Meistaradagur náttúruvísinda - 22. september 2022

Námsleið: Landfræði
Leiðbeinendur: Benjamin David Hennig, Karl Benediktsson, Nína Gall Jörgensen
Prófdómari: Árni Geirsson, ráðgjafi hjá Alta ehf

Ágrip

Borgarlandslag hefur mikið áhrif á veðurfar borgarumhverfisins, ekki síst á vindafar. Mikilvægt er að vanda til hönnunar borgarrýmisins til að tryggja gæði þess og hámarka möguleika íbúa á útiveru á öllum tímum ársins. Í aðalskipulagi Reykjavíkur 2010-2030 var mörkuð sú stefna að þétta byggðina með því að nýta betur vannýtt svæði innan þéttbýlismarka í stað þess að þenja byggðina frekar út.

Í þessari rannsókn voru rannsökuð tvö svæði innan Reykjavíkur þar sem hafa verið byggðar íbúðir í anda þessarar stefnu en á mjög ólíkan hátt. Könnuð voru vindgæði og hitaþægindi, þ.e. skynjað hitastig, bæði fyrir og eftir uppbyggingu lóðanna með líkani í ENVI-met hugbúnaði. Einnig var prófað að minnka nyrstu byggingunum á báðum reitum til að sjá hverju það breytti varðandi vindgæði innan byggðarinnar.

Niðurstöður rannsóknarinnar sýna að almennt eru vindgæði á svæðunum góð nema við horn nyrstu bygginganna þar sem ekkert skjól er. Þær byggingar voru í báðum tilfellum töluvert hærri en hús sunnar á reitunum. Þegar nyrstu byggingarnar voru lækkaðar, minnkuðu svæðin þar sem vindhröðunin var hvað mest, eða færðust til á næstu háu byggingu á svæðinu. Þetta bentir til þess að ef til vill sé ekki sé skynsamlegt að byggja svo háar byggingar í jaðri byggðarinnar þar sem er mikið vindálag. Í niðurstöðunum sést einnig greinileg fylgni milli vindgæða og hitaþæginda og hve góð áhrif gróður hefur á vindgæði innan byggðarinnar og þar af leiðandi einnig á hitaþægindin.

Study programme: Geography
Advisors: Benjamin David Hennig, Karl Benediktsson and Nína Gall Jörgensen
Examiner: Árni Geirsson, Founder, Owner and consultant at Alta ehf

Abstract

The urban landscape has a great influence on the weather conditions of the urban environment, not least on the wind effect. It is important to pay attention to the design of the urban space in order to ensure its quality and maximize the residents' possibilities for outdoor activities at all times of the year. In Reykjavík's master plan 2010-2030, the strategy was to densify the settlement by making better use of underutilized areas within the urban limits instead of expanding the settlement further.

In this study, two areas within Reykjavík were studied where apartments have been built in line with this strategy, but in very different ways. Wind quality and thermal comfort were investigated, i.e. perceived temperature, both before and after the construction of the area with a model in ENVI-met software. It was also tested to reduce the size of the northernmost buildings in both areas to see what changed regarding the wind quality within the settlement.
The results of the study show that, in general, the wind quality in the areas is good except at the corner of the northernmost buildings where there is no shelter. In both cases, those buildings were considerably taller than houses further south on the fields. When the northernmost buildings were lowered, the areas of greatest wind acceleration were reduced or shifted to the next tall building in the area. This indicates that perhaps it is not wise to build such tall buildings on the edge of the settlement where there is a lot of wind stress. The results also show a clear correlation between wind quality and thermal comfort and the good effect vegetation on wind quality within the settlement and consequently also on thermal comfort.

Námsleið: Líffræði
Leiðbeinandi: Arnar Pálsson
Einnig í meistaranefnd: Mariana Lucia Tamayo og James K. Wetterer
Prófdómari: Brynja Hrafnkelsdottir, sérfræðingur Skógrækt ríkisins

