English

Uplift

As glaciers grow and advance the ice loading causes crustal depression displacing the mantle below the ice, forming a crustal bulge beyond the ice cap. With the crustal depression sea levels move higher and coastlines and shells can be found many meters above sea level since the last glacier period During the Little Ice Age Icelandic glaciers grew causing crustal depression. As the glaciers retreated and thinned again during the 20th century the underlying crust rebounds at an accelerated rate. Vatnajökull glaciers weight is approximately 3000 million tons and since the ending of 19th century (Little Ice Age peak) the glacier has lost about 10% of its volume.

Satellite data and GPS measurements have revealed the pattern of uplift around the periphery of the Icelandic ice caps. The rate of uplift is highest closest to the margin and on nunataks where the greatest mass loss takes place. High-resolution GPS measurements have shown extensive uplift around Iceland’s main glaciers and the central highlands which is associated with the crusts isostasy. The highest peak in Iceland, Hvannadalshnúkur in Öræfajökull is rising as is the land south of the ice cap. The uplift is especially evident in the shallow fjords, marshes and wetlands around Höfn in Hornafjörður.

GPS measurements devices are located all around the ice cap, but also on Grímsfjall and temporary on nunataks and mountains during scientific expeditions of the Earth Science Institute of the University of Iceland and the Icelandic Meteorological Office. Vertical and horizontal movements have been recorded, and on average the horizontal displacement is 3-4 mm per year, but the uplift is very variable, depending on location. Measurements indicate an uplift rate of 40 mm per year at Jökulheimar at the western margin of the ice cap, compared to 15 mm per year at Höfn in Hornafjörður, southeast of the glacier. If the ice cap would melt completely, uplift would be approximately 100 m at the centre of the ice cap and 50 m at the margin over a longer period of time.

Uplift and isostasy. The weight of the glacier pushes the earth’s crust down, so that it pushes up at the sides.  When the glacier melts the earth’s crust rebounds back. Source: http://www.loftslag.is/?p=6738

The National Land Survey of Iceland has since 1998 measured uplift at Hornafjörður. The GPS station is located at Fjárhúsahóll, at the edge of the town of in Höfn. This is the longest continuous GPS survey  of uplift and horizontal movements in Iceland and the data is published in real-time at the following website: http://brunnur.vedur.is/pub/gps/timeseries/HOFN-plate-full.png .

The removal of the ice load as the glaciers retreat can lead to enhanced magma generation and increased volcanic activity and there are some indications that these effects are already causing increased volcanic unrest. The effect can thus be seen in increased activity in Grímsvötn, Bárðabunga, Öræfajökull and Kverkfjöll in Vatnajökull glacier.

This increases the risk of jökulhlaups (e. glacial outburst flood) to the south, west and north, threatening settlements and infrastructure.

These landscape changes have been evident to the residents of Hornafjörður municipality for years. The future of shipping through the inlet of Hornafjarðarós is uncertain due to the rapid uplift in this area. However, rising sea level due to warming climate and melting glaciers counteracts that process to some degree.

Evidence of uplift in the area in recent decades are e.g. the following:

  • Between the years 1910 and 1954 a pilot boat from Hornafjörður bay was docked in the fjord. Initially located at Lækjarnes at the eastern end of the Hornafjörður airport. As it became more difficult to sail to Lækjarnes, the boat was docked to Dilksnesskjól and people rowed to and from Lækjarnes to get to the boat. After 1954, when the fjord became too shallow to navigate, the pilot boat has been located at the harbour in Höfn.
  • In 1912 a new cemetery was established at the shores of Laxá in Nes, replacing the older one at Bjarnarnes. At that time the latter had become impossible to use due to high ground water levels. When graves were dug, the caskets needed to be weighted with rocks for them to sink. The old cemetery at Bjarnarnes become functional again around 1980 and has been used ever since.
  • North of the stables at Nes, there were “bottomless” and impassable marsh called Rot. Now the Rot is dry, utilisable grassland that does not submerge unless there is considerable swelling of the rivers.
  • Traces of marine life, such as shells and walrus teeth, have been found in the moraines in front of Hoffellsjökull glacier, indicating a much higher sea level at that time. These remains have been dated approximately 7000 years old.
  • Many islands are now in Hornafjörður fjord but from old photographs they are only seen during low tides and then only as small islets. Nowadays, most of these islands are covered in grass and many of them have eider nests. It is even possible during low tide to walk to the ones nearest the shore.

Uplift at Hornafjörður from 1998–2017 measured by GPS devices in mm.Source:http://brunnur.vedur.is/pub/gps/timeseries/HOFN-plate-full.png.

