Statistisk prediksjonsmodellering av steinbreer i Norge
Permafrost er viktig for landskapsutvikling i høyfjellsområder og arktiske strøk. Steinbreer er landformer som kryper på grunn av deformasjon av en blanding av is og stein. De krever dermed permafrost for å kunne dannes, og innehar geomorfologiske trekk som gjør at de kan gjenkjennes og beskrives i...
| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Master Thesis |
| Language: | Norwegian Bokmål |
| Published: |
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://hdl.handle.net/10852/88983 http://urn.nb.no/URN:NBN:no-91596 |
| Summary: | Permafrost er viktig for landskapsutvikling i høyfjellsområder og arktiske strøk. Steinbreer er landformer som kryper på grunn av deformasjon av en blanding av is og stein. De krever dermed permafrost for å kunne dannes, og innehar geomorfologiske trekk som gjør at de kan gjenkjennes og beskrives i felt, på flyfoto og ved hjelp av terrengmodeller. Steinbreer kan dermed brukes til å kartlegge utbredelsen til nåværende og tidligere permafrostområder. Kunnskap om utbredelsen til steinbreer er nyttig for å utforske utviklingen av permafrost gjennom Holocen. Nåværende kunnskap om utbredelsen til steinbreer i Norge er forbedret gjennom en oppdatering av eksisterende inventar-kartlegginger. Kartleggingen er basert på flyfoto og overflatehastigheter fra tjenesten InSAR Norge. I tillegg er det produsert et geomorfologisk og kvartærgeologisk kart over en steinbre ved Kristofferskaret i Austertana i Finnmark. Utbredelsen til intakte og fossile steinbreer er undersøkt ved hjelp av statistisk prediksjonsmodellering. Her er logistisk regresjon i form av generaliserte lineære modeller benyttet til å produsere arealer med sannsynlighet 0 - 100 % for tilstedeværelse av steinbreer. Prediksjonsmodellene er utforsket og tilpasset med egnede forklaringsvariabler som f.eks. gjennomsnittlig lufttemperatur, ruhetsparametere, kurvaturparametere og potensiell direkte solinnstråling, og evaluert ved hjelp av responskurver, AUC-verdier og hierarkisk partisjonering. Pre-historisk utbredelse for intakte steinbreer gjennom Holocen er utforsket ved å justere temperaturen i den statistiske prediksjonsmodellen til klimatiske forhold under henholdsvis Yngre Dryas, Holocen klimatiske optimum (HTM) og lille istids maksimum (LIA). En gjennomsnittlig steinbre har typisk en bratt frontskråning, en slak 100 meter lang hovedflate og en bratt bakskråning, og kan beskrives tilfredsstillende med en terrengmodell med 50 meter oppløsning. En statistisk prediksjonsmodell tilpasset til både intakte og fossile steinbreer (status-modellen) produserte arealer for henholdsvis sannsynlig sporadisk og diskontinuerlig permafrost kontra ikke permafrost. Status-modellen viste at intakte steinbreer opptrer over 300 til 400 meter over havet i Finnmark, 600 til 800 meter over havet i Troms, og 1300 til 1500 meter over havet i Sør-Norge. En tilsvarende statistisk prediksjonsmodell basert på intakte steinbreer kontra ikke steinbreer (paleo-modellen) produserte arealer for intakte steinbreer som tilsvarer tynne bånd i nedre del av talusskråninger. Ved å justere temperaturen i paleo-modellen til henholdsvis -6 °C, +2 °C og -1 °C havnet kystnære, fossile talus-avledede steinbreer under arealet for Yngre Dryas, fossile og intakte talus- og moreneavledede steinbreer under arealet for LIA, og høytliggende kontinentale aktive talus-avledede steinbreer innunder arealet for HTM. Steinbreer som tilhører Yngre Dryas-arealet har sannsynligvis blitt dannet i løpet av Yngre Dryas, trolig under påvirkning av paraglasial justering, og vært aktive noen tusen år frem i tid til de ble fossile like før eller under Preboreal eller HTM. Steinbreer som tilhører LIA-arealet har sannsynligvis oppstått etter HTM, og utgjør en kombinasjon av dagens fossile og intakte kontinentale talus-avlede steinbreer stort sett ved og innenfor paleo-iskanten fra Yngre Dryas, og morene-avledede steinbreer i nær tilknytning til dagens isbreer. Steinbreer under HTMarealet har trolig eksistert sammenhengende