Út er komin ársskýrsla Náttúruminjasafnsins fyrir árið 2020 – árið sem kórónuveiran skók heiminn og lagði samfélagið ítrekað í dróma. Þrátt fyrir samkomutakmarkanir og sóttvarnir var starfsemi Náttúruminjasafnsins kraftmikil, enda kallaði nýr veruleiki á ný vinnubrögð og fæddi af sér ný verkefni. Skýrslan er eingöngu á rafrænu formi og hana er hægt að nálgast hér og hlaða niður sem pdf skjal fyrir þá sem vilja.
Ævisaga Sigurðar Þórarinssonar eftir Sigrúnu Helgadóttur hlaut í gær tilnefningu til Fjöruverðlaunanna og er ein þriggja bóka í flokki fræðibóka og rita almenns eðlis. Í rökstuðningi dómnefndar segir: „Sigurður Þórarinsson: Mynd af manni eftir Sigrúnu Helgadóttur fjallar um ævi og starf eins merkasta vísindamanns Íslands á 20. öld. Saga Sigurðar er samofin sögu jarðfræðirannsókna, jöklaferða og náttúruverndar á Íslandi. Höfundur fer með lesandann í heillandi ferðalag upp á jökla, í gegnum öskulög og inn í kvikuhólf í fylgd með vísindamanninum, söngvaskáldinu og náttúruverndarsinnanum Sigurði. Bókina prýðir aragrúi mynda sem glæða frásögnina lífi og dýpka skilning á efninu.
Fjöruverðlaunin eru bókmenntaverðlaun kvenna, trans, kynsegin og intersex fólks á Íslandi. Þau voru afhent í fyrsta sinn vorið 2007 og hafa verið veitt árlega síðan.
Höfundar: Hilmar J. Malmquist, Finnur Ingimarsson, Haraldur R. Ingvason, Stefán Már Stefánsson og Þóra Hrafnsdóttir
Birt í Náttúrufræðingnum 90 (1), bls. 80–99, 2020 | Ritrýnd grein / Peer Reviewed
Þingvellir. Ljósmynd: Mats Wibe Lund.
Fjallað er um mælingar á vatnshita í útfalli Þingvallavatns og lofthita á vatnasviðinu á 55 ára tímabili, frá 1962 til 2017. Einnig er greint frá vatnshitamælingum sem hófust árið 2007 og varpa ljósi á lóðrétta hitaferla í vatnsbolnum. Rannsóknirnar staðfesta að Þingvallavatn hefur hlýnað umtalsvert á síðastliðnum 30 árum eða svo, frá lokum kuldaskeiðs sem stóð milli 1965 og 1985–1986, og fellur hlýnun vatnsins vel að hækkandi lofthita á vatnasviðinu. Ársmeðalhiti í vatninu hefur hækkað að jafnaði um 0,15°C á áratug, sem er álíka hlýnun og í öðrum stórum og djúpum vötnum á norðlægum slóðum. Mest er hlýnunin að sumri til (júní-ágúst) með 1,3–1,6°C hækkun á meðalhita mánaðar á árabilinu 1962–2016. Fast á hæla fylgja haust- og vetrarmánuðirnir (september-janúar) með hækkun á meðalhita mánaðar á bilinu 0,7–1,1°C. Vegna hlýnunarinnar leggur Þingvallavatn bæði sjaldnar og seinna en áður og ís brotnar fyrr upp. Hlýnun vatnsins virðist einnig hafa eflt hitaskil og lagskiptingu í vatnsbolnum. Hugað er að afleiðingum hlýnunarinnar fyrir lífríki vatnsins. Sumar hverjar virðast þegar vera mælanlegar, svo sem aukin frumframleiðsla, og sverja þær sig í ætt við breytingar í vistkerfum í vötnum annars staðar á norðurslóð. Nýlega hafa fordæmalausar breytingar átt sér stað í svifþörungaflóru vatnsins með tilliti til tegundasamsetningar og vaxtarferils á ársgrunni, og kunna þær breytingar að stafa af samverkandi áhrifum frá hlýnun og aukinni ákomu næringarefna í vatnið.
Loftslag á Íslandi hefur hlýnað umtalsvert á undanförnum tveimur öldum eða svo, um 0,8°C á öld á tímabilinu 1798–2007. Þetta er í takt við hnattræna hlýnun jarðar.1 Hlýnunin hefur þó verið skrykkjótt. Kulda- og hlýskeið skiptast á og á síðustu 30–40 árum hefur hlýnunin verið nokkru meiri hér á landi en á hnattræna vísu, um 0,47°C á áratug.
Ummerki hlýnunarinnar eru víða greinileg í náttúru landsins. Einna skýrust eru áhrifin í bráðnun og rýrnun jökla með tilheyrandi auknu afrennsli, að minnsta kosti tímabundið.1,2 Afleiðingar hlýnunar í hafinu virðast einnig vera nokkuð skýrar. Sjór hefur hlýnað og súrnað vegna aukins koltvíildis og lífríkið hefur breyst.3,4 Sumar tegundir fiska hafa aukið útbreiðslu sína, nýjar kulvísar tegundir hafa bæst við en kaldsjávartegundir hörfað norður á bóginn.5,6 Fækkun í stofnum margra sjófugla hefur einnig verið rakin til hlýnunar og afleiðinga hennar, einkum breytinga í fæðuframboði.1 Afleiðingar hlýnunar á gróður og dýralíf á landi eru einnig til staðar en gagngerar rannsóknir þar að lútandi eru ekki margar. Vísbendingar eru um að vöxtur og framleiðni gróðurs hafi aukist við aukið magn koltvíildis og hækkandi lofthita og sjást þess líklega hvað best merki í birki sem vex nú bæði betur og ofar í landi en það gerði fyrir um hálfri öld.1,7
Rannsóknir í vatnalíffræði sem beinast gagngert að langtímamælingum á vatnshita og áhrifum loftslagshlýnunar á vistkerfi stöðu- og straumvatna á Íslandi eru af skornum skammti. Höfundum er aðeins kunnugt um þrjú stöðuvötn þar sem vatnshiti hefur verið vaktaður reglulega til langs tíma samhliða athugunum á vatnalífríkisþáttum – Elliðavatn, Mývatn og Þingvallavatn, þar sem nokkurra áratuga samfelldar gagnamælingar liggja fyrir. Með hliðsjón af vistfræðilegu og samfélagslegu mikilvægi ferskvatnsauðlindarinnar8–10 skýtur skökku við að ekki skuli vera meiri gróska en raun ber vitni í þess konar rannsóknum í stöðuvötnum.
Ýmsar ógnir steðja að ferskvatnsauðlindinni og eru afleiðingar loftslagshlýnunar meðal alvarlegustu vanda-
mála sem við er að glíma.8,9,11 Afleiðingar hlýnunar eru mismunandi í straum- og stöðuvötnum og í jökul- og lindarvötnum, og staðbundnir þættir, dýpi, hæð yfir sjó, landslag o.fl., ráða oft miklu. Í stöðuvötnum á norðurslóð er almennt reiknað með að hlýnun leiði til aukinnar ákomu næringarefna, sem eykur frumframleiðslu, sér í lagi í svifvistinni.12,13 Í djúpum vötnum má búast við öflugri hitaskilum og lagskiptingu í vatnsbolnum milli hlýs yfirborðslags (ljóstillífunarlags) og kaldara undirlags. Skörp skil milli vatnslaga stuðla að einangrun hvors um sig, og kunna að hafa í för með sér skort á súrefni í undirlaginu og skort á næringarefnum í ljóstillífunarlaginu vegna þess að þörungar taka þau upp. Einkum er hætt við þessu síðsumars yfir aðalvaxtartímann, með tilheyrandi rýrnun í frumframleiðslu og verri skilyrðum fyrir fyrstastigsneytendur.10,12 Þá er búist við að kulsæknar tegundir lífvera láti undan síga og að útbreiðsla þeirra dragist saman. Á meðal fiska sem virðast vera sérstaklega viðkvæmir fyrir hlýnuninni, einkanlega þó í grunnum vötnum, er bleikja (Salvelinus alpinus) og eru skýr dæmi um fækkun hennar hér á landi.13–15
Í rannsókninni sem hér um ræðir er gerð grein fyrir langtímamælingum á vatnshita í Þingvallavatni. Gögnin eru að miklu leyti fengin frá Landsvirkjun sem mælt hefur vatnshita nær daglega í útfalli Þingvallavatns um langt árabil á allt að klukkustundar fresti. Fjallað hefur verið um hluta þessara vatnshitagagna áður og tók sú rannsókn til áranna 1962–1993 og 2002–2011.16 Hér eru gögnin aukin og uppfærð og taka til áranna 1962–1994 og 2000–2017. Auk þess er rýnt í tengsl vatns- og lofthita á vatnasviði Þingvallavatns, skoðaðir lóðréttir hitastigsferlar og lagskipting, ísalagnir og ísabrot. Einnig er hugað að tengslum vatnshita og vindstyrks og rætt um vatnshita í öðrum stöðuvötnum. Að endingu er vikið að hugsanlegum afleiðingum hlýnunar fyrir lífríki og vistfræði Þingvallavatns.
Þingvallavatn er næststærsta stöðuvatn landsins að fermetratali og með þeim dýpstu. Það er í um 100 m h.y.s., flatarmálið um 83 km2, meðaldýpi 34 m og hámarksdýpi nær 114 m.17,18 Rúmtak vatnsins er um 2,9 km3 (~ 2900 Gl). Vatnasviðið er um 1.300 km2, að mestu leyti í óbyggðum á hálendinu norður af þjóðgarðinum á Þingvöllum. Vatnasviðið teygir sig yfir suðvesturhluta Langjökuls sem svarar til um 100 km2 að fleti og 17 km3 að rúmmáli.19 Þórisjökull er einnig á vatnasviði Þingvallavatns og til samans leggja jöklarnir tveir Þingvallavatni til vatn af um 120 km2 svæði.
Vatnsbúskapur Langjökuls ræður miklu um gegnumstreymi vatns og viðstöðutíma þess í Þingvallavatni.19 Því örar sem jökullinn bráðnar, þeim mun meira er afrennslið til Þingvallavatns. Nú á tímum er framlag Langjökuls til rennslis í Þingvallavatn áætlað 15–20 m3/s, eða 15–20% af heildarírennslinu. Er talið að það taki grunnvatnið um áratug að renna frá jöklinum suður í norðurenda vatnsins þar sem vatnsmestu lindirnar eru.20 Reiknað er með að Langjökull bráðni allur á næstu 100 árum ef hlýnun hér á landi verður 0,2–0,5°C á áratug.1 Ef þetta gerist eykst írennsli í Þingvallavatn hratt að öðru óbreyttu, og mikið framan af, en síðan dregur úr því og það minnkar að lokum verulega.2
Heildarírennsli til Þingvallavatns er um 100 m3/s og úr vatninu suðaustanverðu renna um Efra-Sog að jafnaði um 100 m3/s. Samkvæmt þessu rennsli og rúmmáli Þingvallavatns reiknast viðstöðu- eða endurnýjunartími vatnsins um 330 dagar. Það tekur vatnið sem sagt tæpt ár að endurnýja sig. Allt að 90% af rennslinu í Þingvallavatn berst sem grunnvatn með uppsprettum, aðallega á strandgrunninu innan þjóðgarðsins. Lindarvatnið er kalt allt árið um kring, 2,7–4,0°C.20 Úr suðvestri berast til vatnsins um 15 m3/s, þar af líklega nær 2 m3/s að sunnan gegnum Nesjahraun. Er það grunnvatn umtalsvert mengað af heitu affallsvatni frá Nesjavallavirkjun.21,22
Vatnshitagögn Landsvirkjunar sem hér eru notuð taka til mælinga á tveimur tímabilum, 1962–1994 og 2000–2017.23,24 Mælingarnar fóru fram á tveimur stöðum (1. mynd). Á tímabilinu 1. janúar 1962 til 31. október 1994 var mælt í frávatni Steingrímsstöðvar á um 1,5 m dýpi í rennslisrás sem veitir vatni úr Þingvallavatni í Úlfljótsvatn (stöð LV1). Frá þessum mælistað eru til alls 30.326 mæligildi vatnshita. Á tímabilinu 19. maí 2000 til 17. mars 2017 fóru mælingar fram í aðvatni Steingrímsstöðvar á 1,5 m dýpi við stíflugarð virkjunarinnar (stöð LV2). Frá þessum mælistað eru til alls 286.627 mæligildi.
Ekki eru til vatnshitagögn hjá Landsvirkjun úr að- eða frávatni Steingrímsstöðvar frá tímabilinu 1995–1998 (Helga P. Finnsdóttir, tölvupóstur 16. og 17. mars 2017). Þá ná gögn fyrir árið 1999 aðeins til 77 mælinga frá 14 dögum í júní, og mælingar árin 1994, 2000 og 2001 eru slitróttar (sjá 1. viðauka). Gögn frá 1999 eru ekki notuð í þessari rannsókn. Kvikasilfursmælar með 0,1°C mælinæmni eru á báðum mælistöðunum.
Á tímabilinu 1962–1967 var mælt að jafnaði fjórum sinnum á sólarhring (kl. 8, 12, 16 og 20). Frá 1968 til 1991 var mælt að jafnaði þrisvar á dag (kl. 8, 12 og 16), einu sinni á dag 1992–1994 (kl. 12) og á tímabilinu 2000–2017 var jafnan mælt einu sinni til tvisvar á klukkustund, þ.e. 24–48 mælingar á sólarhring.
1. mynd. Þingvallavatn og mælistöðvar vatnshita og veðurfars. Skýringar: LV1: mælistöð Landsvirkjunar í frávatni Steingrímsstöðvar (1962–1994); LV2: mælistöð Landsvirkjunar í aðvatni við inntak Steingrímsstöðvar (2000–2017), NK2: hitasíritastöð Náttúrufræðistofu Kópavogs. Mælistöðvar Veðurstofu Íslands eru auðkenndar með rauðum hringjum. – Lake Þingvallavatn and location of water temperature recordings (LV1, LV2 and NK2) and weather stations (red circles).
Fyrir hvern dag í gögnum Landsvirkjunar voru reiknuð út dagsmeðaltöl í vatnshita, og byggðust þau í langflestum tilvikum á 3–48 mælingum á sólarhring. Í þremur tilvikum, í desember 2005, nóvember 2013 og janúar 2014, voru dagsmeðaltöl reiknuð út frá fleiri mælingum en 48 (sjá 1. viðauka). Dagsmeðaltölin voru notuð við útreikninga á mánaðarmeðaltölum og ársmeðaltölum.
Við útreikninga á ársmeðalvatnshita voru notuð ár með samfelldum daglegum mælingum, 1962–1993 og 2002–2016, alls 47 ár. Engar mælingar voru til fyrir febrúar 1963, en til að missa ekki það ár úr langtímasamanburði var ákveðið skjóta inn í þennan mánuð útreiknuðum gildum sem byggðust á meðaltali allra mælinga í janúar og mars 1963. Útreiknaða meðaltalið fyrir febrúar var 1,8°C (n = 248) og var alls bætt við 112 slíkum gildum fyrir þann mánuð (28 dagar, 4 mælingar á dag). Meðalvatnshiti í janúar 1963 var 1,6°C (n = 124) og 2,2°C í mars það ár (n= 124). Í samanburði ársmeðalvatnshita, sem nær sem fyrr segir til 47 ára, liggja til grundvallar alls 304.678 mælingar og 17.153 dagsmeðaltöl.
Til að ganga úr skugga um notagildi vatnshitamælinga Landsvirkjunar við Efra-Sog sem metil á vatnshita úti í Þingvallavatni voru mælingar í aðvatni (aðrennslisvatni) á stöð LV2 bornar saman við mælingar sem gerðar voru samtímis á vegum Náttúrufræðistofu Kópavogs í vatnsbol Þingvallavatns.
Vatnshitamælingar Náttúrufræðistofu Kópavogs úti í vatnsbolnum hófust árið 2007 og fara þær fram á fastri mælistöð úti fyrir miðju vatninu (stöð NK2, 1. mynd). Fram til maí 2010 var mælt með handvirkum fjölþáttamæli í vettvangsferðum en frá og með júní 2010 hafa mælingar verið gerðar með síritandi mælum á 4–10 mismunandi dýpum.16,25,26
Síritarnir hafa skráð hitann í vatnsbolnum á einnar klukkustundar fresti, frá 4 m og niður á 40 m dýpi, en botndýpi á stöðinni er um 43 m. Í umfjölluninni hér er horft til áranna 2011–2016 og valið tímabilið frá 1. júní til 30. október. Mælingar sýna að vatnshitinn í vatnsbolnum er meira eða minna eins frá yfirborði og niður á botn frá því í byrjun nóvember og fram undir júníbyrjun.16,26–29
Við samanburð mælinganna voru notuð gögn úr síritunum þar sem þau eru mun ýtarlegri en úr fjölþáttamælinum. Þá er tíðni síritamælinganna álíka og á stöð LV2 í aðvatninu, skráning á klukkustundar fresti. Við samanburðinn var beitt línulegum aðhvarfsgreiningum á dagsmeðaltöl vatnshita í aðvatninu og úr síritum á stöð NK2 af 4 m, 8 m, 16 m, 24 m, 32 m og 40 m dýpi. Alls tóku síritagögnin til 596 sólarhringsmeðaltala fyrir hvert dýpi á tímabilunum 5.6.–24.10. 2012, 6.6.–14.10. 2013, 9.5.–24.10. 2014 og 23.5.–25.10. 2015.
