VOLUMENDRINGER PÅ JOSTEFONN

Transkript

1 NVE NORGES VASSDRAGS OG ENERGIVERK Liss M. Andreassen VOLUMENDRINGER PÅ JOSTEFONN J stefnn 1993 HYDROLOGISK AVDELING NORGES VASSDRAGS- OG ENERGIDIREKTORAT BIBUOTEK

2 Frsidebilde: Skyggelagt terrengmdell laget fra kart ver Jstefnn i 1993.

3 TITTEL Vlumendringer på Jstefnn SAKSBEHANDLER Liss M. Andreassen RAPPORT Nr DATO 30. januar 1998 RAPPORTEN ER åpen OPPDRAGSGNER OPPLAG 50 Sgn g Fjrdane Energiverk SAMMENDRAG Jstefnn er en platåbre med et areal på 12,5 km 2 sm ligger i Sgn g Fjrdane fylke. Denne rapprten mhandler vlumendringer av hele Jstefnn i periden Beregningene er gjrt ut fra tpgrafiske kart ver breen sm ble knstruert av flybilder fra 1966 g Breen har i gjennmsnitt lagt på seg 0,6 ± 0,5 m vannekvivalenter, ttalt en vlumøkning på 8 ± 7 x 10 6 m 3 vann. Breen har dermed ttalt sett vært tilnærmet i balanse i denne periden, men det har skjedd stre lkale vlumendringer. I de øverste delene av breen har det vært str vlumøkning, mens breen har minket betydelig i de lavere mrådene hvr brefrntene har smeltet tilbake. Ttalt har 30% av breens areal minket i tykkelse, mens 65% av breen har økt i tykkelse. ABSTRACT Jstefnn is a plateau glaeier with an area f 12.5 km 2 leated in the suthwestern f Nrway. In this reprt we ealeulate the vlume ehange f Jstefnn between 1966 and Tpgraphie maps were enstrueted frm air phts taken in 1966 and Cmparisn f the maps shwed that Jstefnn had an average inerease f 0.6 ± 0.5 m water equivalents in this perid, ttallya vlume inerease f 8 ± 7 x 10 6 m 3 water. While the glaeier as a whle had nly a small ttal ehange in vlume, there have be en majr leal ehanges in the gemetry. In the upper parts f the glaeier ttal thiekness has inereased, while in the lwer parts there has been retreat and thinning. Arund 30% f Jstefnn's area has experienced a deerease in vlume, and arund 65 % has had psitive ehanges. EMNE ORD / SUBJECT TERMS ANSV ARLIG UNDERSKRIFT Massebalanse, vlumendring, bre, kartknstruksjn, flyftgrafering Mass balanee, vlume ehange, glaeier, mapping, aerial pht Arne Tllan avdelin sdirektør

4 FORORD Utbyggingen av Vetlefjrdelva fant sted på slutten av 1980-tallet. En betydelig del av dreneringsmrådet til magasinene Øvre g Nedre Svartevassvatn er bredekt, g smeltevannet fra breene bidrar dermed til kraftprduksjnen. Langsiktige endringer i breenes vlum fører til at avrenningen fra et bremråde vil avvike fra avrenningen fra et sammenlignbart brefritt mråde. Denne rapprten mhandler beregninger av Jstefnns vlumendring i periden Det nyknstruerte kartet fra 1993 er gså grunnlag fr beregning av årlig massebalanse i periden på en del av Jstefnn sm drenerer til Nedre Svartevassvatn g Skaddalen. Nyknstruksjn av kart basert på flybilder tatt i 1966 g 1993 er gjrt av Fjellanger Widerøe NS. Liss Marie Andreassen ved Seksjn Bre g SnØ har gjrt beregningene g skrevet denne rapprten. Osl, 30. januar 1998 ~~~l; Hallgeir Elvehøy fungerende seksjnsleder

