta mätningar kommer från.
Nordenskiöldbreen är en tidvatttenglaciär av polytermal typ och har en area på 242 km2 och är 26 km lång (Hagen et. al. 1993).
2.2 Klimat och klimatprognoser för Svalbard
ACIA (Arctic Climate Impact Assessment) är en organisation som år 2004 publicerade en rapport som tog upp klimatförändringarna i Arktis. På grund av resultaten i rapporten insåg man att uppföljning på regional och lokal nivå var nödvändig, vilket ledde till att underorganisationen NorACIA (Norwegian Arcitc Climate Impact Assessment) startades upp. NorACIA har skrivit flera rapporter om klimatförändringarna i den norska delen av Arktis där Svalbard ingår.
NorACIA sammanfattar klimatet på Svalbard i sin rapport Climate
change in the Norwegian Arctic sammanställd av Ellen Øseth (2011). På Svalbard är det viktigt att ta hänsyn till att det där är stora naturliga variationer i klimatet som bland annat beror på de olika havsströmmarna som når Svalbard. På grund av att Svalbard ligger på yttersta gränsen av norra Atlantens varma ström påverkas
glaciärerna lätt av klimatförändringar. Medeltemperaturen i hela Arktis har ökat med 0,1 °C per decennium det senaste århundradet, men efter 1960 har ökningen
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!!
!
!!
!!
!!
!
!!
!
!!
!
!!
!
!!
!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!!
!
!!
!
!!
!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!
!!
!
!!
!!
!!
!
!!
!
!!!!!
!!!!
!!!
!!
!
!!!!!!!!!!!
!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!
!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!
!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!!!!!!!!!!!!
!!!
!!!!!!!!!!
!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!
!!!!!!!!!
!
1996-2002
§
0 32 50065 000 130 000Meters
§
Figur 3: Markeringen visar var på Svalbard glaciären Lomonosovfonna är placerad.
5 accelererat till 0,4 °C per decennium enligt Øseths rapport. Fortsättningsvis redovisar rapporten att i Longyearbyen på Svalbard har medeltemperaturen ökat med ungefär 0,23 °C per decennium sedan 1912. Temperaturökningen har för Svalbard varit något högre än ökningen för hela Arktis. Mellan 1912 och 1930 ökade temperaturen för att sedan sjunka mellan 1950 och 1960. Efter 1960 har temperaturen ökat igen och efter år 2000 har Svalbard upplevt flera ovanligt varma år. Även
nederbördsmängden har enligt rapporten ökat på Svalbard under tiden då mätningar har genomförts. Uppvärmningsprocessen har skett över hela Svalbard och nästan alla glaciärer på ögruppen har dragit sig tillbaka. Glaciärerna på Svalbard har stor inverkan på havsytenivåhöjningen då landet innehåller ungefär 11 % av den arktiska landisen enligt rapporten.
IPCC har presenterat möjliga framtida klimatscenarier beroende på hur mycket växthusgaser mänskligheten kommer släppa ut (Øseth 2011). För att göra beräkningar om det framtida klimatet används olika globala och regionala
klimatmodeller (Førland et. al. 2009). Modellerna baseras på andelen utsläpp som i sin tur baseras på hur population, ekonomisk tillväxt, teknisk utveckling och andra relevanta faktorer kommer utvecklas. Däremot tar uträkningarna inte hänsyn till att några stora förändringar i klimatpolitiken kommer göras. Koldioxidnivåerna,
medeltemperaturen och havsytenivån kommer alla att höjas under 2000-talet enligt de olika scenarierna. När det gäller den arktiska regionen där Svalbard ingår är det två scenarier som särskilt betonas; scenario A2 samt B2. Scenarierna skiljer sig åt genom att A2 har fokus på ekonomisk tillväxt, har en större befolkning än B2 och högre utsläpp genom förbränning av fossila bränslen (Øseth 2011). De visar att den Figur 4: Till vänster de förväntade förändringarna i årlig medeltemperaturen över norska Arktis mellan perioden 1961-1990 och 2071-2100, till höger de förväntade förändringarna i årlig medelnederbörd över samma område och perioder. Källa: Førland et al. 2009.