Síritarnir eru af gerðinni TidbiT-v2-Temp (Part # UTBI-001) frá Onset Computer Corporation og mæla þeir með 0,2°C nákvæmni.16,26
Gögn um ísalagnir, ísabrot og ísadaga á Þingvallavatni taka til áranna 1974–2017 og eru sótt í þrjár heimildir eftir mismunandi tímabilum.30–33 Með ísadögum er átt við fjölda daga sem allt Þingvallavatn hefur verið ísi lagt, með landfastan ís á miðju vatni þvert yfir að sunnan og norðan Sandeyjar, en vakir við kaldavermsl ásamt opnu
suðvestan Nesjaeyjar.32
Gögn um lofthita voru fengin frá Veðurstofu Íslands og taka til tímabilsins 1962–2016. Ekki eru til samfelld gögn frá einni og sömu veðurstöðinni á vatnasviði Þingvallavatns fyrir allt tímabilið sem vatnshitagögnin ná til og voru því notaðar mælingar frá þremur veðurstöðvum sem ná yfir mismunandi tímabil (1. mynd), Þingvöllum (stöð nr. 945, 1962–1982), Heiðarbæ (stöð nr. 949, 1984–1991) og Leirum (stöð nr. 1596, 1995–2016). Ársmeðaltöl lofthita voru reiknuð út frá mánaðarmeðaltölum viðkomandi árs og aðeins notuð gögn frá þeim árum þegar mælt var alla mánuði ársins. Árin 1982–1983, 1986, 1991, 1996 og 2013 voru ekki fyrir hendi mælingar alla 12 mánuðina. Við þetta má bæta að engin gögn um lofthita voru tiltæk frá veðurstöðvunum þremur fyrir árin 1992–1995. Gögn með mánaðarmeðaltölum frá veðurstöðvum nr. 1, 945 og 949 voru sótt á heimasíðu Veðurstofunnar34 en gögn frá Leirum voru sérunnin hjá Veðurstofunni.35
Til að athuga nánar tengsl vindstyrks og vatnshita í vatnsbol Þingvallavatns, sér í lagi hvað varðar þróun lóðréttra hitaskila, var stuðst við vindmælingar frá veðurstöðinni á Leirum og notast við sólarhringsmeðaltöl í vindstyrk (m/s), mesta vindhraða (hæsta 10 mín. gildi á síðustu klst., m/s) og mestu hviðu (hæsta 3–5 sek.-gildi á síðustu klst.).36 Tengsl vinds og vatnshita voru könnuð á tímabilinu frá byrjun júní til loka október á árunum 2011 til 2016, sem er það tímabil sem vatnshitagögn úr síritunum taka til.
Auk framangreindra veðurfarsgagna var stuðst við lofthitagögn frá stöð 1 í Reykjavík frá tímabilinu 1962–2016. Þau gögn voru notuð til að varpa ljósi á feril lofthita á vatnasviði Þingvallavatns í tengslum við þróun lofthita almennt í landinu. Reykjavík varð fyrir valinu vegna nálægðar við Þingvallavatn og vegna góðra gagna. Þaðan fást mælingar sem ná samfellt yfir allt tímabilið sem hér um ræðir. Þróun lofthita í Reykjavík svipar auk þess mjög vel til þess sem á við um landið í heild.1,37
1. tafla. Samtímamælingar á vatnshita (°C) í aðvatni á stöð LV2 og á sex mismunandi dýpum á stöð NK2 í vatnsbol Þingvallavatns. t-próf sýnir marktækni-gildi (p) í samanburði á meðaltalsvatnshita í aðvatni og viðkomandi dýpi. r er Pearsons fylgnistuðull milli vatnshita í aðvatni og viðkomandi dýpis, p er marktæknigildi r. – Simultaneous recordings of water temperature at outlet station LV2 and at 6 different depths at pelagic station NK2. Based on 596 daily means of 24 recordings during summer–autumn 2012–2015.
| Hitasíritar / Temparature recordings | |||||||
| Stöð LV2 Station LV2 |
Stöð NK2 Station NK2 |
||||||
| Dýpi / Depth | 4 m | 8 m | 16 m | 24 m | 32 m | 40 m | |
| Meðaltal / Mean | 8,6 | 8,8 | 8,6 | 8,3 | 7,7 | 7,2 | 6,8 |
| Staðalskekkja / SE | 0,09 | 0,09 | 0,09 | 0,08 | 0,06 | 0,06 | 0,06 |
| Lágmark / Min | 3,2 | 3,3 | 3,2 | 3,2 | 3,3 | 3,3 | 3,3 |
| Hámark / Max | 13,7 | 13,2 | 13,1 | 12,8 | 10,1 | 9,8 | 9,6 |
| t-próf / t-test | <0,001 | 107 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | |
| r | 938 | 935 | 864 | 626 | 449 | 356 | |
| p | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | |
Niðurstöður línulegra aðhvarfsgreininga sýna allgóða samsvörun milli vatnshita í aðvatninu á stöð LV2 og vatnshita sem mældur er samtímis úti í vatnsbolnum á stöð NK2 á 4 m, 8 m og 16 m dýpi (1. tafla, 2. mynd). Samsvörunin minnkar síðan eftir því sem dýpi eykst, sem kemur fram með lækkandi fylgnistuðlum með vaxandi dýpi (1. tafla). Minnkandi samsvörun lýsir sér einnig í dreifingu mæligilda á þá vegu að því dýpra sem mælt er, þeim mun lengra til vinstri leita mæligildin frá miðlínunni sem sýnir fullkomna samsvörun milli vatnshita í aðvatni og vatnsbol (2. mynd). Jafnframt breytist samsvörunin árstíðabundið, þ.e. er góð á vorin og veturna þegar vatnið er vel blandað og kalt, en minnkar eftir því sem yfirborðslag vatnsins hlýnar. Þetta kemur vel fram í mun minni dreifingu mæligilda um og undir 5,5°C en í mæligildum þar fyrir ofan (2. mynd).
Framangreindar niðurstöður um tengsl milli vatnshita í aðvatni og úti í vatnsbolnum eru keimlíkar eldri mælingum á vatnshita í aðvatni og vatnsbol. Á árunum 1979, 1981 og 1982 var vatnshiti mældur samtímis í aðvatni og á 0–2 m dýpi á Miðfellsdýpi og var fylgnin á sama róli og nú á 4 m og 8 m dýpi.17
Að teknu tilliti til framangreindra niðurstaðna er ljóst að vatnshitamælingar Landsvirkjunar í aðvatni á stöð LV2 endurspegla vel vatnshita í yfirborðslagi vatnsbolsins í Þingvallavatni allan ársins hring og þar með mögulegar vatnshitabreytingar af völdum loftslagshlýnunar.
Þingvallavatn hefur hlýnað umtalsvert á tímabilinu 1962–2016 (3. mynd). Ársmeðalhiti í vatninu hefur hækkað um 0,81°C á tímabilinu 1962–2016, eða um 0,15°C að meðaltali á áratug, og er hlýnunin tölfræðilega marktæk. Lægstur var ársmeðalvatnshitinn 3,8°C á árunum 1969–1970, 1973, 1981 og 1983, en hæstur mældist hann 5,7°C árið 2003 (sjá einnig 1. viðauka).
Hlýnun vatnsins er mismikil eftir árstímum (2. tafla, 4. mynd) en mest er hún að sumri til, um haust og framan af vetri, þ.e. á tímabilinu júní-janúar. Sumarmánuðirnir júní, júlí og ágúst skera sig nokkuð úr, með 1,3–1,6°C hækkun mánaðarmeðalhita yfir tímabilið 1962–2016. Hlýnunin er mest í ágúst og svarar hún til rétt tæprar 0,3°C hækkunar að jafnaði á áratug þau 55 ár sem gögnin spanna. Hlýnunin yfir haust- og vetrarmánuðina, september-janúar, er á bilinu 0,7–1,1°C. Maí hefur hlýnað hvað minnst af þeim mánuðum sem hafa hlýnað, um 0,6°C. Í febrúar, mars og apríl er ekki um marktækar breytingar að ræða í meðalhita á fyrrgreindu tímabili.
2. mynd. Samtímamælingar á vatnshita í aðvatni á stöð LV2 og á sex mismunandi dýpum á stöð NK2 í vatnsbol Þingvallavatns. – Relationship between simultaneous temperature recordings at station LV2 and six different depths at pelagic station NK2 in Lake Þingvallavatn. Based on 596 daily means (1 record every hour) during early June and late October 2012–2015.
3. mynd. Ársmeðalhiti í Þingvallavatni (blátt) á stöð LV1 (1962–1994) og LV2 (2002–2016) og ársmeðallofthiti á vatnasviði Þingvallavatns (rautt). Vegnar línur eru dregnar milli mæligilda með aðferð minnstu kvaðrata (þanstuðull = 1,00), r er Pearsons fylgnistuðull. – Yearly mean water temperature in Lake Þingvallavatn (blue) and yearly mean air temperature in the catchment area (red) during 1962–1994 and 2002–2016. r is Pearson’s correlation coefficient.
2. tafla. Línulegar aðhvarfsgreiningar á mánaðarmeðaltölum vatnshita í Þingvallavatni á árabilinu 1962–2017. Engar mælingar eru tiltækar frá árunum 1995–1998 og aðeins suma mánuði árin 1994 og 1999–2001 (sjá 1. viðauka). Skýringar: h er hallatala, b er skurðpunktur við y-ás, r er Pearsons fylgnistuðull, p er marktæknigildi. Meðal (°C) er mánaðarmeðaltal vatnshita en lág- og hámark segja til um meðaltal lægsta og hæsta vatnshita viðkomandi mánaðar. Breyting sýnir mismun í meðalhita viðkomandi mánaðar milli ársins 1962 og 2016 (eða 2017) samkvæmt jöfnunni y = hx + b (x tekur gildið 1962 og 2016 eða 2017). Feitletrun merkir marktæka breytingu í vatnshita. – Linear regressions on monthly mean temperature in Lake Þingvallavatn during 1962–2017. For some years no measurements are available (see appendix 1). Only shown are months with recordings every day. H is slope, b is intercept, r is Pearson´s correlation coefficient, and p is significance of r. Mean is mean water temperature and Min and Max denote minimum and maximum mean temperature. Change shows the difference in mean temperature between year 1962 and 2016 (or 2017) according to the equation y = hx + b.
| Mánuður Month |
b | h | r | F | p | n | Meðal Mean (°C) |
Lágmark Min (°C) |
Hámark Max (°C) |
Breyting Change (°C) |
| Janúar | -26,612 | 14 | 0,370 | 7,603 | 0,008 | 50 | 1,0 | 0,1 | 3,1 | 0,77 |
| Febrúar | -5,806 | 3 | 129 | 806 | 374 | 50 | 0,7 | 0,1 | 2,0 | 0,17 |
| Mars | 4,445 | -2 | 61 | 178 | 675 | 50 | 0,9 | 0,1 | 2,4 | -0,11 |
| Apríl | -3,217 | 2 | 71 | 241 | 626 | 49 | 1,5 | 0,5 | 3,2 | 0,11 |
| Maí | -19,509 | 11 | 281 | 4,128 | 48 | 50 | 3,1 | 1,6 | 4,9 | 0,59 |
| Júní | -41,464 | 24 | 387 | 8,261 | 6 | 49 | 6,2 | 4,3 | 9,0 | 1,30 |
| Júlí | -48,331 | 29 | 418 | 9,943 | 3 | 49 | 9,1 | 7,0 | 12,3 | 1,57 |
| Ágúst | -49,506 | 30 | 522 | 17,615 | <0,001 | 49 | 9,9 | 7,9 | 11,9 | 1,62 |
| September | -20,396 | 15 | 448 | 11,817 | 1 | 49 | 8,7 | 7,6 | 10,0 | 0,81 |
| Október | -19,361 | 13 | 349 | 6,532 | 14 | 49 | 7,0 | 5,3 | 8,2 | 0,70 |
| Nóvember | -31,603 | 18 | 410 | 9,310 | 4 | 48 | 4,6 | 3,0 | 6,0 | 0,97 |
| Desember | -38,135 | 20 | 421 | 10,115 | 3 | 49 | 2,4 | 0,7 | 4,3 | 1,08 |
| Allir/All | -24,330 | 15 | 493 | 14,438 | <0,001 | 47 | 4,6 | 3,8 | 5,7 | 0,81 |
Þróun vatnshitans á ársgrunni fylgir mjög vel þróun lofthita á vatnasviði Þingvallavatns á tímabilinu sem um ræðir, 1962–2016 (3. mynd). Lofthiti fór marktækt hækkandi á vatnasviðinu á umræddu tímabili og hefur ársmeðalloft-
hitinn vaxið um 2,43°C, sem svarar að jafnaði til um 0,45°C hækkunar á áratug. Fram undir 1965 má greina lokin á hlýskeiðinu sem hófst hér á landi um 1920,37 en eftir 1965 tekur við kuldaskeið sem varaði til um 1985–1986 þegar hlýna tók á ný. Frá miðjum níunda áratugnum hafa bæði ársmeðalvatnshiti og ársmeðal-
lofthiti farið upp á við, lofthitinn þó öllu meira en vatnshitinn undir það síðasta.
Náin tengsl vatnshita Þingvallavatns og lofthita á vatnasviðinu koma afar skýrt fram þegar samband þessara tveggja breytna var athugað með línulegri aðhvarfsgreiningu (5. mynd).
Eins og fram hefur komið fylgir óvissa túlkun lofthitamælinganna á vatnasviði Þingvallavatns vegna þess að mælingarnar fóru fram á þremur stöðum á tímabilinu sem um ræðir. Óvissan stafar af mismunandi veðurfarslegum aðstæðum á mælistöðvunum. Á móti kemur að þróun lofthitans á vatnasviðinu er keimlík því sem gerist í Reykjavík (6. mynd), sem jafnframt svipar mjög vel til þess sem á við um landið í heild.1,37
Mælingar með hitasíritunum úti í vatnsbolnum staðfesta að allglögg hitaskil myndast í Þingvallavatni seinnipart sumars á 15–25 m dýpi þegar ákveðinn lofthiti og vindstyrkur eru fyrir hendi (7. mynd). Sumrin 2012 og 2016 mynduðust allskýr hitaskil og vöruðu í 4–9 vikur en sumrin 2011 og 2013–2015 voru þau veik eða vart fyrir hendi.
Sumarið 2012 mynduðust gleggstu hitaskilin í vatninu þau sex ár sem hér eru til samanburðar. Aðstæður til lagskiptingar voru með besta móti þar sem saman fóru langvarandi hlýviðriskaflar og fremur hægur vindur. Hámarkshiti í yfirlaginu (<25 m) mældist 13,6°C hinn 17. júlí og vikum saman lá vatnshitinn milli 12–13°C á 4–8 metra dýpi. Í nokkrum tilvikum mældust 13°C allt niður á 16 m dýpi. Bera fór á lagskiptingu á 15–25 m dýpi upp úr miðjum júní og stóðu hitaskilin fram í byrjun september, í um átta vikur. Á tímabilinu 15.6.–31.8. var vatnshitinn í yfirlaginu að meðaltali 10,1°C (6,3–13,2°C) en 6,3°C (5,2–8,8°C) í undirlaginu (> 25 m). Marktækur munur var á meðalvatnshita á þessu tímabili milli yfirborðslagsins og undirlagsins (Mann-Whitney próf,
U = 9161, ft. = 78, p <0,001).
Nær allan tímann sem lagskiptingin var fyrir hendi sumarið 2012, einkanlega þó í ágúst, var vindur tiltölulega aðgerðalítill og áhrif lítil sem engin á lagskiptinguna. Þó má sjá skammvinn áhrif vinds þegar hann belgdi sig í tvígang í skamman tíma en gekk svo hratt niður. Annars vegar 23. og 24. júlí þegar meðalvindhraði sólarhrings mældist 8,4 m/s og 8,7 m/s, mesti vindhraði 13,7–14,5 m/s og einstaka hviður fóru í 22,1–24,7 m/s. Hins vegar
11. ágúst þegar sólarhringsmeðaltalið mældist 6,4 m/s, mesti vindhraði 8,4 m/s og mesta hviða 13,2 m/s.
Sterk áhrif vinds á lagskiptinguna koma aftur á móti vel fram þegar haustvindar fara að blása af alvöru og kólnun efra lagsins veikir skilin. Hinn 28. ágúst rauk meðalvindhraðinn úr 2,5 m/s í 9,0 m/s, mesti vindhraði fór úr 6,6 m/s í 15,3 m/s og einstaka hviður mældust allt að 21,4 m/s. Við þennan hvell blandaðist vatnið umtalsvert og vatnshitinn varð býsna jafn frá botni og upp úr. Algjör blöndun varð svo í vatnsbolnum um viku síðar þegar meðalvindhraðinn náði 7–12 m/s um nokkurra daga skeið, mesti meðalvindhraði var 18–20 m/s og einstaka hviður náðu 27–30 m/s.
Sumarið 2013 var fremur svalt og lagskipting vart eða ekki fyrir hendi (7. mynd). Vatnshiti í yfirlaginu mældist 4,9–11,5°C á tímabilinu 15.7.–15.10. 2013 og engin eindregin hitaskil voru til staðar í vatnssúlunni. Meðalvatnshiti á þessu tímabili var 9,4°C (8,0–11,5°C) í yfirlaginu (<25 m) og 8,3°C (6,6–9,5°C) í undirlaginu (>25 m). Áhrif vinds á hitaferilinn má vel greina þrátt fyrir að tíðarfarið hafi verið svalt og ekkert sérstaklega vindasamt. Þetta kemur ágætlega fram í byrjun ágúst (3.–5.8. 2013) þegar meðalvindhraði dags rauk í 10,1 m/s og var á bilinu 10,3–10,5 m/s næstu tvo daga en datt svo niður eftir það og var á bilinu 1,3–8,8 m/s fram til 15. september. Við þennan vindstyrk hlýnaði undirlagið um 1°C eða svo en síðan fór að örla aftur á hitaskilum, mjög veikum. Þegar fyrsti hausthvellurinn skall á 15. september með 11,8 m/s blandaðist allur vatnsmassinn á ný og vatnshitinn varð jafn alls staðar í vatnssúlunni, um 8°C.
4. mynd. Mánaðarmeðaltöl vatnshita í Þingvallavatni á árunum 1962–2016 (2017, jan., feb. og mars). Sýndar eru línulegar aðhvarfslínur, sjá einnig 2. töflu. – Monthly mean temperature with regression lines in Lake Þingvallavatn during 1962–2016 (2017, Jan., Feb. and March), see Table 2.
