Meistaradagur náttúruvísinda - Janúar 2024

Námsleið: Umhverfis- og auðlindafræði
Leiðbeinandi: Brynhildur Davíðsdóttir 
Einnig í meistaranefnd:  Sveinn Agnarsson
Prófdómari: Guðmundur Kristján Óskarsson, dósent við Háskólann á Akureyri

Ágrip

Úrgangur á heimsvísu eykst stöðugt og er áætlað að þörfin á förgun úrgangs muni aukast verulega fyrir árið 2050. Stjórnvöld og sveitarfélög leita því að öðrum leiðum til að stjórna meðhöndlun úrgangs. Í Evrópu hefur markmiðið verið sett á innleiðingu hringrásarhagkerfisins þar sem fólk er hvatt til að draga úr neyslu, endurnýta, gera við og endurvinna. Þess vegna eru lög og reglugerðir að verða strangari og er nú skylda samkvæmt lögum að flokka úrgang. Á Íslandi mynda heimilin meiri úrgang að meðaltali samanborið við meðaltal heimilisúrgangs í aðildarríkjum Evrópusambandsins. Núverandi innviðir á Íslandi hvetja til þess að úrgangur sé sendur til urðunnar innanlands eða til endurvinnslu erlendis. Hins vegar er úrgangur fluttur út án sönnunar á því að úrgangurinn fari í gegnum réttar endurvinnslurásir. 

Þessi eigindlega rannsókn beitir orðræðugreiningu til að greina stöðuna í meðhöndlun úrgangs á Íslandi, og beitir einnig umhverfisstjórnunar kerfisgreiningu til að skilja hlutverk hagsmunaaðila og þátttöku þeirra í meðhöndun úrgangs á Íslandi. Niðurstöðurnar eru bornar saman við hin tíu einkenni víðtækra vandamála (e: wicked problems) til þess að kanna hvort hægt er að flokka vandamál sem tengjast úrgangsstjórnun sem víðtæk vandamál. Rannsóknin sýndi að orðræðan í fjölmiðlum leiddi í ljós að Ísland væri langt á eftir að ná markmiðum í meðhöndlun úrgangs og að úrgangsstjórnun virtist plöguð af ýmsum hneykslismálum og óstjórn á öllum stigum. Greiningin einnig leiddi í ljós að vandamálið “stjórnun meðhöndlunar úrgangs” hefur ýmis einkenni víðtækra vandamála. Þetta þýðir að árangursrík stjórnun meðhöndlunar úrgangs er ekki eins einföld og hún sýnist, heldur til að ná utanum vandamálið þarf það fara í dýpri kerfisskoðun á hlutverki úrgangs í nútíma samfélagi og skilning á hinu undirliggjandi flókna félags-pólitíska tæknikerfi (e: socio-political technical system).
 

Study programme: Environment and Natural Resources 
Advisor: Brynhildur Davíðsdóttir
Also in the masters committee: Sveinn Agnarsson
Examiner: Guðmundur Kristján Óskarsson, Associate professor at the University of Akureyri

Abstract

Global waste is continually increasing, and it has been estimated that the need for waste disposal will increase drastically by 2050. Government and local authorities are looking for alternative means to manage waste. In Europe, the aim has been set for implementing the circular economy where people are encouraged to decrease their consumption, refuse, reuse, repair, and recycle. Therefore, regulations and legal acts are becoming stricter, and it is now an obligation by law to sort waste. In Iceland, households generate more waste per capita compared to the average per capita in European Union member states. The current infrastructure in Iceland encourages waste disposal to landfills or for recycling abroad. However, waste is exported without proof that the waste is going through the proper recycling channels. This qualitative study examines solid waste management's current state of affairs in Iceland by conducting discourse analysis and by applying the Environmental Governance System Framework to understand stakeholder roles and their involvement in the waste regime. The results are also aligned with the ten characteristics of wicked problems to reveal if issues related to waste can be classified as wicked. The study showed that the discourse in the media revealed the current state of affairs of solid waste management in Iceland as both being behind in terms of reaching mandated goals and fraught with various scandals and mismanagement at all levels. The media revealed events caused by the actions of the multiple stakeholders involved in the regime, which were aligned with the concept of a wicked problem. This means that to reach effective management of waste is not as simple as it appears, but to properly address it requires a deeper systems view of the role of waste in modern society and an understanding of the underlying complex socio-political technical system. 
 