 

 Vertical uplift in Iceland 1999–2004 from GPS measurements. Source: Þóra Árnadóttir et al., 2009.

References:

https://www.visindavefur.is/svar.php?id=2208

https://www.visindavefur.is/svar.php?id=70819

Páll Imsland: „Landsig og landris í Hornafirði. Jöklaveröld, Náttúra og Mannlíf. Skrudda, 2004

Arnþór Gunnarsson: Saga Hafnar, síðara bindi. Sveitarfélagið Hornafjörður, 2000.

Vatnajökulsþjóðgarður, 2017. Lifandi kennslustofa í loftslagsbreytingum. Fræðslubæklingur.

Þóra Árnadóttir o.fl. 2009. Glacial rebound and plate spreading: Results from the first countrywide GPS observations in Iceland, Geophys. J. Int., 177(2), 691-716.

Peter Schmidt et al., 2013. Effects of present-day deglaciation in Iceland on mantle melt production rates, Journal of Geophys. Research, Solid Earth, 118, 3366–3379.

Íslenska

Landris

Þegar jöklar stækka og ganga fram auka þeir fargið á jarðskorpuna og sjávarborð færist ofar í landið, þess vegna má finna strandlínur og skeljar í tugi metra hæð yfir sjávarmáli frá lokum síðasta jökulskeiðs. Á litlu ísöld stækkuðu jöklar landsins og aukinn jökulmassi jók fargið á jarðskorpuna. Við rýrnun jökla á 20. öld hefur fargið minnkað á jarðskorpuna og landið rís. Þyngd Vatnajökuls er um 3000 milljónir tonna og frá lokum 19. aldar (hámarki litlu ísaldar) hefur jökullinn tapað um 10% af rúmmáli sínu.

Gervitunglagögn og GPS mælingar sýna hvernig víðtæk breyting á hreyfingum jarðskorpunnar á sér stað í nágrenni Vatnajökuls. Landris er mest næst jökuljaðrinum og á jökulskerjum en minna fjær honum. Nákvæmar GPS-landmælingar hafa nú sýnt hvernig víðtækt landris er umhverfis helstu jökla landsins og á miðhálendinu öllu sem tengja má við flotjafnvægishreyfingar vegna jöklaþynningarinnar. Hvannadalshnúkur hækkar því á hverju ári og aðstæður breytast við suðausturströnd landsins, meðal annars á Breiðamerkursandi og við Höfn í Hornafirði.

GPS mælitæki eru staðsett á mörgum stöðum umhverfis jökulinn og einnig á Grímsfjalli og eru tímabundið sett upp tæki á skerjum og fjöllum í mælingaferðum Veðurstofu Íslands og Jarðvísindastofnunar Háskólans. Bæði lóðréttar og láréttar hreyfingar jarðskorpunnar hafa verið kortlagðar með GPS-mælingum og er landfærsla við jaðar Vatnajökuls um 3–4 mm á ári en landris er mjög breytilegt eftir nálægð við jökulinn. Á mælistöð í Jökulheimum við vesturjaðar Vatnajökuls mælist landris um 40 mm/ári en um 15 mm/ári á Höfn í Hornafirði. Ef Vatnajökull hyrfi allur myndi landris nema um 100 m undir miðju jökulsins og um 50 m við jaðrana á lengri tímabili.

Þessar jarðskorpuhreyfingar eru hluti af flotjafnvægishreyfingum, sem birtast í því að mismunandi hlutar lands ýmist lyftast eða síga á sama tíma. Í einfaldaðri útgáfu má líkja þessum hreyfingum við það að leggjast á kodda – þar sem höfuðið hvílir á koddanum þjappast koddinn saman undan þunganum en um leið lyftist koddinn til hliðanna. Þegar höfðinu er lyft af koddanum jafnast yfirborð koddans út, hluti hans sem var undir höfðinu lyftist upp og hliðar hans síga aftur niður.

Jökulfarg ýtir jarðskorpunni niður í möttulinn. Þegar jöklar þynnast og hörfa minnkar fargið á jarðskorpuna og landrið rís, við það að möttulefnið leitar jafnvægis og flæðir tilbaka.. Heimild: http://www.loftslag.is/?p=6738.

 

Landmælingar Íslands hafa frá árinu 1998 mælt landris í Hornafirði og er GPS mælistöð Hafnar staðsett á Fjárhúsahól rétt innan bæjarmarka. Þetta er lengsta samfellda mæling sem til er á landrisi og landfærslu á Íslandi og eru niðurstöðurnar birtar í rauntíma á eftirfarandi slóð: http://brunnur.vedur.is/pub/gps/timeseries/HOFN-plate-full.png.