5. mynd. Ársmeðallofthiti á vatnasviði Þingvallavatns og ársmeðalvatnshiti í Þingvallavatni 1962–1994 og 2002–2016. Sýnd er aðhvarfslína ásamt 95% öryggismörkum í línulegri aðhvarfsgreiningu á vatnshita (y) gegn lofthita (x). – Yearly mean temperature of Lake Þingvallavatn versus yearly mean air temperature in the catchment area 1962–1994 and 2002–2016. Linear regression of lake T (y) against air T (x) with 95 c.l. lines.
6. mynd. Ársmeðallofthiti (°C) á vatnasviði Þingvallavatns og stöð 1 í Reykjavík á tímabilinu 1962–2016. Relationship between yearly mean airtemperature (°C) in Lake Þingvallavatn catchment area and Reykjavík capital of Iceland during 1962–2016.
7. mynd. Jafnhitagröf vatnshita (°Celsius) í vatnsbol Þingvallavatns á stöð NK2 á 8–10 mismunandi dýpum og meðalvindhraði á Leirum (stöð 1596) á árunum 2011–2016. – Isographs of mean water temperature (°Celsius) at 8–10 different depths at pelagic station NK2 in Lake Þingvallavatn and mean wind speed at station 1596. Data is based on 24 hour recordings from early June to late October 2011–2016.
Þróun ísalagna og ísabrota á Þingvallavatni á undanförnum 40 árum eða svo rímar vel við hlýnun vatnsins samkvæmt mælingum við Steingrímsstöð (8. mynd, 2. viðauki). Þingvallavatn leggur núorðið bæði sjaldnar og seinna en áður og ís brotnar fyrr. Fækkun ísadaga er nokkuð áberandi um og upp úr aldamótunum síðustu og hefur íslausum árum fjölgað síðan. Fjöldi ísadaga fyrir aldamótin 2001 (1974–2000) var að meðaltali 81 (± 6,4 st.sk., n=26) en 23 dagar (± 6,1, n=16) eftir aldamótin (2001–2017) og er munurinn þarna á milli marktækur
(t= 6,156, ft. = 40, p<0,001).
Þingvallavatn hefur hlýnað marktækt á undanförnum 55 árum, 1962–2016, og fylgir hlýnunin allnáið hækkandi lofthita á vatnasviðinu. Ársmeðalhiti í vatninu hefur hækkað að jafnaði um tæpar 0,2°C á áratug og ársmeðallofthiti á vatnasviðinu um tæpar 0,5°C á áratug. Hlýnandi veður á vatnasviðinu fellur jafnframt vel að þeirri þróun sem átt hefur sér stað í lofthita almennt á Íslandi síðastliðna hálfa öld og rakin er til hlýnandi loftslags á jörðinni.1,37 Hlýnun lofts virðist þó vera ívið meiri á vatnasviði Þingvallavatns en í Reykjavík, sem lesa má úr lofthitagögnunum á ársgrunni frá þessum tveimur stöðum (sjá 6. mynd). Við þetta má bæta að hlýnun veðurfars á Íslandi undanfarna 4–5 áratugi er nokkru meiri en hnattræn hlýnun á sama tímabili. Þá er reiknað með að hlýnunin hér á landi næstu áratugina verði á landsvísu allt að 0,47°C á áratug.1
Fram undir miðjan sjöunda áratuginn mótar í Þingvallavatni fyrir lokum hlýskeiðsins sem hófst hér á landi um 1930.1,37 Frá 1965 og fram undir miðjan níunda áratuginn kólnaði loftslag á ný og kemur það vel fram í vatnshita Þingvallavatns. Um og upp úr 1983 fór veður hlýnandi á ný, einkum þó eftir aldamótin 2000, og kemur það skýrt fram í hækkandi ársmeðalhita Þingvallavatns, að minnsta kosti fram undir 2010, en eftir það hefur dregið úr hlýnuninni.
Enda þótt hlýnun Þingvallavatns hangi vel saman við hækkun lofthita, og megi rekja til áhrifa sólar, vinds og útgeislunar um yfirborð vatnsins, verður að taka með í reikninginn hugsanleg áhrif vegna mögulegrar hlýnunar grunnvatnsins sem streymir í stöðuvatnið. Mælingar þar að lútandi eru því miður mjög stopular og þau takmörkuðu gögn sem eru fyrir hendi38,39 gefa ekki tilefni til að ætla að hitastig írennslisvatnsins hafi breyst með marktækum hætti.
Þrátt fyrir mikið dýpi og rúmtak Þingvallavatns og stöðugt innstreymi af köldu grunnvatni hitnar bæði vatnið og kólnar fljótt. Þetta á einkum við um ljóstillífunarlagið sem nær niður á 25–35 m dýpi. Áhrif lofthita koma iðulega að fullu fram sama ár og breytingarnar eiga sér stað í veðrinu. Þau ár sem skera sig úr með mjög lágan ársmeðallofthita á vatnasviðinu, svo sem 1969 (2,3°C), 1973 (2,4°C), 1981 (2,1°C) og 1989 (2,2°C), sem eru meðal fimm köldustu ára á tímabilinu, eru jafnframt meðal fimm köldustu ára í sjálfu vatninu – 1969 (3,8°C), 1973 (3,8°C), 1981 (3,8°C) og 1989 (3,9°C). Ár sem skera sig úr með hlýindum í ársmeðallofthita, svo sem 2003 (5,4°C), 2010 og 2012 (5,0°C), 2014 (5,6°C) og 2016 (5,7°C), sem eru fimm hlýjustu árin á vatnasviðinu, eru jafnframt öll, að árinu 2014 undanskildu, meðal hlýjustu ára í Þingvallavatni – 2003 (5,7°C), 2010 (5,4°C), 2012 (5,3°C), 2014 (5,0°C) og 2016 (5,5°C).
8. mynd. Ísadagar á Þingvallavatni. Fjöldi daga með fastan ís á öllu vatninu veturna 1974–2017. r er Pearsons fylgnistuðull. — Number of days with comple ice cover on Lake Þingvallavatn during 1974–2017. r is Pearsons correlation coefficient.
9. mynd. (A) Ársmeðalhiti í Mývatni (blátt) á árabilinu 1972–98 og í Þingvallavatni (rautt) 1972–2016. (B) Meðalhiti 1972–98 í júlí í Mývatni (blátt) og Þingvallavatni (rautt). (C) Meðalhiti 1972–98 í nóvember í Mývatni (blátt) og Þingvallavatni (rautt). Gögn frá Mývatni ná til áranna 1972–98 og mælt í Geirastaðaskurði.38 Vegnar línur eru dregnar milli mæligilda með aðferð minnstu kvaðrata (þanstuðull =1,00). (A) Yearly mean water temperature in Lake Mývatn (blue) and Lake Þingvallavatn (red) during 1972–2016. (B) Monthly mean temperature 1972–1998 in July in Mývatn (blue) and Þingvallavatn (red). (C) Monthly mean temperature 1972–1998 in November in Mývatn (blue) and Þingvallavatn (red).38 Lines are drawn by method of distance-weighted-least-squares with (tension = 1.0).
Árið 1979 er langkaldasta árið á vatnasviði Þingvallavatns á tímabilinu 1962–2016, með 1,3°C í ársmeðallofthita. Við fyrstu sýn skýtur það eilítið skökku við að það ár skuli ársmeðalvatnshitinn í Þingvallavatni ekki hafa verið lægri en raun ber vitni, þ.e. 4,4°C. Skýringin á þessu er líkast til sú að árið 1979 lagði vatnið snemma, strax 3. janúar, og hélst ís lengi á vatninu, allt fram í miðjan maí. Það gerir 132 ísadaga, sem er mesti skráði fjöldi ísadaga á vatninu frá upphafi mælinga árið 1974 (2. viðauki).31,32 Vegna íssins var Þingvallavatn einangrað frá beinum áhrifum kólnunar af völdum lofts og vinda, sem ella hefur mikil áhrif á vatnshitabúskap stöðuvatna.31
Þau eru ekki mörg stöðuvötnin á Íslandi þar sem vatnshiti hefur verið skráður með jafn-ýtarlegum hætti og til jafn-langs tíma og í Þingvallavatni. Aðeins Mývatn og Elliðavatn komast nálægt Þingvallavatni í þessu samhengi. Í útfalli Mývatns í Geirastaðaskurði hefur vatnshiti verið skráður á fjögurra klukkustunda fresti síðan í febrúar 1972 og hafa gögn þar að lútandi verið birt fyrir tímabilið 1972–1998.38,40,41 Í útfalli Elliðavatns við stíflugarðinn hefur vatnshiti verið skráður að jafnaði á fjögurra klukkustunda fresti síðan síðla í ágúst 1988.14,42
Mývatn er eindregið lindarvatn eins og Þingvallavatn, og nær allt vatn sem berst til Mývatns, um 33 m3/s, er grunnvatn að uppruna.41 Vatnshagur Mývatns er frábrugðinn Þingvallavatni að því leyti meðal annars að í það berst hlutfallslega mun meira magn af vatni af náttúrulegum, heitum toga og undir áhrifum jarðvarma. Í Ytriflóa berst volgt og heitt grunnvatn, um 7 m3/s af 6–26°C vatni, sem svarar til um 20% af heildarírennslinu, en í Syðriflóa er vatnið jafnan kalt og stöðugt og á bilinu 5–7°C.40,41 Það flækir einnig samanburð milli þessara vatna að vatnshiti í Geirastaðaskurði er talinn endurspegla vel hitafar í Mývatni að sumarlagi en ekki um vetur þegar Mývatn er ísilagt.40,41 Og vel að merkja, umtalsverður hluti Mývatns er ísilagður frá október til maí, eða í 189 daga að jafnaði á vetri,41 sem eru ríflega 100 fleiri ísadagar en að jafnaði á Þingvallavatni á svipuðum tíma fyrir aldamótin 2000, að meðaltali 81 ísadagur á ári á tímabilinu 1974–1999.
Hvað sem flóknum vatnshag Mývatns líður kemur upp úr kafinu að þróun vatnshita á ársgrunni í Mývatni er með nánast sama sniði og í Þingvallavatni á því tímabili sem birt vatnshitagögn beggja vatna skarast, 1972–1994 (9. mynd a). Á þessu tímabili, sem fellur undir kuldaköstin milli 1965 og 1986 og 1992–1995,37 hlýnar hvorugt vatnið né kólnar. Sem fyrr segir fór veður hlýnandi á ný á landinu upp úr 1983 og endurspeglast það vel í hlýnandi Þingvallavatni. Hvað Mývatn áhrærir verður áhugavert að sjá hvernig þróunin þar hefur verið frá byrjun níunda áratugarins þegar gögn um það verða birt. Að öðru leyti er vatnshagur Mývatns allfrábrugðinn því sem á við um Þingvallavatn. Mývatn er mun hlýrra á vorin og sumrin (apríl-ágúst) en mun kaldara á haustin og framan af vetri (september-
desember) (9. mynd b og c).
Munurinn í varmahag Mývatns og Þingvallavatns lýsir sér í mun meiri árssveiflu í vatnshitanum í Mývatni. Þetta má rekja til tveggja samverkandi þátta. Annars vegar er Mývatn mun grynnra en Þingvallavatn, með meðaldýpi um 2 m á móti 35 m og þar eru vatnsskipti mun örari, um 28 dagar á móti 330 dögum í Þingvallavatni. Varmaflutningur milli lofts og lagar í Mývatni er því greiðari en ella. Hins vegar er veðurfar við Mývatn umtalsvert öðruvísi en við Þingvallavatn. Við Mývatn gætir meginlandsloftslags í meira mæli en annars staðar á landinu og hvergi í öðrum landshlutum er munurinn meiri á meðalhita kaldasta og heitasta mánaðar hvers árs.41 Við þetta bætist að Mývatnssvæðið er eitt hið sólríkasta á landinu.
Líkt og Þingvallavatn hefur Elliðavatn hlýnað svo um munar. Hlýnunin er raunar öllu meiri í Elliðavatni á ársgrunni en í Þingvallavatni. Á tímabilinu 1989–2010 hlýnaði Elliðavatn að jafnaði um 1,4°C á áratug,13–15 sem er nærri því tífalt meiri hlýnun en í Þingvallavatni. Þessi mikli munur kemur ekki á óvart þegar hugað er að því hve grunnt Elliðavatn er og rúmmál vatnsins lítið. Rúmmál Elliðavatns er aðeins um 2 Gl, nær 1/1500 af rúmmáli Þingvallavatns, og meðaldýpið er aðeins um 1 m, sem er um 1/35 af meðaldýpi Þingvallavatns. Varmaflutningar milli lofts og vatns í Elliðavatni og færsla varma í vatninu eru því mun skilvirkari og víðtækari en í Þingvallavatni. Viðstöðutími Elliðavatns er margfalt styttri en í Þingvallavatni, 5–10 dagar á móti 330 dögum, en á móti kemur að um 50% af innstreyminu í Elliðavatn er af tiltölulega heitum dragavatnstoga mestan partinn úr ári, borið saman við um 10% írennsli af dragatoga í Þingvallavatn. Þá bætist við að Elliðavatn liggur um 25 m lægra yfir sjó en Þingvallavatn.
Hlýnun Þingvallavatns er sambærileg við hlýnun annarra stórra og djúpra vatna á norðlægum slóðum og vatna sem eru hátt upp til fjalla sunnar í Evrópu. Hlýnunin í Þingvallavatni, um 0,15°C á áratug, virðist þó ívið minni en flestra þessara vatna, en líta ber til þess að samanburður er oft erfiður vegna staðbundinna þátta og ólíkra mæliaðferða. Sem dæmi um hlýnun vatna af framangreindu tagi í útlöndum má nefna stóru vötnin tvö í Svíþjóð, Vänern og Vättern, Bodenvatn og Genfarvatn í Ölpunum og Windermerevatn á Englandi. Stærð þessara vatna spannar allt frá 15 km2 til 5.649 km2, meðaldýpið frá 25 m til 153 m og hæð y.s. 39–400 m. Hlýnun vatnanna á tímabilinu 1970–2010 hefur leikið á bilinu 0,20°C á áratug (Genfarvatn) til 0,63°C á áratug (Vänern).13 Í Genfar- og Windermerevötnum hefur lagskipting bæði eflst og lengst vegna hlýnunar.13,43
Mælingarnar með hitasíritunum í vatnsbol Þingvallavatns staðfesta að allskörp hitaskil geta myndast í vatninu síðsumars, upp úr miðjum júlí og út ágúst, þegar ákveðin skilyrði eru fyrir hendi, þ.e. hlýtt veður og fremur stillt um tiltekinn tíma. Sumrin 2012 og 2016 voru í hlýrri kantinum, sem og árið 2010,44 og þá mynduðust skörp skil með afgerandi hitamun á afmörkuðum kafla, í millilaginu (e. metalimnion, thermocline) á milli yfirborðs- og undirlagsins á 15–25 m dýpi.
Þegar vatnshitinn fellur um og yfir 1,0°C á hvern dýptarmetra á skilunum milli hlýja yfirborðslagsins og kalda undirlagsins, í millilaginu, eins og var í Þingvallavatni í júlí-ágúst 2010, 2012 og 2016, er jafnan talað um skörp eða eindregin hitaskil (e. direct stratification45). Slík eindregin hitabundin lagskipting (e. thermal stratification) er vel þekkt í djúpum stöðuvötnum erlendis45 en höfundum er ekki kunnugt um að hitaskil af þessu tagi hafi verið mæld í öðru íslensku stöðuvatni en Þingvallavatni.
Fyrri vatnshitamælingar á dýptarsniði í vatnsbol Þingvallavatns, gerðar seint á síðustu öld, gefa tilefni til að ætla að varmahagurinn hafi breyst með tilliti til hitaskila. Sumrin 1975, 1976, 1979, 1981, 1982 og 1984 var vatnshitinn mældur á lóðréttu sniði á Miðfellsdýpi sem er ríflega 70 m (1. mynd),17 flest árin í maí-september. Niðurstöður þessara mælinga sýna að hitaskilin voru almennt veikari þá en nú. Hámarkshiti í yfirborðslaginu á 1 m dýpi öll sex árin mældist 9,6–10,6°C og fór að því er virðist aldrei yfir 10°C fyrir neðan 5 m dýpi. Árin 2007–2016 mældist vatnshitinn á 1 m dýpi aftur á móti 9,6–13,6°C. Nokkrum sinnum náði vatnið 10–12°C hita allt niður á 20 m dýpi (2010, 2012 og 2016) og í einu tilfelli, 10. ágúst 2012, náði vatnshitinn 12°C á 24 m dýpi.44 Munurinn á vatnshita milli yfirborðs- og undirlags var að sama skapi lítill á fyrra tímabilinu, í mesta lagi 4–5°C miðað við efsta 40 m dýptarkaflann. Hlýju árin 2010, 2012 og 2016 var munurinn á bilinu 5–7°C.
Hitaskil í Þingvallavatni virðast því hafa eflst í seinni tíð frá því sem var fyrir 30–40 árum. Staður hitaskilanna virðist aftur á móti vera svipaður bæði tímabilin, þ.e. á 15–25 m dýpi. Þá virðist tíminn sem hitaskilin vara vera svipaður bæði tímabilin, 5–6 vikur, ef undan er skilið sumarið 2012 þegar þau vöruðu í um átta vikur. Styrking hitaskila í Þingvallavatni í kjölfar hlýnunar er í takti við breytingar víða í vötnum í Evrópu.43,46
Staður hitaskilanna í vatnsbolnum á 15–25 m dýptarkaflanum er breytilegur og aðallega háður lofthita og vindum. Því stilltara sem veður er, þeim mun dýpra liggja hitaskilin. Til að hræra upp í vatninu og jafna út vatnshitann þarf vindur að blása hvasst og ná um tíma að minnsta kosti 8–10 m/s meðalstyrk yfir sólarhring. Mæliniðurstöður úr fyrri rannsóknum á tengslum vindstyrks og þróun hitaferla í vatnsbol Þingvallavatns eru nokkuð á sömu lund og hér er lýst og benda til þess að vind þurfi að hreyfa með um og yfir 8 m/s til að jafna út hita milli yfir- og undirlags.17
Fari loftslag áfram hlýnandi og Þingvallavatn hitnar enn frekar má búast við að öllu öðru óbreyttu að hitaskil í vatninu og lagskipting á sumrin styrkist. Hér skiptir þó miklu hvernig vindar blása, sérstaklega að sumri til. Það bíður frekari rannsókna hvernig sú þróun verður á ólíkum árstíðum og hver áhrifin verða á lagskiptinguna.
