Hur påverkar snömängd och vindförhållande vattentrycksmätningar vintertid i en sjö på västra Grönland?

Abstract

During the Quaternary period, the climate has been dominated by glacial cycles resulting in periodic ice sheet coverage over Scandinavia and Sweden. In the scenarios for future climate development used in the assessment of long-term safety for planned repository of spent nuclear fuel, the possibility of future glaciations need to be considered. The present study is part of a larger hydrological study, GRASP, in which the hydrology of a lake (Two Boat Lake) located close to the Greenland ice sheet and its catchment, water balance and lake level has been studied. The purpose of the present study is to test the hypothesis if changes in the amount of snow on the lake ice surface can explain observed changes in lake level during winters. The results from comparisons between lake pressure data and data on precipitation and wind speed show that there is a relationship between pressure and meteorological events. For selected periods investigated in more detail, it was seen that during events when the wind speed exceeded the value for snow erosion, the pressure in the lake often decreased, and during periods dominated by large amounts of precipitation the pressure increased. Scatterplots of cumulative precipitation and water pressure in the lake indicate that there is a relationship between the two parameters. However, bivariate linear regression analyses of the individual winter periods did, in general, not show a clear relationship between pressure and cumulative precipitation. Since the pressure is influenced also by other parameters than precipitation, such as wind and sublimation, other statistical methods, such as multivariate regression, may shed more light on the relationship between pressure and meteorological parameters. Nevertheless, the overall results show that the investigated, largest, pressure variation during winter in many cases can be explained by meteorological events, and therefore do not reflect changes in lake water level. The results of the investigations in Greenland, with the increased knowledge on hydrological processes for periglacial areas, can be used as an analogue to periglacial situations expected in Sweden in the far future.

Abstract (Swedish)

Klimatet under Kvartärperioden har dominerats av återkommande istider, då bl.a. Skandinavien och Sverige varit täckt av inlandsis. Vid analysen av långsiktig säkerhet för det planerade förvaret av använt kärnbränsle, i Sverige, behöver tider på upp till en miljon år beaktas. Under denna mycket långa tid förväntas nya nedisningar komma och därför utförs ett forskningsprogram på Grönland för att öka kunskapen kring bl.a. hydrologiska processer. Som en del av denna större hydrologiska studie, GRASP, har ett dräneringsområde vid en sjö framför inlandsisen på Grönland studerats i detalj sedan 2011, bl.a. för att studera dräneringsområdets vattenbalans, där en del utgör att mäta variationer i sjöns nivå. Under vinterperioderna förekommer tydliga variationer i vattentryck som är mycket svåra att förklara med variationer i sjönivå. Denna studie har som syfte att med befintliga data testa hypotesen att förändringar i mängden snö på sjöns isyta under vintern orsakar de tydliga variationer i vattentryck som observerats. En del av studien utgörs av att se vid vilka vindförhållanden som snötäcket på sjön ligger kvar respektive försvinner.
Resultaten från en jämförelse mellan tryckvariationerna i sjön under fyra vinterperioder och nederbörd och vind under samma perioder, visar att det finns ett tydligt samband mellan tryckvariationer och meteorologiska händelser. De tillfällen då medelvindhastigheten överskrider värdet för erosion av snötäcket på sjöytan sammanfaller ofta med ett minskat tryck i sjön, och omvänt så ökar trycket i sjön under perioder som domineras av kraftig nederbörd.
Spridningsdiagram indikerar att det finns ett samband mellan kumulativ nederbörd och vattentryck i sjön. Den bivariata regressionsanalysen visar dock generellt sett inte på något starkt linjärt samband mellan tryck och kumulativ nederbörd under de fyra undersökta vinterperioderna. Utökade statistiska analyser, t.ex. multivariat regression med fler parametrar, skulle eventuellt kunna tydligöra sambanden bättre. Sammantaget visar resultaten från studien dock att de undersökta stora/tydliga variationerna i tryck under de undersökta vinterperioderna till stora delar kan förklaras genom meteorologiska händelser (nederbörd och vind) kopplade till mängden snö på sjöns isyta, och att de därför inte reflekterar variationer i sjönivå.
Resultaten från studien bidrar till en detaljerad hydrologisk förståelse av en sjö i ett periglacialt klimat på Grönland. I analyser av långsiktig säkerhet för det planerade förvaret för använt kärnbränsle används den studerade platsen på Grönland som en analogi för framtida perioder med periglaciala förhållanden i Sverige.

• author: Truedsson Sjöström, Christina
• supervisor: Margareta Johansson; Emma Johansson
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science
• alternative title: How does the amount of snow and wind conditions effect water pressure measurements during winter in a lake in western Greenland?
• course: NGEK01 20161
• year: 2016
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: lake, climate, water pressure, Greenland, physical geography and ecosystem science
• publication/series: Student thesis series INES
• report number: 385
• language: Swedish
• additional info: Extern handledare: Emma Johansson, Svensk Kärnbränslehantering (SKB), Stockholms Universitet
• id: 8896039
• date added to LUP: 2016-12-13 18:40:10
• date last changed: 2016-12-13 18:40:10