5 INNHOLDSFORTEGNELSE 1. INNLEDNING 1 2. DATAGRUNNLAG 2 Flyft 2 Tpgrafiske kart 2 3. METODE 3 Høyde-areal frdeling 3 Vlumendring 3 4. RESULTATER OG DISKUSJON 6 Høyde-areal frdeling 6 Vlumendring 7 5. KONKLUSJON REFERANSER 10

6 1 l. INNLEDNING Jstefnn er en platåbre sm ligger ca. 10 km vest fr Fjærland g ca. 10 km sørvest fr Jstedalsbreen. Breen ligger i Sgn g Fjrdane fylke g er delt mellm kmmunene Balestrand g Førde. Massebalansemålingene på Jstefnn er knsesjnspålagt Sgn g Fjrdane Energiverk fr Mel kraftverk. Målingene ble startet pp høsten 1995 g skal vare i 5 år. Det er ikke gjrt breundersøkelser på Jstefnn tidligere. Denne rapprten mhandler vlumendringer av Jstefnn i periden mellm 1966 g Jstefnn har et samlet areal på 12,5 km 2 g strekker seg fra 950 til 1620 m O.h. Breen kan deles inn i syv mindre dreneringsenheter (Østrem m.fl. 1988). Massebalansemålingene blir utført på t brearmer sm drenerer til Skaddalen g Øvre Svartevassvatn (figur 1-3). Disse brearmene har ingen ffisielle navn, men blir i denne rapprten kalt Skaddalsbreen g Svartevassbreen. Flatbreen blir brukt sm navn på den nrdøstlige delen sm gså drenerer til Nedre Svartevassvatn (figur 1). SkaddaI, vatnet 1494 heimste.6 Gretta Fjærland 2km Gttpphesten Figur l. Oversiktskart sm viser Jstefnns plassering i Sør-Nrge g hvedsystemet av vann g elver sm drenerer fra Jstefnn til Mel kraftverk. Map f the Jstefnn, with the psitin f Jstefnn in Suth Nrway and the main drainage channels frm Jstefnn t Mel Kraftverk.

7 2 2. DATAGRUNNLAG Flyft Fr å beregne vlumendringer av breer kan man bruke detaljerte ftgrammetriske kart laget av vertikale flybilder. Jstefnn er ftgrafert flere ganger de siste tiårene. Til denne rapprten ble det knstruert nye kart ver hele Jstefnn av flybilder fra 1966 g I tillegg er Jstefnn ftgrafert i 1964, 1981 g En versikt ver flyftgraferingene er vist i tabell 1. Tpgrafiske kart Knstruksjnen ble fretatt av Fjellanger Widerøe AlS i 1997 v.hj.a. en analytt med digital registrering. Høydekter ble knstruert med 10m ekvidistanse. Det ble knstruert kter fr hele breen samt en 100 m randsne utenfr breen. Nøyaktigheten av det ferdige kartet avhenger bl.a. av passpunktgrunnlaget g målestkken til flybildene. I tillegg vil nøyaktigheten avhenge av snø g isverflatens beskaffenhet. Str avsmeltning g gde kntraster er frdelaktig, mens nysnø eller skyer gjør det vanskelig å trekke knturer. Flybildene fra 1966 hadde gde kntraster, mens flybildene fra 1993 hadde middels gde kntraster. De digitale dataene hadde en abslutt punktmiddelfeil på ca. ± 1,5 m, mens den relative nøyaktigheten var vesentlig bedre med en punktmiddelfeil rundt ± 0,5 m. Dette skyldes at knstruksjnen av de t kartene ble gjrt samtidig, g at det ble benyttet samme punktgrunnlag. (Brgeraas pers.medd.). Tabell 1. Flyftgraferinger av Jstefnn i periden Alleftgraferingene er fretatt av Fjellanger Widerøe AlS (tidl. Widerøe Flyveselskap). Flyftgraferingene i 1966 g 1993 ble brukt til å knstruere kart. Aerial phtgraphs taken f Jstefnn in the perid All aerial phtgraphy has been carried ut by Fjellanger Widerøe AlS (frmer Widerøe Flyveselskap). The 1966 and 1993 phtgraphs were usedfr map cnstructin. Kntrakt.. nr. Cntrad n ,Dat Flyhøyde Målestkk Merknader Date Fly height Scale Remarks :38000 Nysnø g svært lite kntraster. Uklar breavgrensing :38000 Relativt bra med kntraster :40000 Dårlig kntrast l :40000 Endel snø, middels kntraster :30000 Generelt gde kntraster.