6 arktiska temperaturen kommer att öka med 7 °C för scenario A2 respektive 5 °C för scenario B2 fram till slutet av 2100-talet (Førland et. al. 2009).
Tabell 1: Skillnader i temperatur och nederbörd i norska Arktis mellan period 1 (från 1981- 2010 fram till 2021-2050) och period 2 (från 1961-1990 fram till 2071-2100) Källa: Førland et.
al. 2010.
Scenario Per. 1 Per. 2
Temp. (C) Årlig 1,5 – 4 3 – 8 Vår 1,5 – 4 2 – 6 Sommar 1 – 1,5 2 – 4 Höst 2 – 6 4 – 8 Vinter 2,5 – 8 4 – 8 Nederbörd (%) Årlig 10 – 20 10 – 40
Vår 5 – 20 10 – 40 Sommar 0 10 – 30 Höst 10 – 20 10 – 40 Vinter 10 – 40 0 – 40
Med hjälp av globala och regionala klimatmodeller har jämförelser mellan dagens klimat (1961-1990) och det framtida klimatet (2071-2100) tagits fram (tabell 1). För Svalbards del visar medeltemperaturhöjningen på stora skillnader beroende på var i ögruppen man tittar (fig 4). Ökningen fram till år 2050 kommer vara cirka 3 °C i de sydvästra delarna och cirka 8 °C i de nordöstra delarna. Uppvärmningen kommer vara som störst under höst- och vintermånaderna, speciellt i de inre delarna. I havsområdena utanför Svalbard kommer havsisen ersättas av öppet hav och det är här de största temperaturökningarna kommer att ske.
När det gäller nederbördsmängden så tros den kunna öka med upp till 40 % i de nordöstra delarna av Spetsbergen. Dock är nederbörden idag så pass liten i de områdena att ökningen inte kommer att innebära några större mängder. Över inlandet kommer däremot ökningen bli större på grund av att nederbörden idag är större (fig. 4).
3. Bakgrund
Växthuseffekten är den värmande effekt som atmosfären utövar på jordytan genom att antingen släppa igenom, adsorbera eller reflektera strålning. Den globala
temperaturökningen fram till år 2100 beräknas till mellan 1,8-4,0 °C. De första tillförlitliga temperaturmätningarna började omkring år 1850 och sedan dess har fjorton av de senaste åren tillhört de femton varmaste åren någonsin
(Nationalencyklopedin, 2013). En följd av uppvärmningen av Jorden är att isen runt Arktis har minskat. Sedan satellitmätningar påbörjades på 1970-talet har man kunnat se att ytan med havsis i slutet av sommaren har minskat med cirka 10 % varje
tioårsperiod (Nationalencyklopedin, 2013). När isarna smälter blottas mörkare hav och land, vilket leder till att ännu mer värme adsorberas och temperaturen kan stiga ytterligare (WWF, 2013).
7 FN:s klimatpanel IPCC startades 1998. Deras syfte är att sammanställa de bästa tänkbara professionella resultaten inom klimatförändringar samt deras miljömässiga och socioekonomiska konsekvenser. IPCC har gett ut flera rapporter och i deras fjärde rapport från 2007 görs kopplingen mellan mänsklig aktivitet och den globala uppvärmningen klar (Øseth 2011). IPCC uttrycker i sin fjärde utvärdering att ”den största delen av den observerade globala uppvärmningen sedan mitten av 1900-talet mycket sannolikt beror på den observerade ökningen av växthusgaser beroende på mänskliga aktiviteter”. Snö- och istäcket spelar en stor roll för det globala klimatet. Avsmältningen gör att snöns och isens reflektiva och isolerande effekter minskar och leder till fler klimatförändringar (IPCC, 2007).