Ágrip

Nær öll flóra og fána Íslands nam land eftir að síðasta jökulskeiði lauk. Frá landnámi og vegna aukningar í ferðalögum, innflutningi varnings og plantna til landsins á síðustu árum, hefur framandi tegundum tekist að nema hér land, þar á meðal félagsskordýrum af ætt æðvængja. Á síðustu áratugum hefur borið á nokkrum maurategundum hér á Íslandi en þekkingu skortir um fjölda tegunda og útbreiðslu. Til þess að skoða dreifingu maura á Íslandi var gögnum safnað, sem samsvara meira en 700 tilfellum. Greind voru 634 tilfelli sem safnað var af Náttúrufræðistofnun Íslands á árunum 1974-2020. Einnig voru 68 ný tilvik skráð eftir samstarf við almenning og meindýraeiða á höfuðborgarsvæðinu. Alls fundust 25 ólíkar tegundir maura, nær allar innan dyra. Algengasta inni tegundin var Hypoponera punctatissima (546 tilfelli) en næst algengust var Monomorium pharaonis (innandyra, 42 tilvik). Ein tegund, Hypoponera ergatandria fannst 28 sinnum, aðallega innandyra en einnig utandyra á hverasvæðum. Önnur skyld tegund, Hypoponera eduardi fannst einungis á hverasvæðum (4 stöðum). Lasius niger reyndist vera algengasta tegundin utandyra á Íslandi (fannst 34 sinnum). Sextán tegundir fundust bara einu eða tvisvar (innandyra eða í pottum nýlega innfluttura plantna). Alls 24 þessara tegunda eru taldar framandi á Íslandi en hjá einni er uppruni óþekktur. Flestar maurategundanna eru (a) nýlegir landnemar og (b) tengdar þéttbýli. Einnig var safnað gögnum tengdum H. ergatandria, H. eduardi, L. niger og Myrmica rubra. Að síðustu eru stungið upp á aðgerðum og frekari rannsóknum. Rannsóknin veitti upplýsingar um dreifingu framandi og ágengra maura á kaldtempruðum svæðum. Þörf er á meiri rannsóknum til að meta áhrif framandi maura á íslensk vistkerfi.

Study programme: Biology
Advisor: Arnar Pálsson
Also in the masters committee: Mariana Lucia Tamayo and James K. Wetterer
Examiner: Brynja Hrafnkelsdottir, Research specialist at the Icelandic Forest Service

Abstract

Most of the Icelandic flora and fauna had to colonize the island after the last glacial period. Human colonization, and the subsequent increase in travel, horticulture and global trade, enabled alien species to settle in Iceland, including social hymenopterans. In the last decades a few alien ant species have been documented in Iceland, but knowledge about which species and their distribution is lacking. To study the myrmecofauna in Iceland, specimen records from > 700 sites were compiled. Analyzed were 634 records collected by the Icelandic Institute of Natural History (1974-2020) and by engaging the public and pest management professionals in and around Reykjavík 68 new records were collected (2019-2022). In total, representatives of 25 ant species were found. The most common indoor ants were Hypoponera punctatissima (546 records) and Monomorium pharaonis (42). One subterranean species, Hypoponera ergatandria (28), occurred both indoors and outdoors in geothermal areas. Hypoponera eduardi (4) was only present in geothermal areas. Lasius niger (34) was the only species commonly found outdoors, away from heated buildings. Sixteen species were found only once or twice indoors or in recently imported plant material. Overall, 24 ant species were presumed alien to Iceland, and one may be cryptogenic. The majority of species are (a) recent colonizers and (b) linked to the urban environment. Also, summarized are data on H. ergatandria, H. eduardi, L. niger, and Myrmica rubra cases in Iceland, with management recommendations and proposed research priorities. This study provides knowledge on the spread of alien and invasive ants in subarctic environments. Studies assessing the potential impacts of alien ants on Icelandic biomes are needed.

Námsleið: Geology
Leiðbeinandi: Magnús Tumi Guðmundsson
Einnig í meistaranefnd:  Guðrún Larsen, glare@hi.is, BS
Prófdómari: Bergrún Arna Óladóttir, Sérfræðingur hjá Veðurstofa Íslands