enten som aktive eller inaktive landformer helt siden Yngre Dryas, gjennom HTM og frem til i dag. Dataene som er brukt i denne oppgaven er tilgjengelig her: https://doi.org/10.11582/2021.00066 Permafrost is an important aspect of landscape development in high elevation mountains and arctic regions. Rock glaciers are landforms creeping downslope due to deformation of a mixture of ice and debris. They are thus dependent on permafrost conditions and exhibit geomorphological expressions that enable them to be recognised and described in field, on aerial photos and with digital elevation models. Rock glaciers are therefore useful in mapping of the distribution of present and former permafrost areas. Knowledge about the distribution of rock glaciers is valuable to explore the evolution of permafrost throughout Holocene. The current knowledge about the distribution of rock glaciers in Norway has been improved by updating existing inventories. This updated mapping is based on publicly available aerial photos and surface velocities from the free service InSAR Norway. Additionally, a geomorphological map has been produced for a rock glacier at Kristofferskaret in Austertana, Finnmark. The distribution of intact and relict rock glaciers has been investigated with the help of statistical prediction modelling. Here, logistic regression in the form of a generalised linear model was used to produce areas of probability from 0 - 100 % for the presence of rock glaciers. The prediction models have been explored and adjusted to suitable explanatory variables like mean annual air temperature, roughness parameters, curvature parameters and potential direct solar radiation, and evaluated through the use of response curves, AUC values and hierarchical partitioning. The prehistoric Holocene distribution of intact rock glaciers has been explored by adjusting the temperature in the statistical prediction model to climatic conditions during the Younger Dryas, the Holocene climatic optimum (HTM) and the Little Ice Age (LIA), respectively. The average rock glacier typically consists of a steep front slope, a gentle 100 meter long surface and a steep contributing talus slope, and can be described satisfactorily by a digital elevation model with 50 meter resolution. A statistical prediction model adjusted to both intact and relict rock glaciers (status model) produced areas of probable sporadic and discontinuous permafrost versus no permafrost. The status model showed that intact rock glaciers exist above 300 to 400 meters above sea level in Finnmark, 600 to 800 m.a.s.l. in Troms, and 1300 to 1500 m.a.s.l. in southern Norway. A similar statistical prediction model tuned to intact rock glaciers versus no rock glaciers (paleo model) produced areas suitable for intact rock glaciers that correspond with narrow bands at the lower part of talus slopes. By adjusting the temperature in the paleo model with -6 °C, +2 °C and -1 °C, respectively, coastal relict talus-derived rock glaciers ended up under the Younger Dryas area, relict and intact talus- and moraine-derived rock glaciers under the area of LIA, and high elevation continental active talus-derived rock glaciers under the area of HTM. Rock glaciers associated with the Younger Dryas area were probably initiated during the Younger Dryas, possibly under the influence of paraglacial adjustment, and remained active a couple of thousand years until they turned relict just before or during Preboreal or HTM. Rock glaciers attributed to the area of LIA were probably formed after the HTM, and consist of a combination of the present relict and intact continental talus-derived rock glaciers mainly at or inside the Younger Dryas ice margin, and moraine-derived rock glaciers in close proximity of current glaciers. Rock glaciers associated with the area of HTM have likely existed continuously as either active or inactive landforms since the Younger Dryas, throughout the HTM and up until today. The data used in this thesis can be accessed from: https://doi.org/10.11582/2021.00066 |
|---|