3.1 Glaciärer och deras roll i klimatet
Glaciärer är stora ismassor som har bildats av snö som utsatts för tryck. Dessa massor rör sig framåt under sitt eget tryck. De delas upp i olika klasser beroende på sin form eller hur de beter sig i relation till den underliggande topografin. De glaciärer som nämns i den här rapporten är istäcken, isfält, dal- och nischglaciärer. Istäcken är stora områden som täcker mindre än 50 000 km2 och styrs inte av den underliggande topografin utan av sin egen tyngd. Isfält är ett område med is vars rörelse
kontrolleras av den underliggande topografin. Nischglaciärer är små ismassor som ligger i små dalar uppe i bergen. Dalglaciärer finns som namnet tyder på i dalar mellan berg (Hugget 2011) och dess rörelse styrs av dalens form
(Nationalencyklopedin 2013).
3.1.1 Glaciärsmältning och havsytenivåhöjning
En konsekvens av ökande temperatur är att jordens isar och glaciärer smälter och den beräknade smältningen skulle kunna innebära en havsytenivåhöjning mellan 18 och 59 centimeter (Nationalencyklopedin, 2013).
Om människorna på jorden fortsätter ”som vanligt” utan att göra
någonting åt utsläpp och temperaturhöjning så beräknar IPCC att havsytenivån kan höjas med cirka 60 centimeter till år 2100. Höjningen kan bli ännu högre, en meter eller mer, på grund av att minskningen av istäckena runt polerna accelererar. Det finns även beräkningar som baseras på om åtgärder vidtas respektive om situationen förvärras, dessa visar på en höjning på cirka 30 respektive 180 centimeter. Sedan 1950 har havsytenivån höjts med cirka 1,7 ± 0,3 millimeter per år. Havens nivåer har kunnat mätas med noggrannhet med hjälp av altimetersateliter sedan 1990 och data från dessa visar att mellan 1993-2009 har den genomsnittliga havsytenivån höjts med 3,3 ± 0,4 millimeter per år. Detta innebär en acceleration av höjningen.
Accelerationen beror främst på att haven genomgår en uppvärmning och därmed också en termal expansion av vattnet samt smältningen av landis.
Glaciärsmältningen tros ha bidragit med cirka 30 % av havsytenivåhöjningen mellan 1993-2009. Istäckena i polarområdena svarar förmodligen snabbare på
uppvärmningen än vad man tidigare trott och smältningen går därför fortare än tidigare beräkningar har visat (IPCC, 2007).
8 3.2 Konsekvenser av havsytenivåhöjning
Cirka 10 % av världens befolkning bor i områden lokaliserade mindre än 10 meter över havet. En av de omedelbara effekterna av en havsytenivåhöjning är att kustnära områden översvämmas. Om man ser till effekterna över en längre tid så kommer landskapet att forma sig efter de nya kusterna vilket leder till ökad erosion och
saltvatteninträngning i grundvattnet. Människor kommer även att migrera på grund av och anpassa sig till den högre havsytenivån kommer att krävas.
Flera tätbefolkade kustområden och växande städer i södra, sydöstra och östra Asien hotas av havsytenivåhöjningen. En låg utvecklingsnivå kombinerat med tillväxt i kuststäder gör att även delar av Afrika är hotat, två exempel är
Moçambique och Egypten. Små öar är dock de mest hotade delarna och effekterna av havsytenivåhöjningen kommer att vara störst där. Lågt liggande öar som
Maldiverna och Tuvalu riskerar att försvinna helt redan under 2000-talet (Nicholls &
Cazenave, 2010).
Glaciärsmältningen kommer även att leda till många andra lokala
effekter, till exempel att avrinningen av floder ut i Arktiska havet ökar. När glaciärerna smälter och mer färskvatten strömmar ut i havet leder det till både
havsytenivåhöjning och förändringar i havets cirkulation. Genom förändringar i kryosfären förändras också i sin tur bland annat vattendragens avrinning, vilket i sin tur påverkar färskvattentillgången, kuststäder, kustnära marina ekologiska system och olika näringar i samhällen i den arktiska regionen (IPCC rapport).