8 3 3. METODE Databearbeidelse g beregninger er gjrt i et Gegrafisk Infnnasjnssystem (GIS) med prgramvaren Arc/lnf sm verktøy (ES RI 1995). Høyde-areal frdeling Høyde-areal frdelingen ble beregnet ved å bestemme arealet i 50 meters intervaller på breen. Nunatakker på breen g mråder sm åpenbart ikke var bre ble tatt brt. En feilkilde vil være at det nen steder er usikkerhet hvr grensen mellm bre g ikke-bre går. I bratte mråder vil arealet underestimeres da beregningen ikke tar hensyn til helningen av terrenget. Vlumendring Høydedataene var knstruert sm høydekurver, g måtte knverteres til et raster før vlumendringene kunne beregnes. Fr å lage en digital terrengmdell (DTM) kan en benytte ulike interplasjnsmetder. Til denne rapprten ble det utprøvd en rekke metder i ArclInfs tin- g gridmduler; triangulær interplasjn, invers avstandsvekting, glidende gjennmsnitt g sarnlemetden tpgrid. Vi vil i denne rapprten ikke gå detaljert inn på de ulike interplasjnsmetdene, men henviser til litteratur sm mhandler metdene bl.a. Burrughs (1986). De frskjellige terrengmdellene ble sammenlignet med hverandre g med kartgrunnlaget fr å velge ut den beste mdellen. Det ble deretter valgt å bruke metden triangulær interplasjn (TIN) sm ga de mest pålitelige terrengmdellene. Det ttale vlumresultatet varierte lite med de frskjelige metdene. Dette skyldes det detaljerte høyde grunnlaget. Framgangsmåten fr vlumberegning var følgende: Det ble laget et triangulært nettverk fra høydedataene (høydekter g høydepunkter). Fra dette nettverket ble det laget en terrengmdell fr hvert år med cellestørrelse 10m. Overflaten fra 1966 ble deretter trukket fra verflaten fra 1993 fr å få et differansekart, brediff: brediff = kart93 - kart66 (1) Bredifferansekartet angir differansen sm breis, fim g dels snø. Ved å anta at tettheten i et dybdeprfil er uendret fra 1966 til 1993 behøver man ikke kjenne tettheten til fim- g snølaget. Vlumendringen ble regnet m til vannekvivalenter ved å multiplisere med tettheten til is sm vanligvis ppgis sm 0,9 glcm 3 (Patersn 1994): vanndiff = brediff x 0,9 (2) Vanndifferanskartet ble så brukt til å beregne gjennmsnittlig vlumendring per m 2 g ttal vlumendring fr hele Jstefnn.

9 4 JOSTEFONN Glacier limit - - Drainage limit f investigated area Aerial phtgraphy by Fjellanger Widerøe 21. July Cntur interval 20 m. Crdinate system UTM zne 32, Euref Figur 2. Kartgrunnlag Jstefnn 1966 med dreneringsgrensen til brearmene Skaddalsbreen g Svartevassbreen. Map f Jstefnn in 1966 with the drainage divide fr Skaddalsbreen and Svartevassbreen.

10 5 JOSTEFONN Glacier limit - - Drainage limit f investigated area Aerial phtgraphy by Fjellanger Widerøe 27. Aug Cntur interva120m. Crdinate system UTM zne 32, Euref Figur 3. Kart ver Jstefnn 1993 med dreneringsgrensen til brearmene Skaddalsbreen g Svartevassbreen. Map f Jstefnn in 1993 with the drainage dividefr Skaddalsbreen and Svartevassbreen.