Námsleið: Jarðfræði
Leiðbeinandi: Þorvaldur Þórðarson
Einnig í meistaranefnd:  Ármann Höskuldsson og William M. Moreland
Prófdómari: Andrew J. L. Harris, prófessor 

Ágrip

Hið þrjú þúsund ára gamla Búrfellshraun á Mývatnsöræfum er hluti af Norðurgosbeltinu og vel þekkt fyrir yfirborðsáferð sína sem líkist hafís-tengdu íshröngli og -flekum, sem jafnframt einkennir hraunayfirborð á plánetunni Mars. Þessi rannsókn endurskoðar og kafar dýpra í myndun Búrfellshrauns og sér í lagi uppruna áðurnefndar yfirborðsáferðar. Niðurstöðurnar hrekja fyrri hugmyndir um myndun þess, sem skýrði það sem afleiðingu af hamfaratengdri losun (þ.e. há-hraða undanhlaupi) á stórri hrauntjörn inni í miðri hraunbreiðu, þrátt fyrir að engin vitnisburður er til staðar um slíkt undanhlaup framan eða neðan við hraunið. Helluhraun liggur eins og kragi umhverfis alla hraunbreiðuna, þar með talið framjaðar hraunsins, og sýnir svo óhyggjandi að losun á skala hamfaraflóðs var ekki það sem gerðist, því að slíkir jaðrar myndast þegar hraunsepar af mismunandi stærð og þykkt fara á gönguhraða yfir undirlag hraunsins. 

Niðurstöður þessarar rannsóknar benda til þess að „hröngl og fleka“ áferðin sem einkennir hraunið hefur myndast með svipuðu ferli og gerist innan hafísbreiðu þegar ísbreiðan lyftist og fellur vegna undiröldunar og brotnar upp í marghyrnda fleka eða plötur sem eru aðskildar af hryggjum úr mulnuðum ísmolum. Ég legg til að „hröngl og fleka“ áferð Búrfellshrauns hafi myndast á svipaðan hátt, þ.e. vegna endurtekna bylgjuhreyfinga í gegnum vökvakjarna hraunsins sem kom til vegna púlsavirkni í útflæði hraunkvikunar frá gígunum. Svipuð yfirborðsáhrif finnast í öðrum hraunum á Íslandi, t.d. 1783-4 Skaftáreldahrauni og í hraununum frá 1975-84 Kröflueldum 1975-84 og Fagradalsfjalleldum 2021-23. Þessi nýi skilningur á myndun „hröngl og fleka“ áferðarinnar jafnframt breytir hugmyndum okkar um hraunflæði á Mars.

Study programme: Geology
Advisor: Þorvaldur Þórðarson
Also in the masters committee: Ármann Höskuldsson and William M. Moreland 
Examiner: Andrew J. L. Harris, Professor  

Abstract

The 3ka Búrfellshraun eruption is part of Iceland’s North Volcanic Zone and is known for its platy-ridged surface morphology, also seen on Martian flood lavas. This study revises the Búrfellshraun eruptive history and its platy-ridged lava formation. The results challenge previous interpretations that the platy-ridged lava was produced by major high-speed breakout event. The presence of pāhoehoe at the leading flow front and margins refutes the inference of a major turbulent drainage from the center of the flow field. Rather it suggests slower, more nuanced formation process.

The platy-ridged texture is similar to the texture formed by wavy-induced upheaving of sea-ice, forming plates and pancakes with honeycomb or polygonal pattern that emerge due to the interplay of temperature gradients and a wavy motion in the underlying ocean. I propose a similar interplay between lava temperature differentials and cooling coupled with a wavy motion in the liquid lava driven by a pulsating vent activity.

Furthermore, field mapping and image analyses has revealed an absence of clear borders between lava branches, suggesting that the Búrfellshraun event was a series of eruptions interspersed with brief cessation periods rather than a single continuous eruption. This phenomenon is reminiscent of other eruptions in Iceland, such as the 1783 Laki eruption plus the 1975-1984 Krafla and 2021-23 Fagradalsfjall Fires. In these events, successive eruptions overlapped and obliterated contact between different lava flows. These new insights into the platy-ridged lava have implications for our understanding of the emplacement histories of Martian flood lavas. 