3.3 Tidigare studier av höjdförändringar hos glaciärer
3.3.1 Svalbard glacier elevation changes and contribution to sea level rise
I denna studie jämför Nuth et al (2010) satellitdata från ICESat med gamla
topografiska kartor och DEM:er för att få fram höjdförändring över tid. ICESat-datat som använts är från perioden 2003-2007, vilket enligt Nuth et al (2010) är en för kort period för att få fram säkra resultat. För att få fram bättre resultat som bygger på mätningar under en lång tid måste därför moderna ICESat-data jämföras med äldre topografisk data. Det äldre datat består av fotogrammetriska kartor och DEM:s från perioden 1965-1990. Enligt författarna fungerar data från ICESat bra till att ta fram förändringar på mindre glaciärer och isfält på höga höjder och i bergstopografi.
ICESat har även en hög precision och är bra för att bedöma osäkerheter som uppkommer i äldre topografiska kartor.
Resultatet av studien visar att det observerade medelvärdet av
höjdförändringen på Svalbards glaciärer är – 0,40 meter per år och på alla glaciärer har den största uttunningen skett i den främre delen förutom hos de glaciärer som har genomgått en svämning. På höga höjder var de vertikala förändringarna små med både uttunning och höjning. Den nordöstra delen av Spetsbergen, där Lomonosovfonna ligger, hade den lägsta genomsnittliga uttunningen i de lägre glaciärdelarna av alla områden på Svalbard. Uttunningen av glaciärfronten varierer mellan – 1,5 och 0 meter per år. Uttunningen av hela glaciärerna i Spetsbergens nordöstra delar varierar mellan – 0,15 och – 0, 30 meter per år. Lomonosovonna
9 genomgår en volymförändring på – 0, 21 ± 0,06 meter per år enligt Nuths studie. De mest negativa värdena i nordöstra Spetsbergen uppmättes där svämning sker.
Nuth och hans kollegor urskiljer tre olika mönster i höjdförändringarna på Svalbards glaciärer; 1: det sker för det mesta en utbredd uttunning av de lägre
delarna av glaciärerna på grund av issmältning medan det på högre höjder endast sker en liten uttunning, 2: en stor främre uttunning samt en höjning av de höge glaciärdelarna sker, 3: hos glaciärer som har genomgått en surge sker en höjning i de främre delarna medan de högre höjderna tunnas ut. De har kommit fram till att den totala förändringen under de senaste 15-40 åren (beroende på område) är - 0,36 ± 0,02 meter per år, eller – 9,71 ± 0,53 km3 per år. Detta är lika med en global havsytenivåhöjning på 0,026 meter per år. Enligt siffrorna i resultatet så står Svalbard för 4 % av bidraget till havsytenivåhöjningen från mindre glaciärer och isfält.
3.2.2 Glacier geometry and elevation changes on Svalbard (1936-90) I denna rapporten skriven av Moholdt et al (2010) framför de att syftet är att genom att jämföra äldre topografiska kartor från 1936/38 med moderna digitala höjdmodeller från 1990 få fram en höjdförändring. De mäter även den geodetiska massblansen hos glaciärerna, vilket är lika med förändringarna i tjockleken. Ett av de uppmätta områdena är Nordenskiöldbreen som är en utlöparglaciär från Lomonosovfonna.
Resultaten visar att under 1936/38-1990 har glaciärerna på Svalbard dragit sig tillbaka och förlorat massa med en ytminskning på 16 % och en total volymförändring på – 86,03 ± 3,64 km3. Förändringarna skiljer sig regionalt på grund av skillnader i topografi och klimat. Enligt denna studie har de flesta av glaciärerna upplevt en höjning i de övre delarna på grund av ökad nederbörd.Den västra delen av Lomonosovfonna har minskat i area med cirka 25 %, medan de flesta andra glaciärerna i området har minskat i höjd. Även centrala Lomonosovfonna har minskat i yta med cirka 20 %. Den geodetiska massbalansen skiljer sig även den mellan olika områden beroende på topografi och klimatmönster. Centrala Lomonosovfonna har en liten geodetisk massbalans på grund av sin topografi och att klimatet där är torrare.