10. mynd. Sérkennilegt munstur, svokallaðir fingraflekar mynduðust á ísnum á Þingvallavatni í mars 2017. Fingraflekar myndast nær eingöngu þegar ís er þunnur. Engar sögur fara af fingraflekum í Þingvallavatni frá fyrri tíð og kann myndun þeirra nú að stafa af hlýnun vatnsins. – Finger rafted ice in Lake Þingvallavatn in March 2017, first ever record known in the lake for the past century. The phenomenon is linked mainly with thin ice. Ljósm./Photo: Einar Á. E. Sæmundsen.
Vegna hlýnunar leggur Þingvallavatn nú orðið sjaldnar og seinna en áður og ísa leysir fyrr af vatninu. Ábúendur við Þingvallavatn segja að á tímabilinu 1950–1985 hafi vatnið jafnan lagt í annarri viku janúar, og var þá hægt að hefja netaveiðar undir ís.30 Iðulega stóð ísinn við í þrjá mánuði og eru ísabrot (ísalausnir) oftast talin hafa verið í annarri viku apríl. Eftir aldamótin síðustu er nær lagi að ísalagnir séu um mánaðamótin janúar-febrúar og ísabrot á tímabilinu frá miðjum febrúar til miðs mars, ef vatnið leggur á annað borð.
Fyrir síðustu aldamót er ekki kunnugt um marga íslausa vetur á Þingvallavatni. Þó voru með vissu tveir vetur íslausir á þriðja áratug aldarinnar sem leið, veturnir 1922–1923 og 1928–1929.30,31 Frá aldamótum hefur vatnið aftur á móti verið íslaust fjórum sinnum, veturna 2002–2003, 2005–2006, 2010–2011 og 2011–2012.
Það er ekki einasta að Þingvallavatn leggi nú sjaldnar og ísinn liggi skemur á vatninu heldur bendir flest til þess að ísinn sé í seinni tíð mun þynnri en áður (10. mynd). Fyrir síðustu aldamót og sér í lagi á kuldaskeiðinu 1965–1986 heyrði til undantekninga að ísinn næði ekki að minnsta kosti 10–15 cm þykkt og héldi mönnum uppi við netaveiðar og iðkun skautaíþróttar sem hvort tveggja var stundað í nokkrum mæli á vatninu fram yfir miðja öldina.30 Þá var algengt að ísinn úti á miðju vatni næði 40–45 cm þykkt og dæmi eru um 70–80 cm þykkan ís, meðal annars veturna 1935–1936 og 1982–1983. Eftir síðustu aldamót heyrir til undantekninga að ísinn sé mannheldur og iðulega er hann örþunnur, um og undir 5 cm, og í mesta lagi um 25 cm þykkur (2. viðauki).33
Vistkerfi ferskvatna hafa verið sett í flokk með þeim vistkerfum jarðar sem hvað mest ógn steðjar að af mannavöldum og er hlýnun vatna vegna gróðurhúsaáhrifa og loftslagsbreytinga eitt af helstu vandamálunum.8,11 Afleiðingar hlýnunar í stöðuvötnum eru margvíslegar og oft flóknar, meðal annars vegna þess að áhrifin hríslast um margslunginn vef efna- og orkuflæðis og, ekki síður, vegna óbeinna áhrifa sem fylgja írennslisvatni af vatnasviði stöðuvatnanna.
Rannsóknir á ferskvatnsvistkerfum á norðurslóðum benda almennt til þess að vatnsborin ákoma næringar- og snefilefna aukist í kjölfar hlýnunar vegna aukins efnarofs og afrennslis á vatnasviðum.15,46,47 Tengsl af þessu tagi milli lofthita og efnastyrks hafa verið staðfest hér á landi á vatnasviðum nokkurra straumvatna á Norðausturlandi.48 Vísbendingar eru einnig um þetta í stöðuvötnum á höfuðborgarsvæðinu44,49 og í Þingvallavatni.16,50
Eldri mælingar á efnastyrk í Þingvallavatni eru ekki miklar um sig en samanburður við nýleg gögn bendir þó til þess með nokkuð eindregnum hætti að styrkur nítrats (NO3) í írennsli Þingvallavatns sé nú umtalsvert hærri en hann var fyrir um 40 árum. Árið 1975 mældist nítratstyrkur að meðatali 33,4 μg/l (29–42 μg/l, n=8) í Vellankötlu og Flosagjá16,51 en á árunum 2007–2016 var hann að jafnaði 50,1 μg/l (27–68 μg/l, n=22) í Vellankötlu og Silfru.39 Þarna skeikar um 52% í meðaltölum milli tímabilanna og er munurinn mjög marktækur (t =-4,115, ft. =28, p <<0,001). Þegar eingöngu er borinn saman styrkur nítrats í Vellankötlu, þar sem flest sýnin voru tekin, er munurinn einnig marktækur (t =-4,176, ft. =15, p=0,001). Árið 1975 mældist meðalstyrkur nítrats í Vellankötlu 30,8 μg/l (n=6) en 51,3 μg/l (n=11) á árunum 2007–2016. Athyglisvert er að nítratstyrkur í Mývatni virðist þróast á sömu lund og í Þingvallavatni. Mælingarniðurstöður í köldum lindum sem streyma í Mývatn í Grjótvogi og Garðsvogi sýna að á tímabilinu 1969–2012 jókst nítratstyrkur að jafnaði um 55%, þ.e. frá 22–35 μg/l á tímabilinu 1969–1975 í 35–54 μg/l á tímabilinu 2000–2010.52
Vegna takmarkaðs fjölda mælinga í tengslum við efnabúskap Þingvallavatns er erfitt að skera úr um orsakir að baki breyttri niturákomu í vatnið.50 Löng gloppa milli mælitímabila og skortur á upplýsingum um árstíðabundinn breytileika í efnabúskapnum spillir töluvert fyrir. Skortur loftgæðamælinga á vatnasviðinu torveldar einnig túlkun gagna. Breytingar í ákomu nítrats í Þingvallavatni eru á hinn bóginn í samræmi við þróun sem hefur átt sér stað í ákomu niturs í stöðuvötn víða á norðurhveli. Einkum er þetta áberandi í næringarefnasnauðum vötnum í óbyggðum og upp til fjalla í norðanverðri Ameríku og Evrópu þar sem loftborin og langtaðkomin niturákoma af mannavöldum hefur stóraukist frá því á sjötta og sjöunda áratug síðustu aldar.53–55 Þessi vötn og Þingvallavatn eiga það sameiginlegt að nitur, fremur en fosfór, er takmarkandi þáttur í frumframleiðslunni.17,50,56 Vegna aukningar í niturákomu vatnanna, hliðstæðrar þeirri sem áætluð hefur verið fyrir loftborinn nitur á vatnasviði Þingvallavatns,50 hefur frumframleiðsla í vötnunum aukist og tegundasamsetning frumframleiðenda jafnframt breyst.
Framangreindar breytingar hafa í mörgum tilfellum verið raktar bæði til hlýnunar og aukinnar niturákomu, enda fer þetta tvennt oft saman.15,46,55 Þróunin hefur almennt verið á þá vegu að frumframleiðsla hefur aukist og fjölgað þörungategundum sem eru kulvísar og elskar að fremur háum styrk næringarefna. Einkum fjölgar smágerðum kísilþörungum af ættkvísl hringeskja (Cyclotella), en þeim tegundum fækkar sem eru kuldakærar og þrífast vel við næringarefnasnauð skilyrði, svo sem stórvöxnum og sviflægum kísilþörungum af ættkvísl sáldeskja (Aulacoseira) og smágerðum, botnlægum kísilþörungum af ættkvísl gjarðeskja (Fragilaria).57,58
Vísbendingar af framangreindu tagi má þegar merkja í Þingvallavatni.16,26,29 Þannig mælist magn blaðgrænu-a umtalsvert meira nú en fyrir 40 árum. Blaðgrænumælingar eru óbeinn mælikvarði á magn þörunga í svifi. Munurinn er mestur á haustin í vatninu en minnstur að sumri til. Á fyrra tímabilinu var magn blaðgrænu-a á vorin að meðaltali 1,5 μg/l (0,5–3,9 μg/l, n=26) en á árabilinu 2007–2014 og árið 2016 er það að jafnaði nær 3,0 μg/l (0,5–4,6 μg/l, n=63). Á haustin var magn blaðgrænu-a á fyrra tímabilinu að meðaltali 1,0 μg/l (0,8–1,6 μg/l, n=4) en á því seinna að jafnaði 4,6 μg/l (2,40–6,8 μg/l, n=63).
Árið 2016 kvað við allt annan tón en á tímabilinu 2007–2014. Allt árið 2016 var magn blaðgrænu-a afar lítið og á pari við það sem var árin 1979, 1981 og 1982. Athygli vekur að hvorki kom fram vor- eða hausthámark að heitið getur, sem er gjörbreyting frá því sem verið hafði í Þingvallavatni lengst af. Það vekur ekki síður athygli að á sama tíma og lágmarkið mældist í lífþyngd þörunga (magn blaðgrænu-a) úti í svifvistinni benda talningar á þörungum og tegundagreining þeirra í sýnum sem tekin voru í útfalli vatnsins til þess að hrunið í frumframleiðslunni megi fyrst og fremst rekja til þess að þær kísilþörungategundir sem jafnan hafa borið uppi frumframleiðslu í svifvist Þingvallavatns séu nær horfnar úr vatninu.59 Hér er einkum um að ræða hin stórvöxnu sáldeski af ættkvísl Aulacoseira (A. islandica, A. italica o.fl.) ásamt stjarneskinu Asterionella formosa. Þessar tegundir hafa um áratugaskeið verið ríkjandi í svifþörungaflóru vatnsins vor og haust, iðulega með 65–95% hlutdeild í heildarlífþyngd svifþörunga.16 Hrun þessara tegunda árið 2016 er því að öllum líkindum einsdæmi og bendir ýmislegt til að atburðinn megi rekja til samverkandi áhrifa af völdum hlýnunar vatnsins og breytinga í framboði næringarefna, rétt eins og þekkt er um þessar kísilþörungategundir í öðrum vötnum á norðurslóð.57,58
Samkvæmt athugunum árið 2017 höfðu framangreindar þörungategundir þá náð sér aftur nokkuð vel á strik.59 Vegna óvissu um framhaldið er mikilvægt að fylgjast áfram grannt með þróun þörungaflórunnar í vatninu, rétt eins og á við um vöktun Þingvallavatns í heild. Ástand vistkerfisins nú kann að vera viðkvæmara og sveiflukenndara en áður vegna hlýnunar og annarra samverkandi þátta. Til þessa benda einnig niðurstöður vöktunar á svifdýrafánu Þingvallavatns sem greint er frá annars staðar í þessu hefti.60
Your content goes here. Edit or remove this text inline or in the module Content settings. You can also style every aspect of this content in the module Design settings and even apply custom CSS to this text in the module Advanced settings.
Warming of Lake Þingvallavatn and thermal processes in the lake
In this study we account for the thermal evolution of Lake Þingvallavatn, SW-Iceland, on a yearly basis over a 55 year period, during 1962–2017. We also look on thermal stratification processes in the lake, with monitoring data available for the period 2011–2016.
Lake Þingvallavatn is the second largest lake in Iceland, 83 km2, 2.9 km3 in volume, with a mean depth of 34 m and max depth of 114 m. The lake is fed mainly by spring-water inlets, amounting to ca. 90% of the total inlet, 100 m3/s. The catchment is 1,300 km2, composed largely of lava bedrock from Holocene, and reaching north on to the glacier Langjökull in the highlands. Presently, the glacial component of the lake´s inlet is estimated to be 15–20 m3/s, and the water is estimated to take a decade or so to reach the lake. Most of the spring-water entering the lake is 2.7–4.0°C all year round. The retention time is estimated to be around 330 days.
Measurements of water temperature at the lake outlet were obtained at two stations from the National Power Company of Iceland, with a minimum of 1–4 records per day every year over the period 1962–1994 and 2000–2017 (Fig. 1), covering 47 years. During 2000–2017, measurements were done 24–48 times per day. Analyses of lake temperature were done on daily means, usually calculated from 3–48 recordings per day, and daily means were used to calculate monthly and annual means. In all, 304.678 temperature recordings, giving 17.153 daily means, were used for comparison of annual means over the 47-year period with recordings.
To verify the reliability of the lake outlet temperature as an indicator of the water temperature within the lake itself, we performed linear regression analyses on temperature recordings performed simultaneously at the outlet (station LV2) and at the pelagic station (NK2) in middle of the lake (Figs. 1 and 2, Table 1). At the pelagic station, measurements were done by data loggers at 1 hour interval, at 4, 8, 16, 24, 32 and 40 m depth during 5.6.–24.10. 2012, 6.6.–14.10. 2013, 9.5.–24.10. 2014 and 23.5.–25.10. 2015. This data, in all 596 measurements, defined the data set for the linear regression. We also used measurements from the data loggers to analyse thermal stratification development in the lake in the period 2011–2016.
Temperature of Lake Þingvallavatn
has increased significantly for the past 30 years, from the end of the cold wave that lasted between 1965–1986 and onwards, congruent with a rise in air temperature in the catchment area (Figs. 3 and 4). Annual mean lake temperature has risen on average by ca. 0.15°C per decade, similar to warming observed in other large, deep lakes in the northern heimisphere.13,43
Temperature has risen in all months, except February-May, with the most profound warming occurring in summer (June-August), with an increase of 1.3–1.6°C per month on average during 1962–2016, closely followed by autumn and winter (September-January), with a rise of 0.7–1.1°C on average per month (Table 2). Because of warming, freezing of Þingvallavatn occurs less frequently than before (Fig. 6). If the lake freezes, it does so nowadays later in the winter and ice breaks up sooner in the spring than 30 years or so ago. Warming of the lake may also have resulted in stronger thermal stratification of the lake, as observed by greater temperature difference between epi- and hypolimnion during 2010–2016 compared to 1974–1981.
The ecological consequences of warming of Lake Þingvallavatn are discussed, some of which may already have been verified, e.g. by increased primary production in the lake as measured by chlorophyll-a concentrations.16,26,29 Also, in relation to warming and response of primary producers, nitrogen loads to Lake Þingvallavatn appear to have increased, measuring 29–42 μg/l NO3 in inlet springs of the lake in 1975, compared to 27–68 μg/l NO3 in the
years 2007–2016.39 The aforementioned changes are in line with those observed in freshwater ecosystems elsewhere at northerly latitudes.15,46,53–55
Recent changes, without precedent, have also taken place in species composition of phytoplankton in Þingvalla-
vatn. Populations of large diatomes of the genus Aulacoseira (A. islandica and A. italica), along with Asterionella formosa, the principal species in primary production in the lake for decades, suddenly crashed in 2016 and the species were not found in monitoring samples.26,59
Similar changes in lake diatom communities in northern latitudes have been ascribed to concurrent effects of warming and eutrophication.57,58
Warming of Lake Þingvallavatn and thermal processes in the lake
In this study we account for the thermal evolution of Lake Þingvallavatn, SW-Iceland, on a yearly basis over a 55 year period, during 1962–2017. We also look on thermal stratification processes in the lake, with monitoring data available for the period 2011–2016.
Lake Þingvallavatn is the second largest lake in Iceland, 83 km2, 2.9 km3 in volume, with a mean depth of 34 m and max depth of 114 m. The lake is fed mainly by spring-water inlets, amounting to ca. 90% of the total inlet, 100 m3/s. The catchment is 1,300 km2, composed largely of lava bedrock from Holocene, and reaching north on to the glacier Langjökull in the highlands. Presently, the glacial component of the lake´s inlet is estimated to be 15–20 m3/s, and the water is estimated to take a decade or so to reach the lake. Most of the spring-water entering the lake is 2.7–4.0°C all year round. The retention time is estimated to be around 330 days.
Measurements of water temperature at the lake outlet were obtained at two stations from the National Power Company of Iceland, with a minimum of 1–4 records per day every year over the period 1962–1994 and 2000–2017 (Fig. 1), covering 47 years. During 2000–2017, measurements were done 24–48 times per day. Analyses of lake temperature were done on daily means, usually calculated from 3–48 recordings per day, and daily means were used to calculate monthly and annual means. In all, 304.678 temperature recordings, giving 17.153 daily means, were used for comparison of annual means over the 47-year period with recordings.
To verify the reliability of the lake outlet temperature as an indicator of the water temperature within the lake itself, we performed linear regression analyses on temperature recordings performed simultaneously at the outlet (station LV2) and at the pelagic station (NK2) in middle of the lake (Figs. 1 and 2, Table 1). At the pelagic station, measurements were done by data loggers at 1 hour interval, at 4, 8, 16, 24, 32 and 40 m depth during 5.6.–24.10. 2012, 6.6.–14.10. 2013, 9.5.–24.10. 2014 and 23.5.–25.10. 2015. This data, in all 596 measurements, defined the data set for the linear regression. We also used measurements from the data loggers to analyse thermal stratification development in the lake in the period 2011–2016.
Temperature of Lake Þingvallavatn
has increased significantly for the past 30 years, from the end of the cold wave that lasted between 1965–1986 and onwards, congruent with a rise in air temperature in the catchment area (Figs. 3 and 4). Annual mean lake temperature has risen on average by ca. 0.15°C per decade, similar to warming observed in other large, deep lakes in the northern heimisphere.13,43
Temperature has risen in all months, except February-May, with the most profound warming occurring in summer (June-August), with an increase of 1.3–1.6°C per month on average during 1962–2016, closely followed by autumn and winter (September-January), with a rise of 0.7–1.1°C on average per month (Table 2). Because of warming, freezing of Þingvallavatn occurs less frequently than before (Fig. 6). If the lake freezes, it does so nowadays later in the winter and ice breaks up sooner in the spring than 30 years or so ago. Warming of the lake may also have resulted in stronger thermal stratification of the lake, as observed by greater temperature difference between epi- and hypolimnion during 2010–2016 compared to 1974–1981.