Ágrip

Gjálp er móbergshryggur undir vestanverðum Vatnajökli, miðja vegu milli eldstöðvakerfanna Bárðarbungu. Í Gjálpargosinu myndaðist einnig gjóskulag þá 12 daga sem gosið stóð. Gjóskan sem kom upp í Gjálpargosinu hefur eiginleika sem passa við eldstöðvakerfi Grímsvatna. Sprengigosið hófst 2. október og varaði með hléum til 13. október. Fyrsta gjóskan sem upp kom barst til N og NA yfir Vatnajökul og Norðurland en dreifðist síðan til A og NA (5 dagar), til suðlægra átta (3 dagar) og til vesturs síðasta gosdaginn. Gjóskan sem fell á jökulinn huldist fljótlega snjó. Sýni af Gjálpargjóskunni voru tekin með snjókjarnaborun og safnað af yfirborði, alls frá 44 stöðum og þykktarmælingar voru gerðar á 11 stöðum. Þykktarkort af gjóskulaginu var byggt á þessum gögnum. Rúmmál gjóskunnar var metið útfrá þykktarkortinu og er 10 milljón m3 (0.01 km3). Um 65% gjóskunnar féll innan við 6 km frá gosstöðvunum, Mesta mælda þykkt gjóskunnar var 265 cm um 0,5 km frá upptökum. Meðalkornastærð í fjórum sýnum sem tekin voru 0,9 km frá upptökum er 0,5-0,25 mm (1-2 phi) sem sýnir að mest af gosefnum er fínna en 0,5 mm. Svo mikið fínefni nálægt upptökum bendir til hagstæðst hlutfalls kviku og vatns fyrir sundrun en einnig til fremur vægrar og slitróttar sprengivirkni. Gerðar voru glerefnagreiningar á sýnum frá 7 gosdögum til að kanna breytingar á kvikunni með tíma. Greina má smávægilega breytingu með tíma frá 2. til 8. október en hún gekk til baka síðustu daga gossins.

Study programme: Geology
Advisor: Magnús Tumi Guðmundsson
Also in the masters committee: Guðrún Larsen, glare@hi.is, BS
Examiner: Bergrún Arna Óladóttir, Sérfræðingur at Veðurstofa Íslands

Abstract

Gjálp is a hyaloclastite ridge situated beneath the western part of the ~7700 km2 Vatnajökull ice cap, located midway between the subglacial calderas of Grímsvötn and Bárðarbunga volcanoes. The ridge was formed in the 1996 Gjálp eruption, which also produced a tephra layer during 12 days of subaerial activity, that began on October 2 and continued intermittently until October 13. The tephra is basaltic-andesite with the isotopic affinities of the Grímsvötn system. The first tephra was dispersed towards N and NE over Vatnajökull and northern Iceland. In the following days dispersal was towards NE and E for 5 days, in southerly directions for 3 days and westwards on the last day. The tephra deposited on the ice cap was covered by snow soon after the eruption. The Gjálp tephra was retrieved by coring through the snow and by surface sampling. Samples from 44 locations and thickness measurements from another 11 locations were used to construct an isopach map. The volume of the tephra layer within the 0.02 cm isopach is 10 million m3 (0.01 km3), most of which, or about 65%, was deposited within 6 km of the vent. Maximum measured thickness was 265 cm about 0.5 km from source. Mean grain size in four samples collected ~0.9 km from source is 0.5-0.25 mm (1-2 phi) indicating that about 50% of the tephra is smaller than 0.5 mm. High proportion of fine material close to source indicates effective fragmenting together with relatively weak, intermittent explosive activity. Microprobe glass analyses were obtained on samples from seven eruption days to check for changes in magma composition with time. A small change or trend is apparent with time from October 2 to 8 but the trend is reversed in the glass from the following days.

Námsleið: Líffræði
Leiðbeinandi: Jörundur Svavarsson
Einnig í meistaranefnd:  Karl Gunnarsson og Stephen John Hawkins
Prófdómari: Halldór Pálmar Halldórsson, forstöðumaður hjá Rannsóknasetri HÍ á Suðurnesjum