4. Metod
Datat som ska jämföras behöver vara från samma geografiska plats men olika tidsperioder. Genom att jämföra höjddata över glaciären från olika tidpunkter så kan en eventuell höjdnivåförändring fås fram. På grund av positioneringsproblem vid de olika tillfällena så är det sällan att punkter överlappar varandra utan skiljer sig åt rumsligt. För att komma runt det problemet har vi använt en DEM och räknat ut terrängskillnaden mellan två punkter som ligger nära varandra (inom 100 meter).
När dL har räknats ut kan höjdförändringen på glaciären mellan de olika tidsperioderna räknas ut i Matlab genom beräkningen (z1 – z2) – dL. Den
topografiska skillnaden räknas bort från höjdskillnaden mellan de olika perioderna för att få fram den verkliga höjdförändringen. Genom att återigen använda ArcGIS för att lägga in datat över höjdförändringen kan resultatet plottas på ett raster över
Lomonosovfonna.
10 Figur 5. Figuren förklarar hur uträkningen av höjdförändringen har gått till.
De data som har använts i den här rapporten är altimeterdata (höjddata) insamlad av NASA med hjälp av flygplan samt GPS-data från marken som har samlats in av forskare på Uppsala universitet. Det flygburna datat samlades in under åren 1996- 2002 och GPS-datat under åren 2009-2012.
För att kunna sammanställa informationen har programmet ArcGIS använts. Alla mätningar samt kartor över det studerade området har lagts in i programmet. Mätpunkterna plottas då upp på kartan över glaciären och det omkringliggande området. De mätpunkter som är relevanta för rapporten är de punkter som ligger på glaciären. Genom att studera vilka perioder de relevanta mätningarna är från får man fram vilka mätperioder som kan användas i denna rapport. Mätningar från år 1996, 2002 och 2012 fanns representerade på glaciären.
Därför bestämdes det att jämförelse skulle ske mellan perioderna 1996-2012, 1996- 2002 och 2002-2012 för att kunna få ett så noggrant resultat som möjligt.
För att kunna jämföra höjddatat med GPS-datat behöver de båda vara i ett gemensamt koordinatsystem, UTM zon 33N, WGS84 ellipsoid. Detta gjordes i ArcGIS, eftersom att de olika datat är refererade till olika koordinatsystem från början. För att en jämförelse ska kunna ske mellan de olika mätningarna behöver tabeller över de olika mätningarna från de olika perioderna skapas i ArcGIS. Dessa tabeller visar information om hur högt en viss mätpunkt från en viss period ligger i det raster över Lomonsovfonna som används. Ett raster innehåller all höjddata över området och genom att lägga på de uppmätta punkterna på rastret får man fram vad
="Uppmä'"höjdskillnad"mellan"de"
två"6dpunkterna"vid"posi6onerna"z1"
och"z2"(dL)"
dL"
z1"
z2"
="Mätpunkter"(z1"och"z2)"
Tid$
Höjd$
h
h ="Terrängskillnad"
11 varje punkt ligger på för höjd. Det raster som används i denna rapport är NPI DEM som tagits fram av norska polarinstitutet. Man matar också in vilka mätpunkter som höjdvärden ska tas fram för. Detta gör att man får fram en tabell som visar den höjd som de mätpunkter man har valt att använda ligger på i det DEM man har valt att använda. Denna procedur upprepas för alla perioder och mätprofiler man är
intresserad att få fram tabeller över. När alla tabeller är klara väljer man vilka tabeller som ska jämföras med varandra (alltså de tidsperioder som ska jämföras med
varandra). Tabellerna matas sedan in i programmet Matlab. Med hjälp av ett script bestämmer programmet vilka mätpunkter från de olika tidsperioder som jämförs som ligger närmast varandra genom att mäta avstånden mellan en punkt och alla andra punkter. Programmet letar sedan reda på den punkt som ligger på kortast avstånd från utgångspunkten. Detta är viktigt eftersom att man vill jämföra mätpunkter från ungefär samma ställe för att få fram korrekta resultat. I vissa fall kan det vara svårt att hitta två mätpunkter som ligger inom samma geografiska område som är
jämförbara med varandra. Vissa punkter ligger tillräckligt nära varandra för att Matlab ska jämföra dem med varandra.