Námsleið: Jarðfræði 
Leiðbeinandi: Esther Ruth Guðmundsdóttir
Einnig í meistaranefnd:  Ögmundur Erlendsson og Magnús Á Sigurgeirsson
Prófdómari: Birgir Vilhelm Óskarsson, jarðfræðingur á Náttúrufræðistofnun Íslands

Ágrip
Í ritgerðinni er lagt fram nýtt jarðfræðikort af Vatnafjallasvæðinu, í 1:50.000 sem er mun nákvæmara en hefur verið birt. Kortið var unnið í ArcGIS 10.8.2, byggt á gervitunglamyndum og athugunum á vettvangi. Jarðlögin sem kortlögð voru mynduðust ýmist á nútíma eða ísöld. Miklir gígar og gígaraðir einkenna eldstöðvakerfið, ásamt móbergi. Kortlagðir voru 27 gígar og gígaraðir, og 30 hraun. Mikið er af gjósku á yfirborði, sem víða mynda gjóskubreiður sem hylja undirliggjandi myndanir. Yngstu hraunin í eldstöðvakerfinu eru Hraukahraun yngra og Lagnvíuhraun. Langvíuhraun var kortlagt upp á nýtt og reyndist umfangsmeira og með nokkuð aðra útbreiðslu en áður var talið. Yngstu hraunin í eldstöðvakerfinu, Langvíuhraun og Hraukahraun yngra, voru aldursgreind með gjóskutímatali. Aldursgreiningar leiddu í ljós að Langvíuhraun myndaðist fyrir um 1800 – 2000 árum en var áður talið hafa runnið fyrir 2000-4300 árum síðan og Hraukahraun yngra á 15.-16.öld. Fram til þessa hefur engin virkni verið talin vera í Vatnafjallaeldstöðvakerfinu á sögulegum tíma. Hraun frá Dalöldum, skammt sunnan Vatnafjalla, og gervigígar þar er talið hafa myndast um sama leyti og Langvíuhraun.

Study programme: Geology
Advisor: Esther Ruth Guðmundsdóttir
Also in the masters committee: Ögmundur Erlendsson and Magnús Á Sigurgeirsson
Examiner: Birgir Vilhelm Óskarsson, Geologist at the Icelandic Institute of Natural History

Abstract
In this project a new geological map of the Vatnafjöll is presented in 1:50:000 scale not previously published. The map was made in ArcGIS 10.8.2, based on satellite images and field observations. The geological formations in the Vatnafjöll area were formed during the Holocene and the Pleistocene time periods. Scoria and spatter cones/cone rows, in addition to hyaloclastite ridges characterize the Vatnafjöll volcanic system. 27 scoria cones/rows and 30 lavas mapped. On the surface a vast amount of remobilized tephra submerges the underlying formations. The youngest formations in the Vatnafjöll system are the younger Hraukahraun lava and the Langvíuhraun lava. In this study the Lagnvíuhraun lava was re-mapped and turned out to have a somewhat different and greater distribution than previously reported. These two lava flows were dated in this study using tephrochronology. The Lagnvíuhraun lava was determined to have formed between 1800-2000 yrs but was previously reported with an age of 2000-4300 yrs. The younger Hraukahraun lavas is estimated to have formed in the 15th to 16th century. Thus far, it has been thought that the Vatnafjöll volcanic system was not active during historical times. This study concludes that the Dalöldur lava, south of Vatnafjöll, formed contemporaneously to the Langvíuhraun lava. 

Námsleið: Líffræði
Leiðbeinandi: Þóra Ellen Þórhallsdóttir
Einnig í meistaranefnd:  Kristín Svavarsdóttir og Kristinn Pétur Magnússon
Prófdómari: Starri Heiðmarsson, forstöðumaður Náttúrustofu Norðurlands vestra 

Ágrip

Ég rannsakaði fyrstu vísa að samfélögum plantna og jarðvegsörvera í kjölfar jökulhörfunar við fjóra skriðjökla í suðurhlíðum Vatnajökuls. Gróðurhlutinn fól í sér samanburð á samfélögum æðplantna 7 árum eftir hörfun jökla eftir tvö tímabil (frá 2014 og 2003) og við gróðurframvindu um áratug síðar (2003 eftir 7 og 18 ár). Örverusamfélög voru metin á svæðum sem urðu jökullaus 2014 (eftir 7 ár) og 2003 (18 ár) og til samanburðar á svæðum sem urðu jökullaus ca. 1890 (131 ár) og í nærliggjandi birkiskógum. Sambærileg ólífræn umhverfisskilyrði (jarðvegur, hæð yfir sjávarmáli og hitafar) gefa færi á að túlka landnám við jöklana fjóra sem ígildi endurtekninga í tíma og rúmi.
  
