Short-term changes in thermal conditions and active layer thickness in the tundra of the Kaffiøyra region, NW Spitsbergen

Ireneusz Sobota 1 , Michał Dziembowski 2 , Tomasz Grajewski 2 , Piotr Weckwerth 2 , Marcin Nowak 2  und Katarzyna Greń 3
  • 1 Department of Hydrology and Water Management, Nicolaus Copernicus University in Toruń, Poland
  • 2 Nicolaus Copernicus University in Toruń, Poland
  • 3 Warsaw University, Poland

Abstract

This article describes and discusses the results of observations concerning short-term changes in the thermal conditions and the thickness of the active layer in a test field located in the tundra of the Kaffiøyra (NW Spitsbergen) during the summer season of 2015. One of the objectives was to find a correlation between the dynamic of the changes and the local topography. In recent years, thawing of the active layer in the Kaffiøyra region has been considerably varied in individual summer seasons. The test field area was 100 square meters, comprised 36 measurement points and was situated at approximately 3 m a.s.l. in the tundra. The measurements of the thickness and temperature of the active layer were carried out in July, August and early September of 2015. The greatest thickness of the active layer in the tundra was found near the moraine, in the area with the sharpest slope (156 cm to 212 cm). Ground temperatures were observed to follow the prevailing weather conditions with a delay, which amounted to about 24 h at a depth of 25 cm, and as much as 48 h at a depth of 75 cm. A greater thickness of the active layer was found in the western part of the test field, in the vicinity of a tidal channel, and in the eastern part of the field, bordering on the foot of the Aavatsmarkbreen’s moraine. A considerable sloping of the land, combined with increased surface runoff and infiltration at the time of precipitation, makes the water penetrating into the active layer increase its temperature. This demonstrates that the local land forms (tidal channels and terminal moraines) have a substantial influence on the extent and rate of changes which occur in the active layer.

Falls das inline PDF nicht korrekt dargestellt ist, können Sie das PDF hier herunterladen.

  • ARAŹNY A., GRZEŚ M., 2000, Thermal conditions and seasonal thawing of the ice-cored moraines of the Aavatsmark Glacier. [in:] Grześ M., Lankauf K.R., Sobota I. (eds.), Polish Polar Studies, 27th International Polar Symposium: 135-152.

  • DOBIŃSKI W., LESZKIEWICZ J., 2010, Warstwa czynna i występowanie wieloletniej zmarzliny w pobliżu Polskiej Stacji Polarnej w Hornsundzie na Spitsbergenie, w świetle badań geofizycznych. Problemy Klimatologii Polarnej, 20: 129-142.

  • DOLNICKI P., GRABIEC M., PUCZKO D., GAWOR Ł, BUDZIK T., KLEMENTOWSKI J., 2013, Variability of temperature and thickness of permafrost active layer at coastal sites of Svalbard. Polish Polar Research, 34(4): 353-374.

  • ETZELMÜLLER B., SCHULER T.V., ISAKSEN K., CHRISTIANSEN H.H., FARBROT H., BENESTAD R., 2011, Modeling the temperature evolution of Sval bard permafrost during the 20th and 21st century. The Cryosphere, 5: 67-79.

  • GRZEŚ M., 1985, Warstwa czynna wieloletniej zmarzliny na zachodnich wybrzeżach Spitsbergenu. Przegląd Geograficzny, LVII (4): 671-691.

  • JAHN A., 1982, Soil thawing and active layer of permafrost in Spitsbergen. Results of the investigations of the Polish Scientific Spitsbergen Expeditions, Acta Universitatis Wratislaviensis, 525, Wrocław, IV: 57-76.

  • KEJNA M., 1991, The rate of ground thawing in relation to atmospheric conditions and ground temperature on Kaffioyra (NW Spitsbergen) in the summer of 1985. Arctic environment research, Sesja Polarna, UMCS, Lublin: 267-276.

  • KEJNA M., MARCINIAK K., PRZYBYLAK R., 1993, Temperatura gruntu w wybranych ekotopach na Rowninie Kaffioyra (NW Spitsbergen) w lecie 1989 r. Wyniki badań VIII Toruńskiej Wyprawy Polarnej Spitsbergen’89, UMK, Toruń: 47-64.

  • KLIMASZEWSKI M., 1960, Studia geomorfologiczne w zachodniej części Spitsbergenu między Kongs-Fjordem a Eidem-Bukta. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, No 32, Prace Geograficzne, Seria Nowa, Zeszyt 1, UJ, Krakow.