The ecological consequences of warming of Lake Þingvallavatn are discussed, some of which may already have been verified, e.g. by increased primary production in the lake as measured by chlorophyll-a concentrations.16,26,29 Also, in relation to warming and response of primary producers, nitrogen loads to Lake Þingvallavatn appear to have increased, measuring 29–42 μg/l NO3 in inlet springs of the lake in 1975, compared to 27–68 μg/l NO3 in the years 2007–2016.39 The aforementioned changes are in line with those observed in freshwater ecosystems elsewhere at northerly latitudes.15,46,53–55
Recent changes, without precedent, have also taken place in species composition of phytoplankton in Þingvalla-
vatn. Populations of large diatomes of the genus Aulacoseira (A. islandica and A. italica), along with Asterionella formosa, the principal species in primary production in the lake for decades, suddenly crashed in 2016 and the species were not found in monitoring samples.26,59 Similar changes in lake diatom communities in northern latitudes have been ascribed to concurrent effects of warming and eutrophication.57,58
Warming of Lake Þingvallavatn and thermal processes in the lake
In this study we account for the thermal evolution of Lake Þingvallavatn, SW-Iceland, on a yearly basis over a 55 year period, during 1962–2017. We also look on thermal stratification processes in the lake, with monitoring data available for the period 2011–2016.
Lake Þingvallavatn is the second largest lake in Iceland, 83 km2, 2.9 km3 in volume, with a mean depth of 34 m and max depth of 114 m. The lake is fed mainly by spring-water inlets, amounting to ca. 90% of the total inlet, 100 m3/s. The catchment is 1,300 km2, composed largely of lava bedrock from Holocene, and reaching north on to the glacier Langjökull in the highlands. Presently, the glacial component of the lake´s inlet is estimated to be 15–20 m3/s, and the water is estimated to take a decade or so to reach the lake. Most of the spring-water entering the lake is 2.7–4.0°C all year round. The retention time is estimated to be around 330 days.
Measurements of water temperature at the lake outlet were obtained at two stations from the National Power Company of Iceland, with a minimum of 1–4 records per day every year over the period 1962–1994 and 2000–2017 (Fig. 1), covering 47 years. During 2000–2017, measurements were done 24–48 times per day. Analyses of lake temperature were done on daily means, usually calculated from 3–48 recordings per day, and daily means were used to calculate monthly and annual means. In all, 304.678 temperature recordings, giving 17.153 daily means, were used for comparison of annual means over the 47-year period with recordings.
To verify the reliability of the lake outlet temperature as an indicator of the water temperature within the lake itself, we performed linear regression analyses on temperature recordings performed simultaneously at the outlet (station LV2) and at the pelagic station (NK2) in middle of the lake (Figs. 1 and 2, Table 1). At the pelagic station, measurements were done by data loggers at 1 hour interval, at 4, 8, 16, 24, 32 and 40 m depth during 5.6.–24.10. 2012, 6.6.–14.10. 2013, 9.5.–24.10. 2014 and 23.5.–25.10. 2015. This data, in all 596 measurements, defined the data set for the linear regression. We also used measurements from the data loggers to analyse thermal stratification development in the lake in the period 2011–2016.
Temperature of Lake Þingvallavatn
has increased significantly for the past 30 years, from the end of the cold wave that lasted between 1965–1986 and onwards, congruent with a rise in air temperature in the catchment area (Figs. 3 and 4). Annual mean lake temperature has risen on average by ca. 0.15°C per decade, similar to warming observed in other large, deep lakes in the northern heimisphere.13,43
Temperature has risen in all months, except February-May, with the most profound warming occurring in summer (June-August), with an increase of 1.3–1.6°C per month on average during 1962–2016, closely followed by autumn and winter (September-January), with a rise of 0.7–1.1°C on average per month (Table 2). Because of warming, freezing of Þingvallavatn occurs less frequently than before (Fig. 6). If the lake freezes, it does so nowadays later in the winter and ice breaks up sooner in the spring than 30 years or so ago. Warming of the lake may also have resulted in stronger thermal stratification of the lake, as observed by greater temperature difference between epi- and hypolimnion during 2010–2016 compared to 1974–1981.
The ecological consequences of warming of Lake Þingvallavatn are discussed, some of which may already have been verified, e.g. by increased primary production in the lake as measured by chlorophyll-a concentrations.16,26,29 Also, in relation to warming and response of primary producers, nitrogen loads to Lake Þingvallavatn appear to have increased, measuring 29–42 μg/l NO3 in inlet springs of the lake in 1975, compared to 27–68 μg/l NO3 in the years 2007–2016.39 The aforementioned changes are in line with those observed in freshwater ecosystems elsewhere at northerly latitudes.15,46,53–55
Recent changes, without precedent, have also taken place in species composition of phytoplankton in Þingvalla-
vatn. Populations of large diatomes of the genus Aulacoseira (A. islandica and A. italica), along with Asterionella formosa, the principal species in primary production in the lake for decades, suddenly crashed in 2016 and the species were not found in monitoring samples.26,59 Similar changes in lake diatom communities in northern latitudes have been ascribed to concurrent effects of warming and eutrophication.57,58
Bestu þakkir fá Helga P. Finnsdóttir, Landsvirkjun, fyrir vatnshitagögn, Þóranna Pálsdóttir og Guðrún Þórunn Gísladóttir, Veðurstofu Íslands, fyrir lofthita- og vindgögn, Einar Á. Sæmundsen þjóðgarðsvörður fyrir dýptarkort af Þingvallavatni og Árni B. Stefánsson augnlæknir með meiru fyrir upplýsingar um ís á Þingvallavatni. Kærar þakkir fyrir margvíslega aðstoð í gegnum tíðina fá einnig Jóhann Jónsson og Rósa B. Jónsdóttir, bændur í Mjóanesi.
1. Halldór Björnsson, Bjarni D. Sigurðsson, Brynhildur Davíðsdóttir, Jón Ólafsson, Ólafur S. Ástþórsson, Snjólaug Ólafsdóttir, Trausti Baldursson & Trausti Jónsson 2018. Loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi: Skýrsla vísindanefndar um loftslagsbreytingar. Veðurstofa Íslands, Reykjavík. 235 bls.
2. Helgi Björnsson 2009. Jöklar á Íslandi. Opna, Reykjavík. 479 bls.
3. Jón Ólafsson, Sólveig Rósa Ólafsdóttir, Benoit-Cattin, A., Magnús Danielsen, Þórarinn S. Arnarson & Takahashi, T. 2009. Rate of Iceland Sea acidification from time series measurements. Biogeosciences 6. 2661–2668.
4. Ólafur S. Ástþórsson, Ástþór Gíslason & Steingrímur Jónsson 2007. Climate variability and the Icelandic marine ecosystem. Deep-Sea Research II: Topical Studies in Oceanography 54. 2456–2477.
5. Ólafur S. Ástþórsson, Héðinn Valdimarsson, Ásta Guðmundsdóttir & Guðmundur J. Óskarsson 2012. Climate-related variations in the occurrence and distribution of mackerel (Scomber scombrus) in Icelandic waters. ICES Journal of Marine Science 69(7). 1289–1297.
6. Silva, T., Ástþór Gíslason, Licandro, P., Guðrún Marteinsdóttir, Ferreira, A.S.A., Kristinn Guðmundsson & Ólafur S. Ástþórsson 2014. Long-term changes of euphausiids in shelf and oceanic habitats southwest, south and southeast of Iceland. Journal of Plankton Research 36(5). 1262–1278. doi:10.1093/plankt/fbu050
7. Raynolds, M., Borgþór Magnússon, Sigmar Metúsalemsson & Sigurður H. Magnússon 2015. Warming, sheep and volcanoes: Land cover changes in Iceland evident in satellite NDVI trends. Remote Sensing 7(8). 9492–9506. doi:10.3390/rs70809492
8. Dudgeon, D., Arthington, A.H., Gessner, M.O., Kawabata, Z., Knowler, D.J., Lévêque, C., Naiman, R.J., Prieur-Richard, A.H., Soto, D., Stiassny, M.L. & Sullivan, C.A. 2006. Freshwater biodiversity: Importance, threats, status and conservation challenges. Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society 81(2). 163–182.
9. Carpenter, S.R., Stanley, E.H. & Vander Zanden, M.J. 2011. State of the world’s freshwater ecosystems: Physical, chemical, and biological changes. Annual Review of Environment and Resources 36. 75–99.
10. Dokulil, M.T. 2016. Climate impacts on ecohydrological processes in aquatic systems. Ecohydrology & Hydrobiology 16. 66–70. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecohyd.2015.08.001
11. Vörösmarty, C.J., McIntyre, P.B., Gessner, M.O., Dudgeon, D., Prusevich, A., Green, P., Glidden, S., Bunn, S.E., Sullivan, C.A., Reidy Liermann, C. & Davies, P.M. 2010. Global threats to human water security and river biodiversity. Nature 467. 555–561. doi:10.1038/nature09440
12. Moss, B., Kosten, S., Meerhoff, M., Battarbee, R.W., Jeppesen, E., Mazzeo, N., Havens, K., Lacerot, G., Liu, Z., De Meester, L., Paerl, H. & Scheffer, M. 2011. Allied attack: Climate change and eutrophication. Inland Waters 1. 101–105.
13. Jeppesen, E., Mehner, T., Winfield, I.J., Kangur, K., Sarvala, J., Gerdeaux, D., Rask, M., Hilmar J. Malmquist, Holmgren, K., Volta, P., Romo, S., Eckmann, R., Sandström, A., Blanco, S., Kangur, A., Stabo, H.R., Tarvainen, M., Ventelä, A.-M., Søndergaard, M., Lauridsen, T.L. & Meerhoff, M. 2012. Impacts of climate warming on the long-term dynamics of key fish species in 24 European lakes. Hydrobiologia 694. 1–39.
14. Hilmar J. Malmquist, Þórólfur Antonsson, Haraldur R. Ingvason, Finnur Ingimarsson & Friðþjófur Árnason 2009. Salmonid fish and warming of shallow Lake Elliðavatn in Southwest Iceland. Verhandlungen des Internationalen Vereinigung für theoretische und angewandte Limnologie 30. 1127–1132.
15. Jeppesen, E., Meerhoff. M., Holmgren, K., González-Bergonzoni, I., Teixeira-de Mello, F., Declerck, S.A.J., De Meester, L., Søndergaard, M., Lauridsen, T.L., Bjerring, R., Conde-Porcuna, J.M., Mazzeo, N., Iglesias, C., Reizenstein, M.,
Hilmar J. Malmquist, Liu, Z., Balayla, D. & Lazzaro, X. 2010. Impacts of climate warming on lake fish community structure and potential effects on ecosystem function. Hydrobiologia 646. 73–90.
16. Hilmar J. Malmquist, Finnur Ingimarsson, Haraldur R. Ingvason, Stefán Már Stefánsson & Þóra Hrafnsdóttir 2012. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Yfirlit yfir fimm fyrstu vöktunarárin 2007–2011 og samanburður við eldri gögn. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 3-2012). 67 bls.
(English summary).
17. Hákon Aðalsteinsson, Pétur M. Jónasson & Sigurjón Rist 1992. Physical characteristics of Thingvallavatn, Iceland. Oikos 64. 121–135.
18. Árni Snorrason 2002. Vatnafar á vatnasviði Þingvallavatns. Bls. 110–119 í: Þingvallavatn: Undraheimur í mótun (ritstj. Pétur M. Jónasson & Páll Hersteinsson). Mál og menning, Reykjavík.
19. Helgi Björnsson 2002. Langjökull: Forðabúr Þingvallavatns og Hengilsins. Bls. 136–143 í: Þingvallavatn: Undraheimur í mótun (ritstj. Pétur M. Jónasson & Páll Hersteinsson). Mál og menning, Reykjavík.
20. Freysteinn Sigurðsson & Guttormur Sigbjarnarson 2002. Grunnvatnið til Þingvallavatns. Bls. 120–135 í: Þingvallavatn: Undraheimur í mótun (ritstj. Pétur M. Jónasson & Páll Hersteinsson). Mál og menning, Reykjavík.
21. Sigurður S. Snorrason, Hilmar J. Malmquist, Hrefna B. Ingólfsdóttir, Þórey Ingimundardóttir & Jón S. Ólafsson 2011. Effects of geothermal effluents on macrobenthic communities in a pristine sub-arctic lake. Inland Waters 1. 146–157.
22. Þórólfur H. Hafstað 2014. Nesjavallavirkjun: Hitamælingar á affallssvæði í
nóvember 2014. ÍSOR (ÍSOR-14072), Reykjavík. 22 bls.
23. Landsvirkjun 2012. Vatnamælingakerfi Landsvirkjunar (ritstj. Laufey B. Hannes-
dóttir). Tvær gagnaskrár (Steingrímsstöð v-inntak Tw.xlsx (220 KB) og Þingvallavatn Tw.xlsx (63 KB)), afhentar Náttúrufræðistofu Kópavogs 5. júní 2012.
24. Landsvirkjun 2017. Wiski-gagnagrunnur. 15.3. 2017 – M00328.
25. Hilmar J. Malmquist, Finnur Ingimarsson, Haraldur Rafn Ingvason & Stefán Már Stefánsson 2008. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Gagnaskýrsla fyrir árið 2007: Verkþáttur nr. 2: Lífríki og efna- og eðlisþættir í vatnsbol. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 2-08). 38 bls. (English summary).
26. Haraldur R. Ingvason, Finnur Ingimarsson, Stefán Már Stefánsson, Þóra Hrafnsdóttir & Kristín Harðardóttir 2017. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Gagnaskýrsla fyrir árið 2016 ásamt viðbótargögnum fyrir árið 2015: Verkþáttur nr. 2: Lífríki og efna- og eðlisþættir í vatnsbol. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 2-2017). 22 bls.
27. Finnur Ingimarsson, Haraldur R. Ingvason, Stefán Már Stefánsson, Þóra Hrafnsdóttir & Hilmar J. Malmquist 2013. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Gagnaskýrsla fyrir árið 2012: Verkþáttur nr. 2: Lífríki og efna- og eðlisþættir í vatnsbol. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 4-2013). 19 bls. (English summary).
28. Haraldur R. Ingvason, Finnur Ingimarsson, Stefán Már Stefánsson, Þóra Hrafnsdóttir & Hilmar J. Malmquist 2014. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Gagnaskýrsla fyrir árið 2013: Verkþáttur nr. 2: Lífríki og efna- og eðlisþættir í vatnsbol. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 2-2014). 25 bls. (English summary).
29. Haraldur R. Ingvason, Finnur Ingimarsson, Stefán Már Stefánsson & Þóra Hrafnsdóttir 2015. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Gagnaskýrsla fyrir árið 2014: Verkþáttur nr. 2: Lífríki og efna- og eðlisþættir í vatnsbol. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 1-2015). 25 bls. (English summary).
30. Sigurjón Rist & Guðmann Ólafsson 1986. Ísar Þingvallavatns. Náttúrufræðingurinn 56(4). 239–258.
31. Einar Sveinbjörnsson 2009. Vetrarís á Þingvallavatni: Gagnlegur veðurfarsmælir. Náttúrufræðingurinn 78. 66–76.
32. Árni B. Stefánsson 2012. Bréf til Náttúrufræðistofu Kópavogs dagsett 17. nóvember 2012 með upplýsingum um ísalagnir og ísabrot á Þingvallavatni á tímabilinu 1991–2012, samkvæmt dag- og gestabók í sumarhúsi í Grjótnesi í landi Kárastaða, Bláskógabyggð. 3 bls.
33. Árni B. Stefánsson 2017. Bréf til Náttúruminjasafns Íslands dagsett 20. júní 2017 með upplýsingum um ísalagnir og ísabrot á Þingvallavatni á tímabilinu 2013–2017, samkvæmt dag- og gestabók í sumarhúsi í Grjótnesi í landi Kárastaða, Bláskógabyggð. 2 bls.
34. Veðurstofa Íslands (án ártals). Mánaðarmeðaltöl fyrir valdar veðurstöðvar. Skoðað í apríl 2017 á http://www.vedur.is/Medaltalstoflur-txt/Manadargildi.html
35. Þóranna Pálsdóttir 2017. Veðurfarsgögn frá Veðurstofu Íslands (Þingvellir_mánaðargildi.xlsx (24 KB). Tölvupóstur til Náttúruminjasafns Íslands 18. apríl 2017 með tölvupósti.
36. Guðrún Þórunn Gísladóttir 2017. Verkefni nr. 50153. Veðurfarsgögn frá Veðurstofu Íslands. Sent 11. og 12. desember 2017 með tölvupósti. Gögn fyrir 2011–2012 (Þingvellir_vindur.xlsx (24 KB)) og fyrir 2013–2016 (2_thingvellir_vindur.xlsx (37)).
37. Trausti Jónsson (án ártals). Hitafar á Íslandi eftir 1800. Skoðað í október 2017 á vefsetri Veðurstofu Íslands: http://www.vedur.is/loftslag/loftslag/fra1800/hitafar/
38. Jón Ólafsson 1999. Connections between oceanic conditions off N-Iceland, Lake Mývatn temperature, regional wind direction variability and the North Atlantic oscillation. Rit Fiskideildar 16. 41–57.
39. Eydís Salome Eiríksdóttir, Clark, D. & Sigurður Reynir Gíslason 2017. Efnasamsetning Þingvallavatns 2007–2016. Raunvísindastofnun Háskólans (RH-04-2017),
Reykjavík. 47 bls.
40. Jón Ólafsson 1979. Physical characteristics of Lake Mývatn and River Laxá. Oikos 32. 38–66.
41. Jón Ólafsson 1991. Undirstöður lífríkis í Mývatni. Bls. 140–165 í: Náttúra Mývatns (ritstj. Arnþór Garðarsson & Árni Einarsson). Hið íslenska náttúrufræðifélag, Reykjavík.
42. Hilmar J. Malmquist, Finnur Ingimarsson & Haraldur Rafn Ingvason 2004. Vöktun á lífríki Elliðavatns: Forkönnun og rannsóknatillögur. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 1-04). 43 bls.
43. Feuchtmayr, H., Thackeray, S.J., Jones, I.D., De Ville. M., Fletcher, J., James, B. & Kelly, J. 2012. Spring phytoplankton phenology – are patterns and drivers of change consistent among lakes in the same climatological region? Freshwater Biology 57. 331–344.