Fyrstu 7 árin einkenndust af hröðu landnámi æðplantna þar sem grös og fjölærar jurtir voru ríkjandi en á næsta áratug jókst hlutdeild mosa. Mynstur gróðurframvindu var ólíkt milli jökla, m.a. hvað varðar hlutdeild virknihópa, tegundaauðgi og gróðurþekju. Niðurstöður benda til þess að fylgni sé milli hraða breytinga og staðbundinna sérkenna framvindunnar annars vegar og fjölbreytni og eiginleika nágrannagróðurs hins vegar. Fyrstu framvindustig gróðurs virðast því vera nokkuð tilviljunarkennd og endurspegla nálægð, fjölbreytni og tegundasamsetningu fræregns frá nágrannagróðursamfélögum.
  
Á fylkingarstigi var samsetning örverusamfélaga að mestu sambærileg milli jökla og einkenndist af hröðu og fjölbreyttu landnámi baktería en hægara landnámi sveppa. Sá munur gæti skýrst af ólíkri dreifihæfni og efnaskiptaeiginleikum baktería og sveppa. Samhliða landnám æðplantna gæti átt hlut í mótun örverusamfélaga, sér í lagi baktería, með áhrifum plantna á eðlisástand jarðvegs. Fyrstu stig í mótun samfélaga jarðvegsbaktería virðist nokkuð fyrirsjáanleg en sveppasamfélög háðari hendingum.

Study programme: Biology
Advisor: Þóra Ellen Þórhallsdóttir
Also in the masters committee:  Kristín Svavarsdóttir and Kristinn Pétur Magnússon 
Examiner: Starri Heiðmarsson, Director of the  Northwest Iceland Nature Research Centre  

Abstract

I examined the early establishment of plant and soil bacterial and fungal communities following deglaciation at four glacial forelands by the south slopes of Vatnajökull, SE Iceland. The floristic part of the study included comparisons of initial 7 yr establishment by vascular plants following two deglaciation dates (2003, 2014) and comparisons of the first two decade (2003 after 7 and 18 yrs). Microbial communities were sampled in sites deglaciated in 2014 (after 7yrs) and in 2003 (18yrs) and for comparison in sites deglaciated 1890 (131yrs) and mature birch forests. Given the comparable environmental conditions (substrate, temperature and elevation) across forelands, I regard the sites as equivalent to spatial and temporal replicates of colonization patterns.

During the first decade, rapid colonization by vascular plants was observed at all forelands, dominated by perennial forbs and graminoids with bryophytes gaining ground in the second decade. Differences in functional group representation and cover accumulation by forelands indicate divergent successional trajectories. Correlations with neighbouring vegetation suggest that this is driven by stochastic processes, i.e. the size and composition of the incoming seed rain.

Microbial community assembly on a phylum level was largely similar across forelands, characterized by rapid establishment of varied bacterial groups but a slower establishment of fungi, a discrepancy possibly influenced by differing dispersal capabilities and metabolic versatility. I suggest that increased vascular plant presence plays a role in modifying microbial communities, particularly bacteria, through soil physicochemical properties. Development of soil bacterial communities seems largely predetermined, while fungal communities remain more stochastic.

Námsleið: Umhverfis- og auðlindafræði
Leiðbeinandi: Mariana Lucia Tamayo
Einnig í meistaranefnd:  Utra Mankasingh og Magnús H. Jóhannsson
Prófdómari: Úlfur Óskarsson, verkefnastjóri kolefnismála hjá Skógræktinni