Ágrip

Klapparfjörur eru fjölbreytilegt búsvæði, sem er mikilvægt fyrir fjölmargar dýrategundir, sem sumar hverjar eru mikilvægar nytjategundir. Klapparfjörur á skýldum svæðum, svo sem í Breiðafirði, eru gjarnan þaktar klóþangi (Ascophyllum nodosum (L.) Le Jolis), sem myndar búsvæði fyrir aðrar lífverur sem ýmist lifa fastar við undirlagið eða sitja á þörungaþekjunni. Í rannsóknunum var áhersla á hreyfanleg rándýr á svæðinu, með áherslu á fiska og krabba. Mat var ennfremur lagt á áhrif þörungatekju/þörungaskurð á samfélagið. Ennfremur voru metin áhrif af aukinni útbreiðslu bogkrabba (Carcinus maenas (Linnaeus, 1758)) og aðkomutegundinni grjótkrabba (Cancer irroratus Say, 1817) og könnuð áhrif þeirra á stofn einu náttúrulegu krabbategundarinnar á Vestfjörðum, þ.e. trjónukrabbann (Hyas araneus (Linnaeus, 1758)). Helstu niðurstöður voru að þörungatekjan hafði ekki marktæk áhrif á hreyfanlegu rándýrin, nema unga þorska (Gadus morhua Linnaeus, 1758), sem voru marktækt stærri á samanburðarsvæðinu. Niðurstöðurnar benda til þess að áhrif aðkomutegundarinnar grjótkrabba séu ekki marktæk í fjörunni, á meðan bogkrabbi sást koma í stað trjónukrabba á einum af sýnatökustöðunum, einkum við miðbik fjöru. Þörungatekjan/skurðurinn hafði ekki áhrif á þá þætti sem kannaðir voru í rannsókninni, en rétt er þó að beita varúðarnálgun því svæðið er uppeldisstöð fyrir mikilvægar nytjategundir.

Study programme: Biology
Advisor: Jörundur Svavarsson
Also in the masters committee: Karl Gunnarsson and Stephen John Hawkins
Examiner: Halldór Pálmar Halldórsson, Director of the University of Iceland´s Research Centre in Sudurnes

Abstract

Rocky intertidal habitats are diverse and productive ecosystems which deliver various ecosystem services including nursery grounds for a plethora of species, some of which are commercially important. In Iceland, the rocky intertidal zone of sheltered areas such as Breiðafjörður is usually dominated by virtually monospecific stands of canopy-forming Ascophyllum nodosum (L.) Le Jolis, providing a habitat for other organisms under or amongst the canopy. The community of mobile predators in this area was characterized, with a special focus on fish and crabs. The extent of the effects of Ascophyllum harvesting on this community were also examined. Additionally, the distributions and hence expansion polewards of the native Carcinus maenas (Linnaeus, 1758) and of the non-native, invasive Cancer irroratus Say, 1817 within Breiðafjörður were tracked, with any effects on the population of the previously sole native brachyuran crab of the Icelandic Westfjords, the spider crab Hyas araneus (Linnaeus, 1758) investigated. The effects of harvesting in Breiðafjörður were not significant, except on young Gadus morhua Linnaeus, 1758, which were significantly bigger in the control areas. The occurrence and hence the potential impacts of C. irroratus is so far negligible in the intertidal zone, yet C. maenas was shown to displace H. araneus at one of our sampling sites, especially in the mid-shore. While harvesting did not have major detectable effects on the fish and crabs tested, a precautionary approach is recommended as the area is used as a nursery for commercially important gadoids.

Námsleið: Umhverfis- og auðlindafræði
Leiðbeinandi: Jón Geir Pétursson
Einnig í meistaranefnd: Brynjar Skúlason
Prófdómari: Hreinn Óskarsson, sviðsstjóri hjá Skógræktinni

Study programme: Environment and Natural Resources
Advisor: Jón Geir Pétursson
Also in the masters committee: Brynjar Skúlason
Examiner: Hreinn Óskarsson, Head of the National Forest Division of the Icelandic Forest Service

Abstract

Afforestation is increasingly receiving global interest, not only for ecosystem restoration purposes, but also for carbon sequestration. This is also true in Iceland, which witnessed devastating periods of deforestation and land degradation and is now increasing its efforts in creating new woodlands. In ecological and economic terms, it is however questionable, whether planting trees is more effective than direct seeding. To investigate differences, between both methods, several woodland creation trials were set up in South and East Iceland in the 1990s. A total of 12 establishment methods have been tested on four tree species, including native birch and non-native conifers. The objective of this study is now to better understand the feasibility of these different methods through a qualitative supply chain analysis and their biological outcomes. More than two decades later, all upcoming trees were assessed in terms of survival, height and further growth criteria. Lodgepole pine proofed to be the only species, with a sufficient survival rate in all trials. Apart from one trial planted pines always performed better than seeded. However, within the direct seeding methods, including a seed-shelter and slow-release fertilizer had a significant effect (p<0.005), both on the survival rate and height growth of lodgepole pines. Regarding supply chain costs, afforestation by direct seeding entails only 30 % of the costs associated with planting. Although further studies on species interaction, seed predation control and management costs are still needed, woodland creation with directly seeded lodgepole pine can be regarded a viable addition to current planting efforts.