  • LANKAUF K. R., 2002, Recesja lodowcow rejonu Kaffioyry (Ziemi Oscara II - Spitsbergen) w XX wieku. Prace Geograficzne, 183, Warszawa.

  • MARCINIAK K., SZCZEPANIK W., 1983, Results of the investigations over the summer ground thawing in the Kaffioyra (NW Spitsbergen). Acta Universitatis Nicolai Copernici, Geografia 18, 56: 69-97.

  • MARSZ A.A., PĘKALA K., REPELEWSKA-PĘKALOWA J., STYSZYŃSKA A., 2011, Zmienność maksymalnej miąższości warstwy czynnej zmarzliny w rejonie Bellsundu (W Spitsbergen) w okresie 1986-2009.Problemy Klimatologii Polarnej, 21: 133-154.

  • MIGAŁA K., 1991, Effect of the winter season and snow cover on the active layer of permafrost in the region of Hornsund (SW Spitsbergen). Arctic environment research, Sesja Polarna UMCS, Lublin: 241-250.

  • MIGAŁA K., GŁOWACKI P., KLEMENTOWSKI J., 2004, Dynamika rozmarzania warstwy aktywnej zmarzliny w rejonie Hornsundu (SW Spitsbergen) i jej przyczyny. Polish Polar Studies, XXX Sympozjum Polarne, Gdynia: 251-262.

  • PLICHTA W., 2005, Gleby Kaffioyry. [in:] Grześ M., Sobota I. (eds.), Kaffioyra. Zarys środowiska geograficznego Kaffioyry (NW Spitsbergen). Oficyna Wydawnicza TURPRESS, Toruń: 31-34.

  • PRZYBYLAK R., ARAŹNY A., KEJNA M., 2012, Topoclimatic diversity in Forlandsundet region (NW Spitsbergen) in global warming conditions. Oficyna Wydawnicza “Turpress”, Toruń.

  • RACHLEWICZ G., SZCZUCIŃSKI W., 2008, Changes in thermal structure of permafrost active layer in a dry polar climate, Petuniabukta, Svalbard. Polish Polar Research, 29(3): 261-278.

  • REPELEWSKA-PĘKALOWA J., PĘKALA K., 2004, Active- layer dynamics at the Calypsostranda CALM Site, Recherche Fiord region, Spitsbergen. Polar Geography, 28: 326-343.

  • REPELEWSKA-PĘKALOWA J., PĘKALA K., 2007, Reakcja wieloletniej zmarzliny na zmiany klimatu. [in:] Styszyńska A., Marsz A. (eds.), Zmiany klimatyczne w Arktyce i Antarktyce w ostatnim pięćdziesięcioleciu XX wieku i ich implikacje środowiskowe, Gdynia: 279-288.

  • REPELEWSKA-PĘKALOWA J., PĘKALA K., ZAGORSKI P., SUPERSON J., 2013, Permafrost and periclacial processes. [in:] Zagorski P., Harasimiuk H., Rodzik J. (eds.), Geographical environment of NW part of Wedel Jarlsberg Land (Spitsbergen, Svalbard), Wydawnictwo UMCS, Lublin: 166-191.

  • SOBOTA I., 2009, The near-surface ice thermal structure of the Waldemarbreen, Svalbard. Polish Polar Research, 30(4): 317-338.

  • SOBOTA I., 2010, Badania glacjologiczne wspołczesnych zmian Lodowca Ireny, Svalbard. Problemy Klimatologii Polarnej, 20: 143-159.

  • SOBOTA I., 2011, Snow accumulation, melt, mass loss, and the near-surface ice temperature structure of Irenebreen, Svalbard. Polar Science, 5(3): 321-336.

  • SOBOTA I., 2013, Wspołczesne zmiany kriosfery połnocno- zachodniego Spitsbergenu na przykładzie regionu Kaffioyry. Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń.

  • SOBOTA I., NOWAK M., 2014, Changes in the Dynamics and thermal regime of the permafrost and active layer of the High Arctic coastal area in north-west Spitsbergen, Svalbard. Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography, 96: 227-240.

  • SOBOTA I., NOWAK M., WECKWERTH P., 2016, Longterm changes of glaciers in north-western Spitsbergen. Global and Planetary Changes, 144: 182-197.

  • WAWRZYNIAK T., OSUCH M., NAPIORKOWSKI J., WESTERMANN S., 2014, Modelling of the thermal regime of permafrost during 1990-2014 in Hornsund, Svalbard. Polish Polar Research. 37(2): 219-242

OPEN ACCESS

Zeitschrift + Hefte

Suche