44. Hilmar J. Malmquist, Finnur Ingimarsson, Haraldur Rafn Ingvason & Stefán Már Stefánsson 2011. Vöktun á lífríki og vatnsgæðum Þingvallavatns: Gagnaskýrsla fyrir árið 2010: Verkþáttur nr. 2: Lífríki og efna- og eðlisþættir í vatnsbol. Náttúrufræðistofa Kópavogs (Fjölrit nr. 1-11). 43 bls. (English summary).
45. Moss, B. 1998. Ecology of fresh waters: Man and medium, past to future (3. útg.). Blackwell, Oxford. 557 bls.
46. Jeppesen, E., Moss, B., Bennion, H., Carvalho, L., DeMeester, L., Feuchtmayr, H., Friberg, N., Gessner, M.O., Hefting, M., Lauridsen, T.L., Liboriussen, L., Hilmar J. Malmquist, May, L., Meerhoff, M., Jón S. Ólafsson, Soons, M.B. & Verhoeven, J.T.A. 2010. Interaction of climate change and eutrophication. Bls. 119–151 í: Climate change impacts on freshwater ecosystems (ritstj. Kernan, M., Battarbee, R.W. & Moss, B.). Wiley-Blackwell, Blackwell Publishing Ltd.,
Oxford. doi:10.1002/9781444327397.ch6
47. Blenckner, T., Adrian, R., Livingstone, D.M., Jennings, E., Weyhenmeyer, G.A., George, D.G., Jankowski, T., Järvinen, M., Aonghusa, C.N., Noges, T., Straile, D. & Teubner, K. 2007. Large-scale climatic signatures in lakes across Europe: A meta-analysis. Global Change Biology 13. 1314–1326.
48. Sigurður R. Gíslason, Oelkers, E.H., Eydís S. Eiríksdóttir, Kardjilov, M.I., Guðrún Gísladóttir, Bergur Sigfússon, Árni Snorrason, Sverrir Elefsen, Jórunn Harðardóttir, Torssander, P. & Níels Óskarsson 2009. Direct evidence of the feedback between climate and weathering. Earth and Planetary Science Letters 277. 213–222.
49. Hilmar J. Malmquist, Finnur Ingimarsson, Haraldur Rafn Ingvason & Stefán Már Stefánsson 2010. Climate change and its effects on lakes in SW-Iceland. Í: Proceedings of the 14th International Workshop on Physical Processes in Natural Waters (ritstj. Hrund Ó. Andradóttir). Háskóli Íslands, Reykjavík. 34. http:// hdl.handle.net/1946/15660
50. Gunnar Steinn Jónsson 2016. Þingvallavatn – ákoma og afrennsli: Skýrsla tekin saman fyrir umhverfis- og auðlindaráðuneytið. Umhverfis- og auðlindaráðuneytið, Reykjavík. 31 bls. ISBN 978-9935-9143-2-3.
51. Jón Ólafsson 1992. Chemical characteristics and trace elements of Thingvallavatn. Oikos 64. 151–161.
52. Gunnar Steinn Jónsson 2016. Mývatn – ákoma og afrennsli: Skýrsla tekin saman fyrir umhverfis- og auðlindaráðuneytið. Umhverfis- og auðlindaráðuneytið, Reykjavík. 38. bls. ISBN 978-9935-9143-3-0.
53. Bergström, A.K. & Jansson, M. 2006. Atmospheric nitrogen deposition has caused nitrogen enrichment and eutrophication of lakes in the northern hemisphere. Global Change Biology 12. 635–643.
54. Elser, J.J., Andersen, T., Baron, J.S., Bergström, A.K., Jansson, M., Kyle, M., Nydick, K.R., Steger, L. & Hessen, D.O. 2009. Shifts in lake N:P stoichiometry and nutrient limitation driven by atmospheric nitrogen deposition. Science 326. 835–837.
55. de Wit, H. & Lindholm, M. 2010. Nutrient enrichment effects of atmospheric N deposition on biology in oligotrophic surface waters – a review. NIVA Report No. 6007-2010. ICP Waters report 101/2010. 39 bls.
56. Hákon Aðalsteinsson & Pétur M. Jónasson 2002. Plankton and conditions in the lake. Bls. 150–162 í: Thingvallavatn – A unique world evolving – A World Heritage site (ritstj. Pétur M. Jónasson & Páll Hersteinsson). Opna, Reykjavík.
57. Rühland, K., Paterson, A.M. & Smol, J.P. 2008. Hemispheric-scale patterns of climate-related shifts in planktonic diatoms from North American and European lakes. Global Change Biology 14. 2740–2754.
58. Weckström, K., Weckström, J., Huber, K., Kamenik, C., Schmidt, R., Salvenmoser, W., Rieradevall, M., Weisse, T., Psenner, R. & Kurmayer, R. 2016. Impacts of climate warming on Alpine lake biota over the past decade. Arctic, Antarctic, and Alpine Research 48(2). 361–376.
59. Gunnar Steinn Jónsson 2017. Rannsókn á svifþörungum í Þingvallavatni 2015–2017. Umhverfisráðuneytið, Reykjavík. 25 bls.
60. Finnur Ingimarsson, Haraldur Rafn Ingvason, Þóra Hrafnsdóttir, Stefán Már Stefánsson og Kristín Harðardóttir 2019. Vöktun svifdýra í Þingvallavatni 2007–2016. Náttúrufræðingurinn 90 (1). 23–35.
1. viðauki. – 1. Appencix.
Mánaðarmeðaltöl vatnshita (°C) í Þingvallavatni mældur í frávatni Steingrímsstöðvar (stöð LV1) á árunum 1962–1994 og aðvatni Steingrímsstöðvar (stöð LV2) á árunum 1999–2017. Frumgögn frá Landsvirkjun eru gefin upp á broti úr gráðu. St.sk. er staðalskekkja meðaltals. FM eru fjöldi mælinga og FMD fjöldi mælidaga. – Monthly mean water temperature (°C) at station LV1 (1962–1994) and LV2 (1999–2017) in Lake Þingvallavatn. SE is standard error of the mean. NMM denotes number of measurements and NDM number of days measured.
| Ár / Year | Janúar | Febrúar | Mars | Apríl | Maí | Júní | Júlí | Ágúst | September | Október | Nóvember | Desember | Ársmeðaltal Yearly mean | FM / NMM | FMD / NDM |
| 1962 | 0,7 | 0,4 | 0,8 | 1,5 | 3,2 | 5,9 | 8,8 | 10,2 | 8,8 | 7,4 | 4,6 | 2,5 | 4,6 | 1.464 | 365 |
| 1963 | 1,6 | 1,8 | 2,2 | 2,3 | 3,4 | 6,7 | 10,2 | 9,6 | 8,7 | 6,7 | 4,2 | 2,6 | 5,0 | 1.455 | 365 |
| 1964 | 2,0 | 1,5 | 2,4 | 3,2 | 4,9 | 7,5 | 8,8 | 9,8 | 8,6 | 7,0 | 5,6 | 2,6 | 5,3 | 1.456 | 366 |
| 1965 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 1,3 | 3,2 | 6,2 | 9,9 | 10,4 | 8,6 | 7,8 | 5,7 | 3,4 | 4,9 | 1.445 | 365 |
| 1966 | 1,1 | 0,7 | 1,1 | 1,6 | 2,9 | 5,9 | 9,9 | 10,3 | 10,0 | 8,1 | 4,6 | 0,9 | 4,8 | 1.456 | 365 |
| 1967 | 0,1 | 0,4 | 0,2 | 0,7 | 2,2 | 5,2 | 9,1 | 9,4 | 8,6 | 6,7 | 3,8 | 1,2 | 4,0 | 1.304 | 365 |
| 1968 | 0,3 | 0,4 | 0,8 | 1,5 | 2,9 | 5,4 | 9,1 | 9,6 | 8,8 | 6,6 | 4,8 | 3,3 | 4,5 | 1.204 | 366 |
| 1969 | 0,5 | 0,1 | 0,4 | 0,9 | 2,5 | 5,0 | 8,0 | 8,5 | 8,4 | 6,4 | 3,1 | 1,0 | 3,8 | 1.184 | 365 |
| 1970 | 0,3 | 0,2 | 0,4 | 1,0 | 2,2 | 4,7 | 7,4 | 8,4 | 8,0 | 6,7 | 3,7 | 1,9 | 3,8 | 1.335 | 365 |
| 1971 | 1,1 | 1,0 | 1,3 | 1,7 | 3,4 | 7,0 | 9,3 | 10,0 | 8,3 | 6,8 | 4,3 | 1,7 | 4,7 | 1.053 | 365 |
| 1972 | 1,4 | 0,9 | 1,3 | 1,8 | 3,5 | 6,2 | 7,9 | 8,9 | 8,4 | 7,2 | 4,2 | 2,0 | 4,5 | 903 | 366 |
| 1973 | 1,6 | 0,7 | 0,1 | 0,7 | 2,2 | 4,8 | 7,5 | 8,1 | 7,9 | 6,7 | 4,0 | 1,1 | 3,8 | 938 | 365 |
| 1974 | 0,2 | 0,5 | 1,0 | 2,2 | 4,3 | 6,7 | 9,8 | 9,8 | 7,6 | 5,8 | 4,3 | 1,7 | 4,5 | 835 | 365 |
| 1975 | 0,1 | 0,3 | 0,7 | 1,2 | 2,8 | 5,3 | 7,2 | 8,7 | 8,0 | 6,1 | 5,4 | 2,6 | 4,1 | 857 | 365 |
| 1976 | 0,5 | 0,5 | 0,9 | 0,9 | 2,7 | 5,7 | 8,8 | 8,8 | 8,1 | 7,1 | 5,3 | 2,6 | 4,3 | 865 | 366 |
| 1977 | 0,8 | 0,6 | 1,2 | 1,8 | 3,3 | 5,9 | 8,0 | 9,4 | 8,6 | 7,2 | 4,2 | 2,2 | 4,5 | 802 | 365 |
| 1978 | 0,8 | 0,9 | 1,2 | 1,8 | 3,4 | 5,6 | 8,7 | 9,9 | 8,9 | 7,0 | 4,4 | 2,5 | 4,6 | 865 | 365 |
| 1979 | 1,4 | 1,5 | 1,7 | 2,1 | 2,9 | 5,3 | 7,8 | 9,5 | 8,0 | 6,5 | 4,2 | 2,3 | 4,4 | 825 | 365 |
| 1980 | 0,9 | 0,7 | 0,7 | 1,4 | 3,1 | 7,2 | 9,5 | 10,2 | 8,8 | 6,1 | 3,8 | 1,2 | 4,5 | 844 | 366 |
| 1981 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1,2 | 2,7 | 5,5 | 8,7 | 9,3 | 8,3 | 5,3 | 3,0 | 0,7 | 3,8 | 816 | 365 |
| 1982 | 0,4 | 0,7 | 1,0 | 1,8 | 2,7 | 6,1 | 8,4 | 9,3 | 7,7 | 6,5 | 4,2 | 1,3 | 4,2 | 807 | 365 |
| 1983 | 0,4 | 0,6 | 0,9 | 1,1 | 2,4 | 4,8 | 7,0 | 7,9 | 7,9 | 6,1 | 3,8 | 2,1 | 3,8 | 758 | 365 |
| 1984 | 0,5 | 0,5 | 0,8 | 1,4 | 2,7 | 5,5 | 8,7 | 9,0 | 8,6 | 6,7 | 4,4 | 2,5 | 4,3 | 759 | 366 |
| 1985 | 1,1 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 3,2 | 6,5 | 8,9 | 9,9 | 8,9 | 7,7 | 5,3 | 2,6 | 4,8 | 694 | 365 |
| 1986 | 0,7 | 0,6 | 0,9 | 1,3 | 3,1 | 5,6 | 8,5 | 10,1 | 8,9 | 6,8 | 3,8 | 1,6 | 4,4 | 734 | 365 |
| 1987 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,6 | 2,6 | 7,2 | 8,9 | 11,3 | 8,4 | 6,0 | 4,4 | 3,6 | 4,6 | 729 | 365 |
| 1988 | 1,7 | 1,0 | 1,4 | 1,9 | 3,1 | 5,9 | 8,8 | 9,1 | 8,8 | 6,5 | 4,9 | 3,3 | 4,7 | 721 | 366 |
| 1989 | 1,3 | 0,1 | 0,1 | 0,5 | 1,6 | 4,3 | 7,4 | 8,3 | 8,1 | 6,8 | 4,6 | 3,0 | 3,9 | 724 | 365 |
| 1990 | 1,0 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1,8 | 4,6 | 7,8 | 9,6 | 8,6 | 6,6 | 5,0 | 2,9 | 4,1 | 716 | 365 |
| 1991 | 0,9 | 1,0 | 0,8 | 1,3 | 2,9 | 7,3 | 10,8 | 10,5 | 8,6 | 6,5 | 3,9 | 2,4 | 4,8 | 721 | 365 |
| 1992 | 1,4 | 0,9 | 0,4 | 1,0 | 2,6 | 5,1 | 8,1 | 8,9 | 7,7 | 6,6 | 4,2 | 1,3 | 4,0 | 453 | 366 |
| 1993 | 0,2 | 0,4 | 0,8 | 1,7 | 3,1 | 5,7 | 8,7 | 9,1 | 9,0 | 7,5 | 5,5 | 2,6 | 4,5 | 362 | 365 |
| 1994 | 0,6 | 0,3 | 0,7 | 1,2 | 2,9 | 5,6 | 8,6 | 10,3 | 8,4 | 6,9 | 242 | 241 | |||
| Engar mælingar / No measurments in 1995–1998 | |||||||||||||||
| 1999 | 6,1 | 77 | 14 | ||||||||||||
| 2000 | 3,4 | 5,4 | 9,2 | 10,5 | 8,8 | 7,2 | 4,3 | 2,4 | 5.458 | 228 | |||||
| 2001 | 1,8 | 1,2 | 0,8 | 1,4 | 2,3 | 2,9 | 2.968 | 124 | |||||||
| 2002 | 2,1 | 0,7 | 1,0 | 1,7 | 3,2 | 6,5 | 9,5 | 9,9 | 9,0 | 7,9 | 5,2 | 4,3 | 5,1 | 11.267 | 363 |
| 2003 | 3,1 | 1,2 | 1,6 | 2,8 | 4,6 | 7,2 | 10,4 | 11,4 | 9,4 | 7,4 | 5,3 | 3,3 | 5,7 | 17.506 | 365 |
| 2004 | 1,2 | 0,7 | 1,6 | 2,5 | 4,0 | 7,2 | 9,8 | 11,0 | 9,3 | 7,5 | 5,1 | 2,5 | 5,2 | 16.961 | 366 |
| 2005 | 0,7 | 0,4 | 0,5 | 1,5 | 3,8 | 7,5 | 9,6 | 10,1 | 8,6 | 6,3 | 3,9 | 2,5 | 4,6 | 17.406 | 365 |
| 2006 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,4 | 3,4 | 5,7 | 8,5 | 10,5 | 9,4 | 8,1 | 5,7 | 2,5 | 4,9 | 18.996 | 365 |
| 2007 | 1,5 | 0,9 | 0,9 | 1,8 | 3,9 | 7,4 | 12,1 | 10,6 | 9,1 | 7,4 | 5,2 | 3,2 | 5,4 | 16.032 | 365 |
| 2008 | 1,6 | 0,4 | 0,7 | 1,5 | 3,6 | 7,3 | 9,7 | 11,2 | 9,6 | 7,2 | 4,6 | 2,3 | 5,0 | 17.11 | 363 |
| 2009 | 1,7 | 1,1 | 1,0 | 1,8 | 3,9 | 7,6 | 11,1 | 10,2 | 9,1 | 6,9 | 5,3 | 3,0 | 5,2 | 17.5 | 365 |
| 2010 | 1,5 | 1,3 | 0,9 | 1,4 | 3,7 | 8,0 | 10,4 | 11,6 | 9,5 | 8,2 | 5,8 | 2,3 | 5,4 | 16.933 | 359 |
| 2011 | 0,7 | 0,4 | 0,3 | 1,3 | 3,4 | 5,8 | 9,1 | 10,9 | 9,0 | 7,3 | 5,8 | 2,8 | 4,8 | 17.486 | 365 |
| 2012 | 0,8 | 0,6 | 0,9 | 2,2 | 4,1 | 9,0 | 12,3 | 11,9 | 8,7 | 6,8 | 3,9 | 2,2 | 5,3 | 17.352 | 364 |
| 2013 | 1,2 | 1,0 | 1,2 | 1,6 | 3,2 | 5,9 | 9,0 | 9,9 | 8,4 | 7,0 | 4,4 | 2,2 | 4,6 | 18.825 | 364 |
| 2014 | 0,7 | 0,5 | 0,7 | 1,6 | 3,7 | 7,5 | 8,6 | 10,4 | 9,5 | 7,6 | 5,5 | 3,1 | 5,0 | 36.32 | 365 |
| 2015 | 1,1 | 0,3 | 0,3 | 1,1 | 2,7 | 5,2 | 9,4 | 9,1 | 8,8 | 7,7 | 5,7 | 3,0 | 4,6 | 17.433 | 365 |
| 2016 | 1,2 | 0,6 | 0,8 | 1,8 | 3,8 | 7,0 | 10,6 | 11,6 | 9,6 | 7,8 | 6,0 | 4,3 | 5,5 | 17.467 | 366 |
| 2017 | 2,5 | 2,0 | 1,8 | 3.53 | 74 | ||||||||||
| Alls Total |
50 | 50 | 50 | 49 | 50 | 50 | 49 | 49 | 49 | 49 | 48 | 49 | 47 | 316.953 | 17.834 |
| FMD NDM |
1.55 | 1.39 | 1.508 | 1.47 | 1.505 | 1.484 | 1.5 | 1.519 | 1.47 | 1.519 | 1.424 | 1.494 | |||
| Meðal Mean |
1,0 | 0,7 | 0,9 | 1,5 | 3,1 | 6,2 | 9,1 | 9,9 | 8,7 | 7,0 | 4,6 | 2,4 | 4,6 | ||
| St.sk. SE |
0,09 | 0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,14 | 0,16 | 0,14 | 0,08 | 0,09 | 0,11 | 0,12 | 0,07 | ||
| Lágmark Min |
0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,5 | 1,6 | 4,3 | 7,0 | 7,9 | 7,6 | 5,3 | 3,0 | 0,7 | 3,8 | ||
| Hámark Max |
3,1 | 2,0 | 2,4 | 3,2 | 4,9 | 9,0 | 12,3 | 11,9 | 10,0 | 8,2 | 6,0 | 4,3 | 5,7 | ||
2. viðauki. – 2. Appendix.