Ágrip

Jarðvegur er takmörkuð auðlind sem er ógnað með margvíslegum hætti s.s. rofi, ófrjósemi vegna óhóflegrar notkunar á tilbúnum áburði og eyðimerkurmyndun tengd loftslagsbreytingum. Í rannsókninni sem hér er lýst eru skoðuð áhrif mismunandi gerða lífræns áburðar á framvindu gróðurs og jarðvegs, en hún er hluti af langtímarannsókn á vegum Landgræðslunnar. Fjórar gerðir lífræns áburðar áburðar voru prófaðar: molta, bokashi molta, kjúklingaskítur og kjötmjöl og bornar saman við tvo mis-stóra skammta tilbúins áburðar og viðmið þar sem ekkert var borið á. Mælingar sem voru gerðar: i) greining á jarðvegi: mælingar á sýrustigi, kolefnisinnihaldi, hlutfalli kolefnis og niturs og auðleysanlegu kolefni; ii) mælingar á gróðurþekju og gróðurhæð 2021 og 2022; iii) mælingar á niðurbroti örvera með s.k. tepokaaðferð (tea bag index: TBI). Sýrustig reyndist marktækt hærra þar sem kjötmjöl var notað, en marktækt lægra þar sem tilbúnum áburði var dreift. Þekja grasa og gróðurhæð voru marktækt meiri en í viðmiði árið 2021 þar sem tilbúinn áburður var notaður, en 2022 jókst þekjan þar sem notað var kjötmjöl og kjúklingaskítur og varð, ásamt tilbúna áburðinum, hærri en viðmið það árið. Örveruvirkni var svipuð í öllum meðferðum, en “stabilisation factor” var marktækt hærri þar sem notaður var kjúklingaskítur heldur en í viðmið og bokashi meðferðum.Ljóst er að kjötmjöl og kjúklingaskítur geta hæglega komið í stað tilbúins áburðar í uppgræðslu. Rannsóknir af þessu tagi skipta mjög miklu máli í þeirri viðleitni að draga úr sóun lífrænna efna í anda hringrásarhagkerfisins og nýta lífræn staðbundin áburðarefni.

Study programme: Environment and Natural Resources
Advisor: Mariana Lucia Tamayo
Also in the masters committee: Utra Mankasingh and Magnús H. Jóhannsson
Examiner: Úlfur Óskarsson, Carbon Project Manager at the Icelandic Forest Service

Abstract

Soil is a limited global resource, and it is threatened by anthropogenic activities like erosion, infertility from excessive use of chemical fertilizers and desertification that is amplified by climate change. This research analysed soils and subsequent data from a long-term project by the Soil Conservation Service of Iceland and aimed to address the effects of various soil amendments on soil properties and vegetation cover. Four organic soil amendments including municipal waste, bokashi, chicken manure, and bonemeal were compared to two application rates of chemical fertilizers and a control. Methods involved i) analysis of soil samples (n = 36) for pH, soil organic matter, C:N, and available carbon; ii) vegetation surveys measuring vegetation height and vegetation cover in 2021 and 2022; and iii) a teabag index study to investigate decomposition rates in soil. Soil pH was significantly higher in bonemeal plots, but significantly lower when chemical fertilizer was used. For 2021, grass cover and vegetation height were significantly greater in chemical fertilizer plots than the control. Two years post application (2022), vegetation cover was significantly higher for plots with chemical fertilizer, bonemeal, and chicken manure than the control. Decomposition rates did not vary among the treatments, but the stabilisation factor was significantly higher for chicken manure than in the control and bokashi plots. Organic soil amendments like chicken manure and bonemeal can be alternatives to chemical fertilizers. This study is an important step for reducing waste and achieving circular economy by restoring soils using locally sourced organic soil amendments.

Námsleið: Jarðfræði
Leiðbeinandi: Halldór Ármannsson
Einnig í meistaranefnd:  Iwona Monika Galeczka og Daniel Villarroel Camacho
Prófdómari: Þráinn Friðriksson, sérfræðingur hjá Orkuveitu Reykjavíkur