När Matlab har lokaliserat de mätpunkter som ligger nära varandra så räknar programmet ut dL, som är den topografiska skillnaden mellan de två
närliggande punkterna som ska jämföras med varandra.
5. Resultat
Nedan redovisas resultatet från jämförelsen av höjddata från olika tidsperioder som uppmätts på Lomonosovfonna. Resultaten står i hur många meter eller meter per år som ytan har sänkts.
Tabell 2: Sammanlagd smältning under perioderna 1996-2002 samt 2002-2012.
Minskning Lomonosovfonna (m/år)
1996-2002 -0,26
2002-2012 -0,54
Tabell 3: Sammanlagd minskning under hela perioden (1996-2012).
Minskning Lomonosovfonna under hela perioden (m/år)
1996-2012 -0,44
Tabell 4: Medelvärdet av minskningen under perioderna 1996-2002 samt 2002-2012.
Medelvärdet av den totala minskningen (m)
1996-2002 -1,53
2002-2012 -5,38
Tabell 5: Medelvärdet av minskningen under hela perioden (1996-2012).
Medelvärdet av den totala smältningen under hela perioden (m)
1996-2012 -7,10
12
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!!!!!
!!!!
!!!
!!
!
!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!
!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
!!!!!!!!!!!!
!!!
!!!!!!!!!!
!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!
!!!!!!!!!
1996-2002
!§
0 1 500 3 000 6 000Meters
Elevation values (m) 124636_120752 dz
! -9 - -7
! -7 - -4
! -4 - -2
! -2 - 0
! 0 - 4
Figur 6: Totala höjdförändringar på Lomonosovfonna under perioden 1996-2002. SPOT-bilden har tillhandahållits av SPIRIT Program CNES 2008-2009 och SPOT Image 2008.
13 Figur 7: Totala höjdförändringar på Lomonosovfonna under perioden 2002-2012. SPOT- bilden har tillhandahållits av SPIRIT Program CNES 2008-2009 och SPOT Image 2008.
14
!!
!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!
! !
!
!
!
!
!
!!
!!!
!!!!!!!!!
!!!!!!!
!!
!!
!!!
!
!
!
!!!!!!!!!!!
!!
!
!!!!!
!
!
!
!!!!!!
!!!
!!!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!!
!
!
!!
!!
!
!!
!
!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!!
!
!!
!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!!
!!!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!!!
!!
!
!!
!
!
!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
! !
!!
!!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!!!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!
!
!
!!
!!
!!
!
!!
!!
!
!!
!
!!
!!
!
!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!
!
!
!!
!
!
!!
!
!
!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!
!!
!!!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!!
!
!
1996-2012
§
Elevation values (m/y) 124636_120752 dzdt
! -0.7 - -0.6
! -0.6 - -0.5
! -0.5 - -0.4
! -0.4 - -0.3 0 1 450 2 900 5 800Meters
Figur 8: Höjdförändringar i meter per år på Lomonosovfonna under perioden 1996-2012.
SPOT-bilden har tillhandahållits av SPIRIT Program CNES 2008-2009 och SPOT Image 2008.
15
6. Diskussion
På resultatbilderna som visar höjdförändringen i meter under perioderna 1996-2012, 1996-2002 och 2002-2012 kan man utläsa att både sänkning och höjning av isytan har skett på Lomonosovfonna. På glaciärens ytterkant ned mot fjorden har bara minskning skett. Alla mätningar visar ganska stora förändringar i den yttersta delen av glaciären som gränsar mot fjorden, precis vid glaciärkanten. Detta kan bero på tre saker, eller en kombination av dem; 1; en reträtt har skett på glaciären vilket leder till höga förändringsvärden i mätningarna, 2; det är i fronterna glaciärerna är som
brantast. Två mätpunkter från olika tidpunkter som har jämförts med varandra kan därför skilja sig mycket från varandra i höjd på grund av att de inte är positionerade på exakt samma plats, därför blir en korrigering av terrängskillnaden nödvändig. 3;
när smältning sker av en glaciär sker det främst i fronten där glaciären är som tunnast redan. Att den mesta smältningen sker i kanten av glaciären gör att glaciärkanten blir brantare. En brantare glaciärkant leder till att glaciärrörelsen blir snabbare vilket för fram mer massa till fronten. Detta leder i sin tur till en ökad kalvning av glaciären, vilket gör att havsytenivåhöjningen accelererar.
