Spatiotemporal Analysis of Thermokarst-Related Open Water Dynamics and Active Layer Change in the Stordalen Mire
(2026) NGEK11 20261Department of Earth and Environmental Sciences (MGeo)
- Abstract
- Fennoscandian permafrost peatlands and palsa mires have exhibited pronounced thawing over recent decades, resulting in increased active layer thickness (ALT) and thermokarst formation. Consequently, open water areas have expanded in the well-studied palsa mire Stordalen, located in northernmost Sweden. However, long-term quantifications of open water dynamics remain limited and the relationship between ALT and open water change has received limited attention. Therefore, this thesis investigates spatiotemporal open water dynamics and their relationship to ALT change. Open water areas were identified through manual delineation of historical aerial imagery (1959–2018), combined with Random Forest classification of recent high-resolution... (More)
- Fennoscandian permafrost peatlands and palsa mires have exhibited pronounced thawing over recent decades, resulting in increased active layer thickness (ALT) and thermokarst formation. Consequently, open water areas have expanded in the well-studied palsa mire Stordalen, located in northernmost Sweden. However, long-term quantifications of open water dynamics remain limited and the relationship between ALT and open water change has received limited attention. Therefore, this thesis investigates spatiotemporal open water dynamics and their relationship to ALT change. Open water areas were identified through manual delineation of historical aerial imagery (1959–2018), combined with Random Forest classification of recent high-resolution imagery (2017–2024). In-situ measurements of ALT, spanning 2010-2018, were incorporated into the analysis. Open water extent increased by 255% in 1959–2018. The number of ponds increased by 429%, although the trend was not linear and therefore not statistically significant. The contemporary analysis showed pronounced interannual variability in both open water extent and pond number. ALT increased significantly between 2010 and 2018, but no significant local relationship between ALT and open water change was found. These findings suggest that thermokarst systems in thawing palsa mires are highly dynamic and that ALT alone does not control local open water development, highlighting the need for continued research of the hydrological processes in thermokarst evolution. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- I många arktiska miljöer på norra halvklotet har permafrost (mark som är frusen i mer än två år i rad) tinat under de senaste decennierna till följd av den globala uppvärmningen. Eftersom permafrostmarker lagrar stora mängder kol riskerar denna upptining att leda till utsläpp av stora mängder koldioxid och metangas, vilket kan förstärka växthuseffekten. Dessutom påverkar minskningen av permafrost markstabilitet, vegetation och hur vatten rör sig i landskapet. Därför är det viktigt att följa utvecklingen i de miljöer där permafrost finns.
I Skandinavien finns permafrost främst i torvmyrar, där den bildar så kallade palsar. Palsar är frusna torvkullar som höjer sig över de annars ganska flacka myrarna. När permafrosten i palsarna tinar... (More) - I många arktiska miljöer på norra halvklotet har permafrost (mark som är frusen i mer än två år i rad) tinat under de senaste decennierna till följd av den globala uppvärmningen. Eftersom permafrostmarker lagrar stora mängder kol riskerar denna upptining att leda till utsläpp av stora mängder koldioxid och metangas, vilket kan förstärka växthuseffekten. Dessutom påverkar minskningen av permafrost markstabilitet, vegetation och hur vatten rör sig i landskapet. Därför är det viktigt att följa utvecklingen i de miljöer där permafrost finns.
I Skandinavien finns permafrost främst i torvmyrar, där den bildar så kallade palsar. Palsar är frusna torvkullar som höjer sig över de annars ganska flacka myrarna. När permafrosten i palsarna tinar fördjupas det aktiva lagret, det vill säga den delen av marken som tinar årligen varje sommar. Marken kan då sjunka ihop och bilda gropar som fylls med vatten. Dessa grunda vattenansamlingar kallas för termokarstsjöar eller termokarstpölar och är viktiga eftersom de kan producera metangas.
Några kilometer öster om Abisko i Norrbotten ligger palsamyren Stordalen, där forskning bedrivits sedan 1970-talet. Till följd av permafrostsmältning finns här termokarstpölar. Den här studien har kartlagt hur utbredningen av termokarstpölar i Stordalenmyren förändrats från 1959 till 2018 med hjälp av historiska flygfoton. Dessutom analyserades högupplösta drönarbilder från 2017 till 2024, för att studera hur mängden öppet vatten varierat under kortare tidsintervall. För att bättre förstå processerna som leder till dessa förändringar analyserades även sambandet mellan djupet av det aktiva lagrets och utvecklingen av termokarstpölar.
Resultaten visar att den yta som täcks av öppet vatten ökat med 255% mellan 1959 och 2018, samtidigt som mängden termokarstpölar ökat kraftigt. Antalet pölar varierad dock mellan olika tidsperioder, vilket gjorde det svårare att bekräfta en långsiktig trend. Det aktiva lagret blev också djupare från 2010 till 2018, vilket tyder på pågående upptining av permafrost. Däremot kunde inget tydligt samband mellan lokala förändringar av det aktiva lagret och uppkomst av termokarstpölar bekräftas. Detta tyder på att det även är andra faktorer som styr var termokarstpölar uppkommer.
Studien visar att termokarstpölar i palsamyrer är väldigt dynamiska, och bör fortsätta studeras, för att kunna förstå och mäta hur förändringarna bidrar till klimatförändringar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
https://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9233978
- author
- Larsson, Elin LU
- supervisor
- organization
- course
- NGEK11 20261
- year
- 2026
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- thermokarst, peatland permafrost, palsa mire, open water dynamics, active layer thickness, Stordalen, remote sensing
- language
- English
- id
- 9233978
- date added to LUP
- 2026-06-12 08:15:48
- date last changed
- 2026-06-12 08:15:48
@misc{9233978,
abstract = {{Fennoscandian permafrost peatlands and palsa mires have exhibited pronounced thawing over recent decades, resulting in increased active layer thickness (ALT) and thermokarst formation. Consequently, open water areas have expanded in the well-studied palsa mire Stordalen, located in northernmost Sweden. However, long-term quantifications of open water dynamics remain limited and the relationship between ALT and open water change has received limited attention. Therefore, this thesis investigates spatiotemporal open water dynamics and their relationship to ALT change. Open water areas were identified through manual delineation of historical aerial imagery (1959–2018), combined with Random Forest classification of recent high-resolution imagery (2017–2024). In-situ measurements of ALT, spanning 2010-2018, were incorporated into the analysis. Open water extent increased by 255% in 1959–2018. The number of ponds increased by 429%, although the trend was not linear and therefore not statistically significant. The contemporary analysis showed pronounced interannual variability in both open water extent and pond number. ALT increased significantly between 2010 and 2018, but no significant local relationship between ALT and open water change was found. These findings suggest that thermokarst systems in thawing palsa mires are highly dynamic and that ALT alone does not control local open water development, highlighting the need for continued research of the hydrological processes in thermokarst evolution.}},
author = {{Larsson, Elin}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Spatiotemporal Analysis of Thermokarst-Related Open Water Dynamics and Active Layer Change in the Stordalen Mire}},
year = {{2026}},
}