Ágrip

Jarðefnafræðileg samsetning og möguleikar á útfellingum í jarðhitavökva á Assal svæðinu í Djibouti voru rannsökuð með greiningu á fimm sýnum, þar á meðal úr borholum á Assal svæðinu, Lake Assal stöðuvatninu og Ghoubbet-flóanum. Efnasamsetning og mettunarstuðull steinefna sem gera ráð fyrir bæði suðu og kælingu, voru reiknuð út með WATCH og PHREEQC hugbúnaðinum. Hitastig jarðhitakerfisins var á bilinu 245°C - 251°C miðað við að gert væri ráð fyrir jafnvægi við kvars.  Klóríðstyrkurinn, um 70.000 mg/kg, er þrisvar til fjórum sinnum meiri en í Ghoubbet-flóanum (20.800 mg/kg). Við innræna kælingu var reiknað út að galena, myndlaus kísill og sphalerít féllu út í samræmi við samsetningu sýnanna. Aftur á móti var gert ráð fyrir að járnsílít og kalsít mynduðust í suðulíkaninu. Fe var algengara í steinefnaútfellingu en Mn, Pb og Zn, fyrir utan brennisteinssteindir, sem geta orðið fyrir áhrifum af jarðefnaútfellingu á yfirborðinu. Leiðandi kælilíkanið líkti betur eftir útfellingu steinefna sem sáust í útfellingunum. Þessi rannsókn sýnir að þær útfellingar sem myndast við jarðhitanýtingu á Assal svæðinu (galena, myndlaus kísill, ferrósilít) eru svipaðar þeim sem má finna á öðrum jarðhitasvæðum eins og Reykjanesi, Salton Sea og Milos. Þennan salta jarðhitavökva væri ekki aðeins hægt að nýta til raforku- og hitaframleiðslu heldur einnig til að vinna mikilvæga og verðmæta málma og málmleysingja. Mögulegt væri að vinna 68.900 t/mán af Li, 215.000 t/mán af SiO2, 86.000 t/mán af Mn, 581 t/mán af Pb, 17.300 t/mán af Zn og 43.000 t/mán af Fe.

Study programme: Geology
Advisor: Halldór Ármannsson
Also in the masters committee: Iwona Monika Galeczka and Daniel Villarroel Camacho
Examiner: Þráinn Friðriksson, Specialist at Reykjavík Energy

Abstract

The geochemical compositions and scaling potential fluids from the Assal geothermal system in Djibouti were studied through the analysis of five samples, including the fluids discharged from the Assal wells, Lake Assal and Ghoubbet seawater. The chemical composition and mineral saturation index assuming both boiled and cooled scenarios were calculated using the speciation software WATCH and PHREEQC. The deep reservoir temperature ranged between 245°C - 251°C, assuming equilibrium with quartz. The chloride concentration, approximately 70,000 mg/kg, is three to four times higher than that of the Ghoubbet seawater (20,800 mg/kg). During adiabatic cooling, galena, amorphous silica and sphalerite were calculated to precipitate in accordance with composition of the scale samples. In contrast, ferrosilite and calcite were predicted to form in the boiling model. 
Fe is more prevalent in the observed and predicted mineral precipitation than Mn, Pb, and Zn, except for sulfide minerals, which may be impacted by surface mineral deposition. The conductive cooling model simulates the mineral precipitation observed in the scale deposit better. This study shows that scales formed during geothermal utilization in Assal (galena, amorphous silica, ferrosilite) are similar to those found in other geothermal areas such as Reykjanes, Salton Sea, and Milos. These high salinity geothermal fluids could be utilized not only for electricity and heat production but also for critical and valuable metal and nonmetal extraction. The potential mass of recovered Li is calculated to be 68,900 t/month, SiO2 215,000 t/month, Mn 86,000 t/month, Pb 581 t/month, Zn 17,300 t/month and Fe 43,000 t/month.
 

Námsleið: Jarðfræði
Leiðbeinandi: Tobias Christian Dürig
Einnig í meistaranefnd: Magnús Tumi Guðmundsson
Prófdómari: Sara Barsotti, fagstjóri náttúrvár á Veðurstofu Íslands

Ágrip

Gjóska sem kemur upp í eldgosum er hættuleg fólki og dýrum, eyðileggur gróður og veldur stórtækum skemmdum á flugvélum og þyrlum. Því er mikilvægt að spá fyrir um dreifingu gjósku í andrúmslofti. Mikilvæg breyta fyrir slík spálíkön er MER (mass eruption rate), massi gosefna sem kemur upp á tímaeiningu, sem ekki er hægt að mæla á beinan hátt. Sambandið á milli hæðar gosmakkar of MER hefur verið lýst með ýmsum “gosmakkarlíkönum”. Þessi líkön hafa öll sýna styrkleika og veikleika og gefa aðeins gróft mat á MER. Hugbúnaðurinn REFIR notar nokkur líkön sem lýsa sambandinum á milli MER og hæð gosmakkar, og gerir mögulegt að reikna vegið meðaltal líkananna til að meta MER. Í þessu verkefni er REFIR notað á síðustu fimm eldgos í Heklu. Upplýsingum hefur verið safnað um hæð gosmakkar og magn gjósku frá Heklugosunum 1947, 1970, 1980, 1991 og 2000. Nákvæmni líkananna er síðan metin með því að bera TEM gildi þeirra saman við TEM gildi sem áætlað hefur verið út frá gjóskumælingum. Líkönunum getur svo verið gefið mismikið vægi í REFIR. Líkönin sýna tilhneigingu til að ofmeta TEM í Heklugosum, en það er mjög mismunandi milli líkana og milli gosa. Líkan Degruyter & Bonadonna ofmetur mest, gefur oft tvöfallt að margfallt hærra TEM en það sem hefur verið metið út frá fallinni gjósku. TLíkönin frá Mastin og Sparks virðast henta best fyrir Heklugos, en í um helmingi tilfella fellur meðal-TEM sem metið er frá gjósku innan villustiku þeirra. Tilnhneiging líkana til að ofmeta TEM virðist að mestu stafa af erfiðleikum við að ákvarða hvenær sprengigosfasa gosanna líkur, en fleiri þætti þarf að hafa í huga, þar á meðal áhrif öflugra kvikustróka