11 6 4. RESULTATER OG DISKUSJON Høyde-areal frdeling I figur 4 vises høydefrdelingen av areal fr Jstefnn i 1966 g Det samlede arealet har minket med 0,1 km 2 fra 12,6 i 1966 til 12,5 i I denne beregningen er ikke brefrie EJevatin (m a.s.l.) Area Area (km 1 ) (km 1 ) 0,09 0,09 0,24 0,27 0,63 0,35 0,48 0,21 0,37 0,34 1,09 1,16 1,28 1,10 1,64 1,57 1,25 1,42 1,85 1,75 1,71 1,98 0,96 1,04 0,72 0,84 0,29 0,36 12,60 12,50 Difference (km2) 0,00 0,03-0,28-0,27-0,03 0,07-0,17-0,07 0,17-0,10 0,27 0,08 0,13 0,07-0, '" E c 1300 ~ 1 w 1100 Area distrubutin curve Jstefnn 1966 g Area Area OO~--~ ~----~--~ 1 2 Area (km2) Figur 4. Høydefrdelingen av arealet på Jstefnn i 1966 g Den største endringen har slgedd mellm 1050 g 1150 m.h. Area-distributin diagram fr Jstefnn in 1966 and Thi greatest changes in areal distributin ccured between 1050 and 1150 m a.s.l. due t frntal retreat. mråder på breen tatt med. I 1981 var arealet 11,0 km 2 hvilket betyr at breen var mindre i en peride mellm 1966 g 1993 (Østrem m.fl. 1988). Imidlertid er beregningen av dette arealet mer unøyaktig. De største arealendringene mellm 1966 g 1993 har skjedd i høydeintervallet m hvr breen i dag er blitt større, g i mrådet m hvr brearealet er betydelig redusert. Det siste skyldes tilbakegangen av de sørøstlige bretungene til Jstefnn, spesielt Skaddalsbreen g Svartevassbreen (figur 5). -_.,I-' - - Breutbredelse Breutbredelse 1993 Figur 5. Brefrntpsisjn av Skaddalsbreen g Svartevassbreen i 1966 g Frnt psitin f Skaddalsbreen and Svartevassbreen in 1966 and 1993.

12 7 På den nrdvestlige delen av Jstefnn har det vært mindre endringer av brefrntpsisjnen. Det er enkelte steder vanskelig å bestemme bregrensen da den er dekket av snø, men en ser at nen steder har breen gått litt fram, andre steder har den smeltet litt tilbake (figur 7). En frklaring til denne frskjellen fra øst til vest er at brefrntene i vest ligger rundt 100 m høyere, g brearmene ser gså ut til å være mindre aktive i denne delen av breen. Vlumendring Med triangulær interplasjn ble vlumendringen i periden beregnet til 0,6 ± 0,5 m vannekvivalenter i gjennmsnitt fr hele breen (tabell 2). Dette tilsvarer en ttal økning av breens vlum på 8,3 ± 6,8 x 10 6 m 3 vann i periden, eller en pålagring av ca. 23 mm vann i gjennmsnitt på breen per år. Breen har altså vært i tilnærmet balanse i periden. Flyftene fra 1966 var tatt en drøy måned tidligere enn flyftene i Antar vi at smeltingen frtsatte en måned til i 1966 vil vlumøkningen bli mindre eller endg negativ. Til trss fr at breen ttalt ikke har endret vlum i periden har det skjedd stre lkale vlumendringer på Jstefnn (figur 7). På 30 % av breens areal har istykkelsen minket, mens 65 % av breen har økt i tykkelse. Høydeendringene varierer fra -75 m til + 44 m sm tilsvarer hhv m g + 39 m vannekvivalenter. På det meste av breen er endringene relativt små, rundt 80 % av breen har endringer mellm -10 g + 10 m vannekvivalenter (figur 6). De Tabell 2. Vlumendring av Jstefnn i periden V; l ume c h ange 1.l, s tifi. e nn In. th e perlo. d Vlurne change Vlume change Vlurne change Vlume change ttal (m) 0,6 ±0,5 TtaIJ10 6 m 3 ) 8,3 ± 6,8 per year (m) 0,02 ± 0,02 per year (10 6 m 3 ) 0,31 ± 0, ,.-., ~ 20 '-' ~ ~ :.. 15 < 10 5 O ~10 ~10 ;;10 V lume change (m) Figur 6. Histgram sm viser frdelingen av endring i vannekvivalent g areal i prsent på Jstefnn mellm 1966 g Størstedelen av Jstefnn har endringer mellm -10 g + 10m. Histgram shw ing the distributin f change in water equvivalent and area in percent fr Jstefnn between 1966 and Mst f Jstefnn experienced changes between -10 and + 10 m.