Námsleið: UAU Umhverfis- og auðlindafræði
Leiðbeinandi: Brynhildur Davíðsdóttir
Einnig í meistaranefnd:  Jón Geir Pétursson
Prófdómari: Hafþór Ægir Sigurjónsson, sérfræðingur hjá KPMG

Ágrip

Með vaxandi fólksfjölda í heiminum og aukinni neyslu hefur nýting náttúruauðlinda orðið ósjálfbær. Ein leið til þess að minnka hráefnisöflun úr náttúrunni er að nota efni aftur, í hringrás. Fjölmörg ríki heimsins hafa lýst því yfir að þau stefni að innleiðingu hringrásarhagkerfis, Ísland þar á meðal. Mælikvarða á árangur slíkar innleiðingar hefur hins vegar skort. Í þessari ritgerð er lagt mat á það hversu yfirgripsmikið hringrásarhagkerfið er á Íslandi með notkun efnisflæðireikninga. Nýlegar rannsóknir á efnisflæðihringrás fjögurra annarra Evrópuþjóða eru hafðar til hliðsjónar og sömu aðferðum beitt. Þessi aðferðarfræði gerir stjórnvöldum og hagaðilum kleift að sjá hlutfall efna sem notuð eru aftur, af heildarefnisnotkun þjóðarinnar, annars vegar í formi hringrásarhlutfalls og hins vegar sem hringrásarbil. Samkvæmt þessari ritgerð er hringrásarhlutfall íslenska hagkerfisins 8,5%. Það þýðir að til þess að uppfylla allar þarfir sínar innan hagkerfisins nota Íslendingar endurunnið eða endurnotað efni, sem fer í hringrás, í 8,5% af heildarefnisnotkun. Að sama skapi fer 91,5% efnis ekki í slíkan hring, og er sú tala hringrásarbil Íslendinga. Íslenskt hagkerfi einkennist því af línulegri efnisnotkun, fremur en hringrás efnis. Í ritgerðinni er lagt til hvernig hækka má hringrásarhlutfall Íslendinga og nokkrar sviðsmyndir ræddar, eins og hvernig auka má hringrás lífmassa og byggingarefna, og minnka áhrif jarðefnaeldsneytis. Rannsókn af þessu tagi hefur ekki verið gerð áður á Íslandi. Hún gæti nýst sem grundvöllur frekari stefnumótunar til að innleiða öflugra og víðfemara hringrásarhagkerfi á Íslandi.

Study programme: Environment and Natural Resources
Advisor: Brynhildur Davíðsdóttir
Also in the masters committee: Jón Geir Pétursson
Examiner: Hafþór Ægir Sigurjónsson, Specialist at KPMG

Abstract

With a growing global population and growing consumption, the extraction of raw materials from natural resources has become unsustainable. One way to reduce the extraction of raw materials is to use materials again. Numerous nations around the world have declared that they will make their economies more circular in that way, in accordance with the principles of the circular economy. Iceland is among those nations. However, a useful measurement of how circular an economy is at any given time has been lacking. This thesis provides a comprehensive assessment of Iceland’s circularity, by use of Economy-Wide Material Flow Accounting. The assessment is done within the methodological framework of four recent national circularity reports of other European nations. This monitoring framework provides policymakers and other stakeholders with a measurement of circularity in the form of a National Circularity Index and a National Circularity Gap. According to this study, the Icelandic economy is 8,5% circular. This means that while fulfilling their needs within the economy the habitants of Iceland use secondary or cycled materials in 8,5% of all materials used. This is Iceland’s National Circularity Index. Accordingly, Iceland’s Circularity Gap is 91,5%. This makes Iceland very much a linear economy, as opposed to a circular one. Suggestions are made on how circularity can be increased, and different scenarios, including more circular consumption of biomass, fossils, and construction materials, are assessed. An analysis of this kind has not been performed before. The information provided should be useful for future decision-making and might increase circularity.