Rýrnun Vatnajökuls veldur ekki aðeins tilfærslu á efni í jarðskorpu og möttli. Einnig verða breytingar á kröftum og spennum sem geta valdið breytingum á eldvirkni undir jöklinum. Þrýstiléttirinn hefur ekki aðeins áhrif á flutning kviku í jarðmöttlinum heldur getur einnig myndast ný kvika sem getur leitt til aukinnar gosvirkni. Þessara áhrifa gætir jafnvel nú þegar í aukinni virkni Grímsvatna, Bárðarbungu, Öræfajökli og Kverkfjöllum í Vatnajökli. Þetta getur þýtt aukna hættu á jökulhlaupum til suðurs, vestur og norðurs sem ógnar íbúum og mannvirkjum.

Í gegnum tíðina hafa breytingar á landinu verið auðsýnilegar íbúum við Hornafjörð. Óvissa er um framtíð siglinga um Hornafjarðarós vegna landrissins en hækkandi sjávarborð af völdum hlýnandi loftslags og bráðnunar jökla vegur að vissu marki á móti landrisinu.

Síðustu áratugi eru sjáanleg ummerki landriss meðal annars eftirfarandi:

  • Frá árinu 1910 til ársins 1954 var lóðsbátur Hornfirðinga staðsettur inni í Hornafirði. Í fyrstu í Lækjarnesi, við austurenda Hornafjarðarflugvallar. Þegar á leið og orðið erfiðara að sigla að Lækjarnesi var báturinn hafður við Dilksnesskjól og róið í bátinn þaðan frá Lækjarnesi. Frá 1954 hefur lóðsbáturinn verið staðsettur við bryggjuna á Höfn þar sem fjörðurinn hefur grynnkað mikið vegna landriss.
  • Árið 1912 var nýr kirkjugarður tekinn í notkun við bakka Laxár í Nesjum í stað gamla kirkjugarðsins í Bjarnanesi, sem nú er kominn aftur í notkun síðan um 1980. Á 19. öld var orðið verulegum vandkvæðum bundið að nota garðinn því grunnvatnsstaðan var svo há. Þegar grafir voru teknar stóð vatn upp í þeim og þurfti að þyngja kisturnar til að þær myndu sökkva.
  • Norðan hesthúsanna í Nesjum voru „botnlausar” og ófærar mýratjarnir sem kallast Rot en nú eru Rotin orðin þurr, grasi vaxin og nýtanleg og fara ekki undir vatn nema í miklum vatnavöxtum.
  • Í jökulruðningum framan við Hoffellsjökul hafa fundist ýmis ummerki um sjávarlíf svo sem skeljar og rostungatennur sem benda til að sjór hafi náð þangað upp á síðasta kuldaskeiði. Lífrænu leifarnar hafa verið aldursgreindar og eru um 7000 ára gamlar.
  • Margar eyjar eru nú í Hornafirði en ef gamlar myndir eru skoðaðar sjást þær ekki nema á háfjöru sem lítil sker. Nú eru flestar eyjarnar grasigrónar og í mörgum þeirra æðarvarp. Jafnvel er hægt að ganga yfir í sumar þeirra næst landi á háfjöru og liggur vatnið í firðinum þá í nokkrum álum.

Landris á Hornafirði 19982017 mælt með GPS mælitækjum í mm. Heimild: http://brunnur.vedur.is/pub/gps/timeseries/HOFN-plate-full.png

Lóðréttar færslur (landris) á Íslandi 19992004. Heimild: Þóra Árnadóttir o.fl. 2009.

Heimildir:

https://www.visindavefur.is/svar.php?id=2208

https://www.visindavefur.is/svar.php?id=70819

Páll Imsland: „Landsig og landris í Hornafirði. Jöklaveröld, Náttúra og Mannlíf. Skrudda, 2004

Arnþór Gunnarsson: Saga Hafnar, síðara bindi. Sveitarfélagið Hornafjörður, 2000.

Vatnajökulsþjóðgarður, 2017. Lifandi kennslustofa í loftslagsbreytingum. Fræðslubæklingur.

Þóra Árnadóttir o.fl. 2009. Glacial rebound and plate spreading: Results from the first countrywide GPS observations in Iceland, Geophys. J. Int., 177(2), 691-716.

Peter Schmidt et al., 2013. Effects of present-day deglaciation in Iceland on mantle melt production rates, Journal of Geophys. Research, Solid Earth, 118, 3366–3379.