13 8 Il)... CD c M... CD c CD c... CD c Cl CD c ~ Glacier limit Glacier limit 1993 JOSTEFONN Vlume change (m) >-40 D D D D > Figur 7 Vlumendringer av lste/nn (vanndifjeransekart) i periden 1966 til Blågrønne/arger viser negativ endring, gult viser endring mellm -2,5 g 2,5 mvannekv., mens røde farger viser psitiv endring. Vlume change f lstefnn (water difjerence) frm 1966 t Blue and green clurs shws negative change, yellw shws change between and 2.5 w. eqv., while red clurs shws psitive change.

14 9 sørøstvendte brefrntene har smeltet mye tilbake fra 1966 til 1993, g breen har dermed mistet mye vlum i de laveste mrådene. De høyere mrådene har økt i tykkelse. I østvendte skråninger sm ligger i le ser man en betydelig økning i tykkelse. Det er interessant å sammenligne vlumendringen av Jstefnn med andre breer. Det er blitt målt massebalanse årlig i periden ved en rekke andre breer i Sør-Nrge (tabell 3). De vestlige breene Nigardsbreen g Ålftbreen har i denne periden hatt masseverskudd på ver 10 m i gjennmsnitt. Hardangerjøkulen sm ligger sør fr Jstefnn har gså hatt betydelig verskudd, mens breene i Jtunheimen i øst har hatt betydelig underskudd. En ser her et klart reginalt bilde hvr den kumulative nett balansen avtar fra vest mt øst i denne periden. Jstefnn passer denned ikke helt inn i dette bildet. Nigardsbreen g Austdalsbreen, begge utløpere av Jstedalsbreen, er t breer det er nærliggende å sammenligne med. Breene ligger hhv. ca. 40 g 60 km nrdøst fr Jstefnn g har i periden hatt et verskudd på 11,3 g 2,7 1 m vannekvivalenter i gjennmsnitt. En frklaring på denne frskjellen fr de tre breene er den ulike høydefrdelingen til breene. Jstefnn har en gjennmsnittlig høyde på rundt 1370 m.h., Austdalsbreen ca m, mens Nigardsbreen har en middelhøyde på rundt 1550 m. Vi ser av disse tre breene i samme mråde at det er en sammenheng mellm målt vlurnfrandring g middelhøyde til breene. Det er naturlig at Nigardsbreen vil ha større muligheter til å bygge pp et strt verskudd enn Jstefnn når en ser på høydefrdelingen til de t breene. Beregninger av vlumendringer fr Harbardsbreen i periden ga en negativ endring på ver 8 m vann (Kjøllmen 1997). Denne breen skilte seg ut sammenlignet med de andre breene i tabell 3 i et vest-øst prfil (Austdalsbreen g Jstefnn var ikke tatt med i sammenligningen). Undersøkelsene både på Harbardsbreen g Jstefnn viser dermed at det reginale bildet av endringene i breers vlum de siste tiårene er mer kmplekst enn utelukkende øst-vest frskjeller. Høydefrdeling av breene, gemetri, isdynamikk g lkale klimafrhld vil gså spille inn. Tabell 3. Kumulativ massebalanse basert på årlige målinger i periden fr seks breer i Sør-Nrge g vlumendring beregnet fra kart fr Jstefnn ( ), Harbardsbreen ( ) g Austdalsbreen ( ). TM: tradisjnelle årlige massebalansemålinger med måling av akkumulasjn g ablasjn, map: vlum beregnet ved å sammenligne kart. Cumulative mass balanee in the perid fr six glaciers in Suth Nrway, and vlume change frm map cmparisn f Jstefnn ( ), Harbardsbreen ( ) and Austdalsbreen ( ). TM: traditinal mass balanee measurements, map: vlume change calculated by cmparisn f maps. west east Glader Cumulative vlume Methd Remarks chan2e (m) Alftbreen 13,3 TM Jstefnn 0,6 map Nigardsbreen 11,3 TM Austdalsbreen 2,7 map&tm map , TM Hardangerjøkulen 7,4 TM Harbardsbreen -8,5 map map: Strbreen -3,1 TM Hellstugubreen -7,7 TM Gråsubreen -7,5 TM I Vlumberegning basert på sammenligning av kart fra 1966 g 1988 (Laumann 1990) g kumulativ massebalanse fra