I de fall där en höjning har skett så har det uppmätts högre upp på glaciären, där ackumulationen förmodligen fortfarande är större än smältningen.
Under perioden 1996-2002 (fig. 5) har extrema höjningar uppmätts, men detta beror antagligen på att mätpunkterna ligger i branta områden och att punkterna som jämförts skiljer sig mycket åt i höjd på grund av de branta sluttningarna och inte på grund av faktiska höjdförändringar, precis som fallet med de extrema
höjdminskningarna.
Det årliga medelvärdet på smältningen visar att smältningen har varit större under perioden 2002-2012 (-0,54 m/år) än mellan 1996-2002 (-0,26 m/år) (tabell 4). Detta visar på att smältningen accelererar, vilket stämmer överens med tidigare rapporter. Att smältningen accelererar kan till exempel bero på större
mänsklig påverkan som leder till mer utsläpp och att albedot på Svalbard och Arktis har sänkts genom tidigare smältning och därför ökar på smältningen av snö och is.
Även detta bidrar till en acceleration hav havsytenivåhöjningen.
Resultatbilden över medelsänkningen per år av Lomonosovfonna (fig. 8) visar att det enbart skett en sänkning på hela glaciären sett över hela perioden (1996-2012). De största sänkningarna över hela perioden har skett vid glaciärens kant.
Enligt Nuth et. al. (2010) så är medelvärdet av förändringen på Svalbards glaciärer under perioden 1965-2007 cirka -0,40 meter per år. Detta
stämmer överens med det resultat som denna rapports mätningar gav från hela den uppmätta perioden, nämligen ett medelvärde av -0,44 meter per år under perioden 1996-2012.
7. Slutsatser
Glaciärytan har genomgått en sänkning sett över hela perioden, och den största sänkningen har skett på glaciärens kant som gränsar mot Billefjorden. Att den största smältningen sker i glaciärens kanter leder till att glaciären blir brantare. En brantare glaciär bidrar till en accelererande havsytenivåhöjning eftersom flödet av is från glaciären ökar mot fronten. Smältningen är mindre på högre höjder och under vissa perioder har även en höjning av glaciären på de högre nivåerna skett. Sedan 1996
16 har smältningen accelererat, vilket också innebär ett ökat bidrag till
havsytenivåhöjningen. De mätningar som visar på en höjning vid glaciärens kant eller andra extrema värden kan bero på att mätpunkterna inte har sammanfallit tillräckligt bra med varandra. Då resultaten stämmer överens med tidigare rapporter som har gjorts inom glaciärsmältning på Svalbard så räknas de som tillförlitliga.
8. Tackord
Mitt största och varmaste tack går till min handledare Rickard Pettersson för att han hjälpt mig genom alla tänkbara problem som kan uppstå vid uppsatsskrivning, från oförståeliga program till kraschade usb-minnen. Tack! Mina tack riktas också till Norskt polarinstitut och Loeng & Drinkwater för att de lånat ut sina figurer.
9. Referenser
Björnsson, H., Gjessing Y., Hamran S.E., Hagen J.O., Liestøl O., Palsson F.,
Erlingsson B. (1996). The thermal regime of sub-polar glaciers mapped by multi-frequency radio-echo sounding, Journal of Glaciology 42:23–32.
Church J., White N., Aarup T., Wilson W., Woodworth .P, Domingues C., Hunter J., Lambeck K. (2008) Understanding global sea levels: past, present and future. Sustainability Science.
Førland E.J., Benestad R.E., Flatøy F., Hanssen-Bauer I., Haugen J.E., Isaksen K., Sorteberg A., Ådlandsvik B. (2009). Climate development in North Norway and the Svalbard region during 1900-2100. Rapportserie 128.