Ísalagnir, ísabrot og ísadagar á Þingvallavatni á árunum 1974–2017. – Date of freezing (Ice on), ice break (Ice off) and number of days with complete ice cover (Ice days) in Lake Þingvallavatn during 1974–2017.
| Vetur Winter |
Ísalögn Ice on |
Ísabrot Ice off |
Ísadagar Icedays |
Athugasemd Comment |
Heimild Reference |
| 1974–75 | 22.12.1974 | 19.3.1975 | 88 | 31 | |
| 1975–76 | 13.1.1976 | 12.3.1976 | 59 | 30 | |
| 1976–77 | 18.1.1977 | 12.4.1977 | 84 | 30 | |
| 1977–78 | 2.1.1978 | 15.4.1978 | 103 | 30 | |
| 1978–79 | 3.1.1979 | 15.5.1979 | 132 | 30 | |
| 1979–80 | 2.1.1980 | 13.3.1980 | 71 | 30 | |
| 1980–81 | 2.1.1981 | 3.5.1981 | 121 | 30 | |
| 1981–82 | 13.12.1981 | 18.4.1982 | 126 | 30 | |
| 1982–83 | 19.1.1983 | 11.5.1983 | 112 | 30 | |
| 1983–84 | 13.1.1984 | 26.4.1984 | 104 | 30 | |
| 1984–85 | 23.1.1985 | 8.3.1985 | 44 | 30 | |
| 1985–86 | 19.1.1986 | 23.4.1986 | 94 | 30 | |
| 1986–87 | 12.2.1987 | 3.5.1987 | 80 | Ísabrot ónákvæm / Ice off uncertain |
31 |
| 1987–88 | 20.1.1988 | 8.5.1988 | 108 | Ísabrot ónákvæm / Ice off uncertain |
31 |
| 1988–89 | 16.2.1989 | 13.5.1989 | 90 | Ísabrot ónákvæm / Ice off uncertain |
31 |
| 1989–90 | 20.2.1990 | 12.5.1990 | 81 | Ísabrot ónákvæm / Ice off uncertain |
31 |
| 1990–91 | 12.1.1991 |
Örfáir dagar
/ Very few days |
31 | ||
| 1991–92 | 13.3.1992 | 20.3.1992 | 7 | 32 | |
| 1992–93 | 6.1.1993 | 15.4.1993 | 100 | Óvissa / Uncertainty ± 10 dagar/days |
32 |
| 1993–94 | 22.12.1993 | 1.4.1994 | 100 | Óvissa / Uncertainty ± 12 dagar/days |
32 |
| 1994–95 | 15.1.1995 | 30.3.1995 | 74 | Óvissa / Uncertainty ± 10 dagar/days |
32 |
| 1995–96 | 21.12.1995 | 30.1.1996 | 41 | Óvissa / Uncertainty ± 7 dagar/days |
32 |
| 1996–97 | 7.1.1997 | 30.3.1997 | 83 | Óvissa / Uncertainty ± 7 dagar/days |
32 |
| 1997–98 | 17.1.1998 | 3.2.1998 | 18 | Óvissa / Uncertainty ± 7 dagar/days |
32 |
| 1998–99 | 8.1.1999 | 28.1.1999 | 21 | Óvissa / Uncertainty ± 7 dagar/days |
32 |
| 1999–2000 | 20.01.00 | 14.4.2000 | 85 | Óvissa / Uncertainty ± 7 dagar/days |
32 |
| 2000–01 | 27.12.2000 | 15.3.2001 | 78 | Óvissa / Uncertainty ± 7 dagar/days |
32 |
| 2001–02 | 5.2.2001 | 15.4.2001 | 70 | Óvissa / Uncertainty ± 4 dagar/days |
32 |
| 2002–03 | 0 | 32 | |||
| 2003–04 | 31.1.2004 | 2.3.2004 | 25 | Íslaust / No ice 17.2.–22.2.2004 |
32 |
| 2004–05 | 7.1.2005 | 8.2.2005 | 33 | Óvissa / Uncertainty ± 3 dagar/days |
32 |
| 2005–06 | 0 | 32 | |||
| 2006–07 | 5.2.2007 | 21.2.2007 | 17 | Óvissa / Uncertainty ± 3 dagar/days |
32 |
| 2007–08 | 1.2.2008 | 23.4.2008 | 73 | Íslaust / No ice 26.2.–6.3.2008 |
32 |
| 2008–09 | 2.2.2009 | 8.3.2009 | 24 | Íslaust / No ice 21.2.–3.3.2009 |
32 |
| 2009–10 | 3.1.2010 | 12.2.2010 | 14 | Íslaust / No ice 10.1.–5.2.2010 |
32 |
| 2010–11 | 0 | 33 | |||
| 2011–12 | 0 | 33 | |||
| 2012–13 | 14.02.13 | 17.02.13 | 4 | Hámark / Max 4 cm | 33 |
| 2013–14 | 18.02.14 | 22.02.14 | 4 | Hámark / Max 5 cm | 33 |
| 2014–15 | 28.01.15 | 06.04.15 | 42 | Hámark / Max 12 cm | 33 |
| 2015–16 | 06.02.16 | 23.03.16 | 47 | Hámark / Max 25 cm | 33 |
| 2016–17 | 01.03.17 | 10.03.17 | 9 | Hámark / Max 4 cm | 33 |
Geldingadalir eru í miðju miðlungsstórs móbergsfjallaklasa sem er í heild sinni kenndur við stærstu bunguna, en hún nefnist Fagradalsfjall. Toppur Fagradalsfjalls er með þeim hæstu á Reykjanesskaga vestan Brennisteinsfjalla, í um 385 metra hæð yfir sjávarmáli. Neðri hlutar fjallsins eru úr móbergi en á toppi þess er umfangsmikil hraunhetta. Móbergið í Fagradalsfjalli myndaðist undir jökli á síðasta jökulskeiði en hraunhettan rann eftir að gosið náði upp úr ísaldarjöklinum. Elstu hlutar fjallgarðsins umhverfis eru hins vegar eldri og ef til vill nokkurra tugþúsunda ára gamlir. Eftir að jökla leysti fyrir um 14–10 þúsund árum hefur fjöldi misstórra gosa orðið á svæðinu vestur og norður af fjallaklasanum.
Kort af Reykjanesskaga. Geldingadalaeldstöðin er merkt með rauðri stjörnu.
Eldstöðvakerfi á Íslandi (Náttúrufræðistofnun Íslands)
Umgjörð
Eldvirkni á Reykjanesgosbeltinu á rætur að rekja til flekaskila tveggja jarðskorpufleka, Norður-Ameríkuflekans í vestri og Evrasíuflekans í austri. Þeir gliðna í sundur á Atlantshafshryggnum, sem liggur á nokkurra kílómetra dýpi í sjónum eftir endilöngu Atlantshafinu. Á Íslandi rís hann hins vegar upp úr hafinu og liggur ofan sjávar í gegnum landið frá Reykjanestá í suðvestri norður í Öxarfjörð. Auk þess situr Ísland á djúpum möttulstrók, eins konar stöpli heits bergs sem rís djúpt úr möttlinum upp undir landið. Möttullinn myndar megnið af rúmmáli jarðar og liggur á milli kjarna jarðar og jarðskorpu (sjá þversnið). Þegar heitt möttulbergið í möttulstróknum nálgast yfirborð jarðar tekur það að bráðna og mynda kviku. Það gerist fyrst á um 100 km dýpi ofan í jörðinni en kvikukmyndunin eykst eftir því sem ofar er komið í möttlinum. Þessi tvö ferli, gliðnun jarðskorpuflekanna og ris möttulstróksins undir landið, gera það að verkum að Ísland er eitt allra eldvirkasta svæði jarðar. Eldvirknin liggur á öllu gliðnunarbelti landsins auk þriggja hliðarsvæða á Snæfellsnesi, frá Landmannalaugum suður í Vestmannaeyjar og í Öræfajökli. Eldvirknin skiptist í fjölda sjálfstæðra eldstöðvarkerfa, oftast með stóra megineldstöð í miðju kerfisins. Meðal þeirra mikilvirkustu má nefna Heklu, Kötlu, Grímsvötn, Bárðarbungu og Kröflu.
Oft er horft á Fagradalsfjall og umhverfi þess sem sjálfstæða einingu, sérstakt eldstöðvakerfi á Reykjanesskaganum. Það er þó skilgreiningaratriði og mismunandi hvort jarðfræðingar skipta eldvirkninni á skaganum upp í þrjú til fimm sjálfstæð eldstöðvakerfi sem hvert hefur sín sérkenni. Hér verður ekki tekin afstaða til þess eða farið dýpra í þau fræði.
Gossaga
Umfangsmesta hraunið við Fagradalsfjall frá lokum síðasta jökulskeiðs, og raunar eitt af þeim allrarúmmálsmestu á Reykjanesskaga, rann fyrir um 14 þúsund árum og nefnist það Þráinsskjöldur. Hann er gríðarstór dyngja, um 5–6 km³, og hefur að öllum líkindum komið upp í rólegu en áratugalöngu gosi. Þráinsskjöldur gengur nú í sjó fram á Vatnsleysuströnd og liggur Reykjanesbraut að stórum hluta um hann norðanverðan þar sem heitir Strandarheiði. Fjallað verður frekar um dyngjur hér að neðan.
Eftir Þráinsskjaldargosið hafa mörg minni gos orðið á svæðinu en ekkert þeirra í líkingu við Þráinsskjöld. Þessi gos hafa flest komið upp um gossprungur og hraun runnið tiltölulega stuttan veg. Yngst þessara hrauna er Beinavörðuhraun sem er að minnsta kosti 6 þúsund ára gamalt. Þar til 19. mars 2021 hafði því ekki gosið við Fagradalsfjall í meira en 6 þúsund ár þótt fjöldi gosa hafi orðið annars staðar á skaganum.
Aðdragandi
Hin glænýja Geldingadalaeldstöð er um margt afar áhugaverð í jarðfræðilegu tilliti. Aðdragandinn að gosinu hefur verið nokkuð langur, hófst í upphafi árs 2020 þegar greinileg merki sáust um kvikusöfnun undir fjallinu Þorbirni norður af Grindavík þegar bráðið berg tók að færast ofar í jarðskorpuna. Það ferli endurtók sig nokkrum sinnum, bæði við Þorbjörn og í Krýsuvík. Skjálftavirkni hefur verið mikil síðasta árið en 24. febrúar 2021 kom loks snarpur skjálfti, 5,7 að stærð, miðja vegu milli Fagradalsfjalls og Keilis. Skjálftahrinan fylgdi í kjölfarið og er hún sú mesta sem orðið hefur á Reykjanesskaganum frá upphafi mælinga. Um 50 þúsund skjálftar hafa mælst í vöktunarkerfi Veðurstofu Íslands. Hver skjálftinn rak annan, stærri á svæðinu en sést hafa undanfarin ár, og fundust þeir víða um land þótt Grindvíkingar hafi fundið langmest fyrir þeim.
Gos hefst
Í byrjun mars sáust loks greinileg merki á gervihnattamyndum um að kvika væri að troðast upp í jarðskorpuna í norðvesturátt frá Fagradalsfjalli í átt að Keili. Þar var að myndast svokallaður kvikugangur, lóðréttur og örfárra metra þykkur fylltur af bráðinni kviku, sem náði djúpt neðan að upp í jarðskorpuna. Mælingar bentu til þess að efsti hluti gangsins væri á aðeins nokkurra kílómetra dýpi og í því ljósi var hættan á eldgosi mikil ef kvikan næði að komast upp á yfirborð. Þann 3. mars varð óróapúls þegar hrina lítilla skjálfta mældist og var það merki um kvikuhreyfingar en kvikan rataði ekki upp á yfirborð í það sinn. Annar óróapúls varð örfáum dögum síðar án eldgoss en skjálftavirkni dvínaði þó nokkuð eftir það og um tíma virtist virknin jafnvel vera að koðna niður. Að kvöldi föstudags 19. mars urðu Suðurnesjabúar hins vegar varir við bjarma uppi á fjöllum Reykjanesskagans og ljóst að eldgos var hafið.
Upphaf eldgossins
Upphaf eldgossins var tíðindalítið og kom mörgum á óvart. Gosórói sem fylgir upphafi eldgosa greindist varla á mælum fyrr en rýnt var í gögnin síðar. Það er þó ekki í fyrsta skipti sem slíkt gerist, upphaf Fimmvörðuhálsgossins 2010 var svipað og eldri kynslóð jarðvísindamanna mundi eftir svipaðri atburðarás frá því í Kröflueldum á 8. og 9. áratugnum. Fljótlega kom í ljós að gosið var smátt í sniðum; eldvirknin var lítil á stuttri sprungu í miðjum Geldingadölum og bjuggust flestir við því að það myndi fjara hratt út, jafnvel á örfáum klukkutímum eða dögum enda var gangur þess ákaflega hægur strax í upphafi miðað við flest sprungugos undanfarinna áratuga.
„Frumstæð kvika“ djúpt úr iðrum jarðar
Snemma varð þó ljóst að kvikan sem kom upp í Geldingadölum barst djúpt að og hafði aðra efnasamsetningu heldur en kvikan í flestum gosum okkar tíma. Í slíkum tilvikum tala jarðfræðingar um „frumstæða kviku“. Efnasamsetningin bendir til þess að kvikan berst af miklu dýpi og staldrar ekki við í jarðskorpunni á leið sinni upp á yfirborð.
Í flestum öðrum eldgosum á Íslandi frá því landið byggðist bendir nefnilega efnasamsetning kvikunnar sem kemur upp til þess að hún hafi stöðvast um hríð á nokkru dýpi í jarðskorpunni og safnast þar saman í eins konar kvikupoka, sem jarðfræðingar kalla kvikuhólf. Kvikuhólf geta verið misstór og á mismiklu dýpi, en ef kvikan geymist lengi í þessum kvikuhólfum án þess að berast upp á yfirborð breytist efnasamsetning hennar smám saman. Hún aðskilur sig, svolítið eins og mjólk sem skilur sig í undanrennu og rjóma. Kvikan getur einnig brætt aðliggjandi berg út frá sér, og þá mengar hið bráðna berg kvikuna eilítið með öðrum frumefnum. Eftir slík ferli er kvikan sögð hafa „þróast“ og er þá talað um „þróaða“ kviku. Basaltið sem kemur nú upp í Geldingadölum er mun frumstæðara heldur en mestallt basalt sem komið hefur upp á Reykjanesi síðustu þúsundir ára.
Í tilviki Geldingadalagossins bendir hlutfall mismunandi frumefna og kristalla í kvikunni til þess að hún komi beint af um 15 km dýpi eða jafnvel meira. Mörk jarðskorpu og möttuls eru á þessu bili og því er hægt að segja að kvikan komi nánast beint upp úr möttlinum. Bergið í möttlinum hefur aðra samsetningu heldur en megnið af jarðskorpunni og því er mögulegt að sjá á efnasamsetningu hrauna hversu skyld þau eru möttulberginu neðan við jarðskorpuna. Helsta efnafræðilega einkenni hinnar frumstæðu kviku er hátt hlutfall frumefnisins magnesíums (Mg) en margfalt meira er af því í möttlinum heldur en jarðskorpunni. Innbyrðis hlutföll annarra frumefna í kvikunni eru einnig ólík eftir því hvort kvika er frumstæð eða þróuð. Mikið magnesíum í Geldingadalahrauni má raunar sjá ef rýnt er í hraunmola þaðan, sem margir hafa nú þegar nælt sér í. Ef vel er að gáð sjást stórir stakir kristallar í hrauninu. Slíkir kristallar, sem skera sig úr annars gráleitum hraunmassanum, eru kallaðir dílar. Flestir stóru kristallanna í Geldingadalahrauninu eru hvítir og nefnast plagíóklas, en einnig má finna litla flöskugræna kristalla. Þeir nefnast ólivín og eru einmitt að miklu leyti úr magnesíum og því góð vísbending um að bergið sé frumstætt. Geldingadalagosið er því efnafræðilega töluvert skyldara bergi möttulsins heldur en mestöll kvika sem komið hefur upp á Íslandi undanfarin árþúsund.
Skjaldbreiður, dyngja norðan Þingvalla.
Stærðarsamanburður á dyngjutoppum á Íslandi (byggt á Rossi 1996).
Dyngjutímabil í lok ísaldar
Við lok síðasta jökulskeiðs kom upp fjöldi gríðarstórra dyngjuhrauna víða á gosbeltinu sem liggur um Ísland frá Reykjanestá norður í Öxarfjörð. Þráinsskjöldur norðan Fagradalsfjalls er gott dæmi um dyngju. Þekktustu og stærstu dyngjurnar eru fjöll eins og Skjaldbreiður og Trölladyngja norðan Vatnajökuls, sem eru tugir rúmkílómetra, og e.t.v. allt að 50 km³. Dyngjugos voru margfalt algengari í lok ísaldar, fyrir um 14–10 þúsund árum, heldur en þegar nær dregur okkar tíma. Nokkurn veginn á sama tímabili mynduðust raunar einnig risastórir stapar eins og Eiríksjökull, Hlöðufell og Herðubreið. Staparnir eru sambærilegar gosmyndanir og dyngjurnar en urðu til þegar ísaldarjökullinn lá enn yfir landinu. Þetta dyngju- og stapagostímabil var í lok síðasta ísaldarskeiðs þegar þungur ísaldarjökullinn var að hverfa af landinu. Jökullinn var allt að tveggja kílómetra þykkur og hafði lagst með öllum sínum þunga ofan á jarðskorpuna og þrýst henni niður. Þegar jökulinn leysti varð því afar umfangsmikill þrýstingsléttir í jarðskorpunni og efst í möttlinum. Þetta hleypti nokkuð sérstöku ferli af stað þar sem heitt berg djúpt í jörðinni tók skyndilega að bráðna, einfaldlega vegna sjálfs þrýstingsléttisins. Við þetta jókst kvikumyndun undir landinu ákaflega, og er talin hafa verið allt að 30 sinnum meiri en nú. Svipað ferli mun raunar mögulega eiga sér stað á okkar tímum við hvarf jökla vegna loftslagsbreytinga en þó í miklu minna mæli.