15 10 5. KONKLUSJON Arealet av Jstefnn har minket med 0, l krn 2 fra 1966 til I høydeintervallet m har breen i dag større areal, mens i de nederste mrådene har brearealet blitt betydelig redusert. De sørøstvendte bretungene har smeltet mye tilbake i denne periden, mens den delen av breen sm vender nrdvest har hatt liten endring av frntpsisjn. Jstefnn har i periden fra til lagt på seg i gjennmsnitt 0,6 m ± 0,5 m ver hele breen. Dette tilsvarer en økning av breens vlum på 8 ± 7 x 10 6 m 3 vann. J stefnn har i periden dermed vært tilnærmet i balanse, men det har skjedd stre lkale vlumendringer på breen. De øverste mrådene har lagt på seg, mens smelting av brefrntene har ført til strt vlumtap i nedre deler i periden. Ttalt har 30 % av breens areal minket i tykkelse, mens 65 % av breen har økt i tykkelse. J stefnn skiller seg ut fra andre breer i mrådet sm har hatt strt verskudd i samme peride. Ne av frklaringen kan være at Jstefnn ligger lavere enn disse breene. 6. REFERANSER Burrugh, P.A. 1986: Principles f Gegraphical Infrmatin Systems fr Land Resurces Assessment. Mngraph f sil and resurces survey n. 12, 176 s. ESRI 1995: Understanding GIS. The ARCIINFO methd. Vers in 7. Jhn Wiley & Sns inc., New Yrk, 400 s. KjølImen, B. 1997: Vlumendringer på Harbardsbreen NVE rapprt 61997, 17 s. Laumann, T. 1990: Austdalsbreen - Knsekvenser av kraftutbyggingen. NVE ppdragsrapprt 6-90, 61 s. Patersn, W.B.S. 1994: The physics f glaeiers. 3 rd editin. Pergamn, Oxfrd, 480 s. østrem, G., Selvig, D. K. & Tandberg, K. 1988: Atlas ver breer i Sør-Nrge. Meddelelser fra Hydrlgisk avdeling nr. 61, 248 s.

16 Denne serien utgis av Nrges vassdrags- g energiverk (NVE) Adresse: Pstbks 5091 Majrstua, 0301 Osl I 1998 ER FØLGENDE RAPPORTER UTGITT: Nr 1 Osl Energi KnsuIt: Sluttbrukertiltak g lkal kraftsystemplanlegging. (55 s.) Nr 2 Halfdan Benjaminsen, Jim Bgen, Truls Erik Bønsnes: Suldalslågens sedimentkilder. Ftregistrering 1997 (149 s.) Nr 3 Liss M. Andreassen: Vlumendringer på Jstefnn (10 s. )

17 NORGES VASSDRAG OG ENERGIVERK