Tromsø: Norsk polarinstitutt.
Hagen, J. O., Liestøl O., Roland E. & Jørgensen T. (1993). Glacier atlas of Svalbard and Jan Mayen. Meddelelse 129. Tromsø: Norskt polarinstitut.
Hagen J. O., Melvold K, Pinglot F, & Dowdeswell J.A. (2003), On the
net mass balance of the glaciers and ice caps in Svalbard, Norwegian Arctic. Arctic, Antarctic and Alpine Research 35:264–270.
Hugget, R (2011). Fundamentals of geomorphology. Oxon: Routledge. 516 s.
IPCC rapport. Climate Change 2007 : Synthesis Report.
Kartbild över Svalbard. Google maps.
Kaser, G., J. G. Cogley, M. B. Dyurgerov, M. F. Meier, A. Ohmura. (2006), Mass balance of glaciers and ice caps: Consensus estimates for 1961 – 2004.
Geophysical Research Letters 33.
Loeng H. & Drinkwater K. (2007). An overview of the ecosystems of the Barents and Norwegian Seas and their response to climate variability. Deep Sea Research Part II: Tropical Studies in Oceanography 54:2478-2500.
Meier M., Dyurgerov M., Rick U., O’Neel S., Pfeffer W., Anderson R., Anderson S., Glazovsky A. (2007), Glaciers dominate Eustatic sea-level rise in the 21st century. Science 1064 – 1067.
Moholdt G, Nuth C, Hagen J.O, Kohler J (2010). Recent elevation changes of Svalbard glaciers derived from ICESat laser altimetry. Remote Sensing of Environment, 114 (11), 2756–2767.
17 Nicholls R. & Cazenave A. (2010). Sea-Level Rise and Its Impact on Coastal Zones.
Science 328: 1517-1520.
Nuth C, Kohler J, Aas H.F, Brandt O & Hagen J.O (2007). Glacier geometry and elevation changes on Svalbard (1936-90): a baseline dataset. Annals of Glaciology 46:106-116.
Nuth C, Moholdt G, Kohler J, Hagen J.O, Kääb A (2010) Svalbard glacier elevation changes and contribution to sea level rise. Journal of Geophysical Research 115.
van Pelt, W.J.J., Oerlemans, J., Reijmer, C.H., Pohjola, V.A., Pettersson, R. and van Angelen, J.H. (2012): Simulating melt, runoff and refreezing on
Nordenskiöldbreen, Svalbard, using a coupled snow and energy balance model. The Cryosphere, 6: 641-659.
Sund, M., T. Eiken, J. O. Hagen, A. Kääb (2009). Svalbard surge dynamics derived from geometric changes. Annals of Glaciology, 50:50–60.
Øseth E. (2011). Climate Change in the Norwegian Arctic. Consequences for life in the north. Rapportserie 136. Tromsø: Norskt polarinstitut.
Internetkällor
Encyclopedia Britannica (2013). Svalbard.
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/575921/Svalbard Glaciers online (2006). Polythermal glacier.
http://www.swisseduc.ch/glaciers/glossary/polythermal-glacier-en.html IPCC (2007). Climate change 2007: Synthesis Report.
http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_ipcc_fourth_assessment_rep ort_synthesis_report.htm
Nationalencyklopedin (2013). Växthuseffekten.
http://www.ne.se/lang/växthuseffekten Nationalencyklopedin (2013). Klimatförändring.
http://www.ne.se/lang/klimatförändring
Nationalencyklopedin (2013). Klimatmodell. http://www.ne.se/lang/klimatmodell Nationalencyklopedin (2013). Glaciär. http://www.ne.se/glaciär/morfologiska- glaciärtyper
Svalbard glaciers (inget datum). Surging glaciers.
http://www.svalbardglaciers.org/surging_glaciers.html
WWF (2013). Konsekvenser av klimatförändring.
http://www.wwf.se/vrt-arbete/klimat/konsekvenser/1124276- konsekvenser-klimat