Eftir þetta afkastamikla dyngjugosatímabil í lok síðasta jökulskeiðs hafa sprungugos hins vegar einkennt gosvirkni á Íslandi, og má þar sem dæmi nefna Holuhraunsgosið 2014–2015, Skaftárelda (Lakagíga) 1783–1784, Veiðivatnagosið 1477 og Eldgjárgosið á 10. öld. Nokkrar dyngjur hafa þó myndast undanfarin árþúsund svo sem Leitahraun austan Vífilsfells, sem rann fyrir um 5.200 árum. Taumur þessa dyngjuhrauns rann til norðvesturs alla leið niður í Elliðaárdal og myndaði á þeirri leið bæði Rauðhóla og Tröllabörn. Það eru því til dæmi um dyngjugos undanfarin árþúsund þótt langflestar dyngjur Íslands hafi myndast við lok síðasta ísaldarskeiðs.
Einkenni dyngna
Dyngjur einkennast af nokkrum þáttum. Hraunrennslið sjálft er lítið og kvikan þunnfljótandi. Vegna þessa er svokallað helluhraun áberandi í dyngjugosum. Helluhraun er slétt, auðvelt yfirferðar og einkennist af fallegum hraunreipum. Hraunreipi myndast á yfirborði þegar efsta lag hins þunnfljótandi hrauns storknar og leggst í fellingar meðan hraunmassinn undir heldur áfram að hreyfast. Þetta er ekki ósvipað skán á yfirborði heits súkkulaðis. Annað einkenni helluhrauns er að hraunið rennur oft í hraunrásum neðanjarðar frá eldstöðinni. Í lok goss geta hraunrásirnar tæmst og eftir standa hellar þar sem hraunið rann áður.
Annað einkenni dyngna er að gígopið sjálft er í miðju fjallsins og yfirleitt eitt og stakt, þótt gosið hafi að öllum líkindum upphaflega hafist á stuttri sprungu. Með tímanum hafa því gígarnir á sprungunni sameinast í einn aðalgíg sem flætt hefur lengi upp úr. Hlíðar dyngna eru mjög aflíðandi, oft með halla upp á aðeins 2–3° og líkjast þær flötum diski eða hringlaga skildi á hvolfi, eins og nafn Skjaldbreiðar ofan Þingvalla er til marks um. Skjaldbreiður hefur einmitt gefið dyngjum nafn sitt á erlendum málum, fyrir tilstilli þýskra jarðfræðinga sem rannsökuðu eldfjöll á Íslandi í upphafi 20. aldar.
Tilkomumestu dyngjurnar eru umfangsmikil, hringlaga fjöll eins og Skjaldbreiður og Trölladyngja norðan Vatnajökuls. Þær eru báðar gríðarstórar og hafa myndast í rólegum en ákaflega langvinnum eldgosum, sem staðið hafa í áratugi eða jafnvel meira en öld. Vegna hins hæga rennslis renna dyngjuhraun ekki langar leiðir heldur hlaðast hraun þeirra upp þótt ystu hraunflákarnir geti þó náð býsna langt frá gígopinu í miðju dyngjunnar. Þetta er andstætt kröftugum og rennslismiklum sprungugosum þar sem gýs á löngum sprungum. Hraun sprungugosa geta runnið tugkílómetra langar leiðir, svo sem í Lakagígagosinu og Eldgjá. Lengsta hraun sem runnið hefur á Íslandi frá lokum síðasta ísaldarskeiðs er hið mikla Þjórsárhraun sem kom upp á langri sprungu fyrir um 8600 árum á öræfunum vestan Vatnajökuls og rann um 130 km leið niður að sjó við Eyrarbakka og Stokkseyri.
Þunnfljótandi helluhraun í Geldingadölum.
Hraunkantur í Geldingadölum með fallegum hraunreipum.
Er Geldingadalagosið dyngjugos?
Því hefur verið fleygt að gosið í Geldingadölum sé einmitt svokallað „dyngjugos“. Það er þó málum blandið. Efnasamsetning kvikunnar sem kemur upp líkist mjög efnasamsetningu þess hrauns sem myndar stóru dyngjurnar á Reykjanesskaganum og annars staðar á landinu. Þetta er því „dyngjuhraun“ ef aðeins er horft til efnasamsetningar kvikunnar. Hvort þetta gos muni að lokum mynda fullburða dyngju verður hins vegar ekkert sagt um á þessu stigi. Minni háttar dyngjur á Reykjanesskaga runnu í eldgosum sem tóku allt frá örfáum mánuðum upp í eitt til tvö ár, svo að það verður að bíða dágóða stund til að sjá hvort Geldingadalagosið muni að lokum mynda dyngju. Einnig er möguleiki á að efnasamsetning og hegðun eldgossins breytist á síðari stigum. Það er því enn óljóst hvernig gosið þróast og kannski skynsamlegra að bíða með að stimpla gosið sem „dyngjugos“ á þessu stigi nema í mjög þröngum jarðefnafræðilegum skilningi. Ef gosið stendur aftur á móti í marga mánuði eða nokkur ár er ekki ólíklegt að gígopið hlaði undir sig dágóðum aflíðandi hraunbunka og myndi þá að lokum dyngju.
Margur er knár þótt hann sé smár!
Hraunrennsli úr Geldingadalaeldstöðinni hefur verið metið með því að mæla þykkt og umfang hraunsins úr lofti, bæði á gervitunglamyndum og úr loftförum. Miðað við hraunmagn og tíma frá upphafi gossins er rennslið talið vera um 5–6 rúmmetrar á sekúndu. Það er örlítið meira en meðalrennsli Elliðaánna í Reykjavík og virðist ekki mikið við fyrstu sýn. Til samanburðar var rennslið í Holuhraunsgosinu talið um 100 rúmmetrar á sekúndu, eða hér um bil tuttugu sinnum meira en í Geldingadölum. Rennslið er enn smærra í sniðum borið saman við allra stærstu hraungos Íslandssögunnar eins og Skaftárelda. Í Lakagígum er talið að hraunrennslið hafi verið mest um 5–6 þúsund rúmmetrar á sekúndu, sem er um þúsund sinnum meira en í Geldingadalagosinu.
Á þeim mælikvörðum sem gjarnan eru notaðir á stærð eldgosa, svo sem rennsli og sprengivirkni er Geldingadalagosið því afar lítið. En þetta eru ekki einu mælikvarðarnir á stærð eldgosa. Magn gosefna er ekki síðra viðmið. Rúmmálsmestu dyngjurnar eru sem fyrr segir taldar hafa haft mjög lítið rennsli og litla sem enga sprengivirkni. Gosin stóðu aftur á móti afar lengi. Rúmmál hinna allra stærstu varð því að lokum jafnmikið eða meira en í stærstu sprungugosunum. Margur er knár þótt hann sé smár!
Geldingadalagosið telst því enn sem komið er ansi lítið á flesta mælikvarða en með tíð og tíma gæti hins vegar mikið hraun streymt upp úr gosopinu. Lítið er þó hægt að fullyrða um það á þessari stundu. Það er aðeins hægt að bíða og sjá.
Eldfjallagas
Mikið hefur verið rætt um gastegundir og gasmengun við Geldingadalaeldstöðina. Kvika sem kemur upp í eldgosum er misjafnlega gasrík en gas í kviku er einn helsti drifkraftur kviku sem gýs upp úr iðrum jarðar. Djúpt ofan í jörðinni er allt gas meira og minna uppleyst í kvikunni vegna mikils þrýstings. Þegar kvikan rís upp og nálgast yfirborð jarðar minnkar þrýstingurinn sífellt og gas tekur að losna úr kvikunni. Það er svipað ferli og þegar tappi er tekinn af gosflösku. Í óupptekinni gosflösku er koltvísýringur uppleystur í vökvanum, ekkert gas sést í drykknum í flöskunni. Þegar tappinn er losaður verður skyndilegt þrýstingsfall, koltvísýringur losnar úr vökvanum og hann freyðir. Á leið kviku upp á yfirborð minnkar þrýstingur á sama hátt, sífellt meira gas losnar úr kvikunni og hún tekur að freyða. Gasið þenst einnig út og eykur rúmmál sitt margfalt. Útþensla gassins rétt neðan yfirborðs drífur kvikuna hratt upp á við svo að hún vellur í gosopinu eða þeytist jafnvel upp í háum gosstrókum. Kvika sem kemur upp í eldgosum er því í raun froðukennd blanda af bráðnu bergi og ýmsum gastegundum, ekki ósvipað þeyttum rjóma. Þetta sést vel á ferskum hraunmolum sem eru alsettir blöðrum, sem voru áður gasbólur og bera merki þess að kvikan hafi verið froðukennd þegar hún storknaði.
Sjálft gasið losnar bæði ofan við gígana í sjálfu eldgosinu og einnig við storknun hraunsins eftir að það rennur úr gígunum. Það fer eftir flatarmáli storknandi hraunflæmis hversu mikið gas stígur upp af því en við stærstu hraunbreiður getur gasmengun orðið gífurleg, líkt og móðan frá Skaftáreldahrauninu sem rann 1783–1784. Margvíslegar gastegundir koma upp með kviku en þær algengustu eru vatnsgufa (H₂O), koldíoxíð (CO₂) og brennisteinsdíoxíð (SO₂), en einnig töluvert af vetni (H₂), brennisteinsvetni (H₂S) og kolmónoxíði (CO). Aðrar gastegundir berast einnig upp en í miklu minna mæli. Gastegundirnar eru mishættulegar en þeim má skipta í tvo hópa. Annars vegar er gas sem er beinlínis eitrað, svo sem brennisteinsdíoxíð og brennisteinsvetni. Þær lofttegundir eru ákaflega ertandi, leggjast á öndunarfæri og taugakerfi, og eru lífshættulegar í miklu magni. Hinn hópurinn eru eðlisþungar gastegundir sem liggja næst jörðu og geta fyllt lægðir og rutt burt súrefni. Þar er helst um að ræða tegundirnar koldíoxíð og kolmónoxíð sem eru ósýnilegar og lyktarlausar. Meðvitund manna og skepna skerðist fljótt ef farið er niður í súrefnissnauðar lægðir. Hlutfall súrefnis í andrúmslofti er um 21% en með minnkandi styrk verður fólk ruglað og þreytt og finnur fyrir ógleði. Þegar hlutfallið fer niður fyrir 6–10% veldur það fljótt meðvitundarleysi og loks dauða ef fólki er ekki komið hið snarasta úr þeim aðstæðum. Það er hins vegar lífshættulegt að hlaupa til bjargar án súrefniskúts því þá lendir sú manneskja í sömu lífshættulegu aðstæðum. Þegir gengið er að gosstöðvunum er þess vegna alltaf öruggast að hafa vindinn í bakið og forðast allar lægðir og dældir í landslagi.
Lakagígar sem mynduðust í eldgosi 1783–1784 (Anne Schöpa).
Gas stígur upp af hrauninu í Geldingadölum.
Gangur eldgossins og framhaldið
En hvernig gæti landslagið við Fagradalsfjall breyst ef gosið heldur áfram til langs tíma? Eldfjallafræði- og náttúruvárhópur Háskóla Íslands sem og Veðurstofan hafa útbúið hraunrennslislíkön, sem geta gefið okkur vísbendingar um hvert hraunið frá Geldingadalaeldstöðinni muni renna næstu vikur. Þegar þetta er skrifað, tíu dögum eftir að gosið hófst, takmarkast hraunið enn sem komið er við sjálfa Geldingadali en hefur þakið dalbotn þeirra að mestu. Botninn lá áður í um 180 m hæð yfir sjávarmáli en skörðin yfir í næstu dali liggja til austurs í Meradali í um 208 m hæð og til suðurs yfir í Nátthaga í rúmlega 220 m hæð. Hraunið í Geldingadölum þarf því að þykkna umtalsvert áður en það nær að skríða yfir í næstu lægðir. Hraunrennslislíkönin benda þó til þess að ekki sé langt í það og hraunið muni fyrst renna til austurs í Meradali. Með sama áframhaldi gæti það gerst snemma í apríl.
Út frá hæðarlínukorti af svæðinu má átta sig á hæðum og lægðum í landinu og hvar hallar undan fæti á hverjum stað. Til einföldunar má reikna með að hraunið renni undan halla og fylli lægðir áður en það rennur áfram. Myndin er þó í raunveruleikanum flóknari þar sem seigja hrauns er mikil og það hleðst iðulega upp áður en það rennur áfram niður í móti. Kort af rennslisleiðum frá Geldingadölum gefur þó ágæta mynd af líklegustu farvegum hraunsins, sem má ætla að leiti að mestu til austurs og norðurs áður en það tekur að renna til suðurs í átt að suðurströndinni.
Á meðfylgjandi korti má sjá mögulegan farveg hraunsins. Farvegurinn liggur sem fyrr segir fyrst til austurs um skarð í Meradali í um 208 metra hæð. Meradalir eru umfangsmiklir og mun eflaust taka langan tíma að fylla þá áður en hraunið rennur áfram. Hugsanlega gæti hraunið runnið í Nátthaga á leið sinni í Meradali en það þarf þó að skríða yfir örlítið haft til að ná þangað. Frá Meradölum liggur leiðin áfram til austurs um skarð í 135 metra hæð í átt að Sandfelli. Þar er nokkuð greið leið niður í móti í átt að Lyngbrekkum, þar sem hraunið mun falla niður að Suðurstrandarvegi, sem liggur í um 30 metra hæð. Við Suðurstrandarveg er nægt rými fyrir hraunið til að dreifa úr sér áður en það fellur svo út í sjó.
Öll spálíkön velta hins vegar augljóslega á því hve lengi gosið varir og örðugt að spá fyrir um hvar hraunið verður á hverjum stað fram í tímann. Rennslisleið niður í móti úr Geldingadölum hefur því ekkert raunverulegt forspárgildi um hve langt hraunið nær á endanum enda byggist það á hve lengi eldgosið varir. Sem stendur virðist gosvirknin stöðug og fátt benda til þess að gosið muni stöðvast í bráð þótt ekki sé mögulegt að fullyrða neitt um framhaldið. Ekki er vitað hversu mikil kvika er til staðar í kvikuhólfinu sem fæðir gosið og ómögulegt að spá fyrir um hve mikið magn muni á endanum koma upp. En ef gosið stendur í lengri tíma, nokkra mánuði eða jafnvel ár þá gæti að endingu töluvert hraun borist upp á yfirborð. Ef 5–6 rúmmetra rennsli helst til lengri tíma munu um 0,2 km³ af hrauni koma upp á ári. Til samanburðar komu um 1,4 km³ af hrauni upp á tæpum sex mánuðum í Holuhraunsgosinu. Geldingadalagosið þyrfti því að standa í sjö ár til að jafna Holuhraun og miklu lengur til að mynda stóra formfagra dyngju.
Mögulegur farvegur hrauns úr Geldingadölum (sjá frekari skýringu í texta).
Snæbjörn Guðmundsson, jarðfræðingur á Náttúruminjasafni Íslands
Vefsíður með frekari upplýsingum
Veðurstofan – nýjustu fréttir af eldgosinu við Fagradalsfjall
Jarðvísindastofnun Háskólans – eldgos í Geldingadölum
Eldfjallafræði og náttúruvárhópur Háskóla Íslands á Facebook
Almannavarnir – eldgos í Geldingadölum
RÚV – eldgosið í Geldingadölum í beinni útsendingu
Mbl.is – gosið í Geldingadölum í beinni
Jarðvísindastofnun Háskólans – hættur vegna gasmengunar frá eldstöðvum
EFLA – þrívítt módel af eldgosinu í Geldingadölum
Blika – veðurspá við gosstöðvarnar í Geldingadölum
Bræðurnir Björn og Baldur Björgvinssynir frá Höskuldsstaðaseli í Breiðdal afhentu Náttúruminjasafni Íslands í dag safnkost sinn af íslensku bergi, steindum og steingervingum til eignar og varðveislu. Hér er um að ræða eitt stærsta og merkasta safn holufyllinga og bergs í landinu og telur safnkosturinn 10-15 þúsund eintök. Flest eru úr heimabyggð þeirra í Breiðdal og nærliggjandi sveitum á Austurlandi en safnið hefur mikið vísindagildi vegna ítarlegarar skráningar á fundarstað, finnanda og fundardegi. Mörg eintök hafa mikið fágætisgildi og önnur eru undurfagrir skrautsteinar.
Hilmar J. Malmquist og Björn Björgvinsson að undirritun lokinni.
„Þetta er stór dagur í sögu Náttúruminjasafns Íslands,“ sagði Hilmar J. Malmquist forstöðumaður safnsins við afhendinguna í gær. „Safnið mun kappkosta að tryggja heildstæða og faglega varðveislu á þessum merka hluta af náttúruarfi landsins og nýta safnkostinn til fræðslu fyrir almenning og fræðasamfélagið.“
Safnkosturinn er staðsettur á Breiðdalsvík og í Höskuldsstaðaseli í Breiðdal og sagði Hilmar hann verða varðveittan og hýstan til frambúðar í Breiðdal. Ennfremur sagði hann að Náttúruminjasafnið stefni að því að setja upp sýningu á Breiðdalsvík sumarið 2022.
Þetta verkefni hefur verið í undirbúningi í þrjú ár en síðast liðið sumar unnu stúdentar á vegum safnsins að skráningu og ljósmyndun safnkostsins. Stefnt er að því að ljúka því verki sumarið 2021.
Bræðurnir Björn og Baldur ásamt Hilmari. Á skjánum fyrir aftan þá er Smátindafjall milli Berufjarðar og Breiðdals.