Doktorsvörn í jarðfræði - Hera Guðlaugsdóttir

Doktorsefni: Hera Guðlaugsdóttir
Heiti ritgerðar: Áhrif eldgosa á loftslag

Andmælendur:
Dr. Davide Zanchettin, lektor við Ca’ Foscari háskólann í Feneyjum.
Dr. Jesse Nusbaumer, rannsóknarvísindamaður við NASA Goddard Institute, New York.

Leiðbeinandi: Dr. Árný Erla Sveinbjörnsdóttir, vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans.

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Hans Christian Steen-Larsen, sérfræðingur við Geophysical Institute, Háskólans í Bergen.
Dr. Jesper Sjolte, sérfræðingur við Department of Geology, Háskólans í Lundi.
Dr. Halldór Björnsson, hópstjóri loftslagsrannsókna á Veðurstofu Íslands

Doktorsvörn stýrir: Dr. Andri Stefánsson, varadeildarforseti Jarðvísindadeildar Háskóla Íslands

Ágrip
Stór eldgos við miðbaug valda kröftugri svörun á bæði loftslag og veðurfar á ára- og áratuga tímaskala. Víxlverkun milli meginþátta loftslagskerfisins, andrúmslofts, hafs og hafíss, er talin stjórna bæði stærð og tímalengd þessarar svörunar. Enn er ekki að fullu þekkt hvernig þessi víxlverkun á sér stað. Minna er vitað um þá loftslagssvörun sem eldgos á hærri, norðlægari, breiddargráðum valda. Markmið þessa Ph.D. verkefnis er að rannsaka þá svörun sem verður í hringrás andrúmsloftsins í kjölfar bæði eldgosa við miðbaug og á hærri norðlægari breiddargráðum og hvernig hún tengist öðrum þáttum loftslagskerfisins. Til að fá sem nákvæmastar upplýsingar um hringrás andrúmsloftsins eru rannsökuð þau fjögur veðurkerfi sem eru hvað mest ríkjandi í Norður Atlantshafi,, en þau má greina í þrýstingsgögnum við yfirborð sjávar. Þessi kerfi nefnast Atlantshafshryggurinn (AtR), Skandinavíu lægðin (ScB) og neikvæði og jákvæði fasi Norður Atlantshafssveiflunnar (NAO- og NAO+). Í fyrsta hluta verkefnisins er reiknilíkan notað sem hermir eftir helstu ferlum í loftslagi Jarðar (ECHAM5) á tímabilinu 800-2000 e.Kr. Þar sýna niðurstöður skýra aukningu í tíðni AtR á ári tvö eftir miðbaugsgos, samhliða mikilli yfirborðskólnun fyrstu árin í kjölfar eldgoss. Þetta er greint með því að skoða samþætt áhrif 11 eldgosa með tveimur mismunandi aðferðum. Þar sem áður hefur verið sýnt fram á að kólnun í kjölfar miðbaugs eldgosa er ofmetin í ECHAM5, gæti sá þáttur mögulega útskýrt þessa skýru svörun sem greinist. Önnur möguleg skýring er sú að þegar yfirborðskólnun verður við miðbaug veldur það lækkun í hitastigli milli miðbaugs og norðurpóls, sem getur leitt til myndunar AtR, en frekari rannsókna er þörf til að staðfesta slíkt. Einnig greinist aukning í tíðni NAO+ á ári 3-5 eftir miðbaugsgos, en ekki á ári 1-2 eins og þekkt er. Þetta má skýra með því að þar sem kólnun er ráðandi í svörun loftslagsins eftir eldgos eru ekki skilyrði fyrir NAO+ til að þróast fyrr en á ári 3. Að lokum greinist svörun 12-14 árum eftir miðbaugs eldgos sem aukin tíðni í NAO+. sem virðist tengjast því að hafísþekjan nær á ári 12 sínu fyrra jafnvægi.
Samkvæmt niðurstöðum úr fyrsta hluta verkefnisins þá valda eldgos á hærri breiddargráðum ekki eins sterkri svörun og eldgos við miðbaug. Það skýrist bæði af því að einungis 6 eldgos voru notuð í greininguna og einnig því að þau eru yfirleitt ekki eins öflug. Þrátt fyrir það eru vísbendingar um að slík eldgos þvingi hringrásina í átt að NAO- og ScB. Slíkar vísbendingar greinast á ári 2 og aftur á ári 10 eftir eldgos á hærri norðlægari breiddargráðum. Ástæðan að baki svörunar loftslags áratug eftir eldgos sem skv. niðurstöðum á sér stað bæði eftir miðbaugs og norðurhvelsgos, er talin liggja í breytingu í varmaflutningi hafsins sem tengd er varma-seltu hringrásinni í Atlantshafi. Til að tengja þessar niðurstöður sem fengnar eru úr útreikningum loftslagslíkans við raunverulegar athuganir, er annar hluti verkefnisins tileinkaður stöðugum vatnssamsætum í úrkomu yfir Norður Atlantshafi (GNIP) ásamt endurgreiningum á loftslagi (20CRV2) sama svæðis. Hin fjögur megin veðurkerfi Norður Atlantshafs eru greind í samsætunum og þar sést að NAO- og NAO+ hafa skýrari áhrif á samsæturnar samanborið við ScB og AtR, sem þó sýna greinanlegt mynstur. Þetta er notað til að greina sérstætt fingrafar eldgosa í samsætum GNIP gagnabankans. Ásamt endurgreiningum á loftslaginu reyndust niðurstöður úr þessum hluta verkefnisins styrkja fyrri niðurstöður þar sem AtR og NAO+ virðast vera algengari 4 árum eftir miðbaugsgos og ScB og NAO- 4 árum eftir norðlægari gos. Í þriðja og síðasta hluta verkefnisins er sjónum beint að stöðugum vatnssamsætum í ískjörnum Grænlandsjökuls þar sem 1-20 ár eftir bæði miðbaugs og norðurhvelsgos eru rannsökuð. Endurútreikningar á loftslaginu fyrir tímabilið 1241-1970 e.k. eru rannsakaðir samhliða. Niðurstöður úr þessum hluta skýra enn frekar þau andstæðu áhrif sem eldgos við miðbaug og eldgos á norðlægari breiddargráðum hafa á veðrakerfin.

Um doktorsefnið
Hera Guðlaugsdóttir er fædd í Reykjavík árið 1981 og er gift Jóni Ragnari Daðasyni tréskipasmið. Þau búa á Breiðabólsstöðum, Álftanesi, með þremur sonum sínum, þeim Ísleifi (fæddur 2007), Flóka (fæddur 2009) og Þrym (fæddur 2013). Foreldrar Heru eru Guðlaugur Kristinn Óttarsson og Valborg Elísabet Kristjánsdóttir. Hera lauk stúdentsprófi af eðlisfræðibraut Fjölbrautaskólans í Breiðholti árið 2003 og BSc prófi við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands árið 2008. Eftir BSc próf starfaði Hera sem náttúrufræðingur á Veirufræðideild Landsspítalans áður en hún hóf svo meistaranám í jarðfræði sem lauk með MSc gráðu í febrúar 2013.
Eftir dvöl á Siglufirði og uppbyggingu Breiðabólsstaða hóf Hera vinnu við Ph.D. verkefni sitt sumarið 2014.
Í dag starfar Hera hjá Umhverfisstofnun sem loftslagssérfræðingur.

Viðburður á Facebook