Study programme: Geology
Advisor: Tobias Christian Dürig
Also in the masters committee: Magnús Tumi Guðmundsson
Examiner: Sara Barsotti, Volcanic hazards coordinator at the Icelandic Met Office

Abstract

The tephra produced by volcanic eruptions causes hazard to people and animals, destroys vegetation, and causes serious damage to aircraft. Therefore, forecasting ash dispersion in the atmosphere is important. A key parameter for such forecasts is the mass eruption rate (MER), the mass of erupted material that is ejected from the vent per time unit, which cannot be directly measured. The relationship between eruption plume height and MER has been described by multiple empirical and theoretical plume models. These models all have their strengths and weaknesses and only give rough estimates of MER. The software REFIR uses several models that relate MER to plume height, allowing estimates to be made by computing the weighted average of these models. In this project, REFIR is applied to eruptions in the Hekla volcano in southern Iceland. Information has been gathered about plume height and total erupted mass (TEM) of tephra during the Hekla eruptions of 1947, 1970, 1980, 1991 and 2000. The accuracy of the models is evaluated by comparing the TEM values from the models to that estimated from measurements of tephra deposits. The models can then be given weight factors in REFIR to find the combination that gives the best estimate for MER. It turns out that for Hekla eruptions, model simulations show a tendency to overestimate the amount of erupted tephra, but the results are very different between models and between eruptions. The model from Degruyter & Bonadonna gives the highest overestimates, it typically doubles or multiplies the deposit-estimated TEM. The models from Mastin and Spark appear to be most useful for estimating TEM in Hekla eruption, the average deposit-estimated TEM fits within their error bars in half of the simulated eruptive scenarios made with REFIR. The tendency of models to overestimate TEM is largely contributed to difficulties constraining the end of the explosive phase of the eruptions, but other factors need to be considered, such as the effect of intense fire fountain activity.

Námsleið: Líffræði
Leiðbeinandi: Tómas Grétar Gunnarsson
Einnig í meistaranefnd:  Gunnar Þór Hallgrímsson og Aldís Erna Pálsdóttir
Prófdómari: Hlynur Óskarsson, prófessor við LBHÍ

Ágrip

Á Íslandi er að finna fjölmörg ólík votlendi sem eru mismunandi að stærð og sem m.a. standa undir eða styðja við stofna yfir fimmtíu fuglategunda. Þar af ber Ísland stóran hluta af heimsstofni tíu þeirra. Núverandi löggjöf gerir einungis ráð fyrir að þau votlendi sem ná tveimur hekturum að flatarmáli njóti verndar. Þessi löggjöf endurspeglar það viðhorf sem var algengt á áttunda og níunda áratug síðustu aldar, að stærri verndarsvæði skili meiri árangri við náttúruvernd en smærri. Þetta viðhorf hefur verið mjög umdeilt og talsvert rannsakað síðustu hálfa öldina. Umræður um það hafa á ensku gengið undir heitinu „the SLOSS debate”, sem stendur fyrir “single large or several small” (eitt stórt eða mörg lítil). Þetta verkefni kannar réttmæti stærðarmarka í núverandi náttúruverndarlögum á Íslandi með því að skoða tengsl þéttleika og fjölbreytni fugla við stærð votlendisbletta á suður-, suðvestur- og vesturhluta landsins. Niðurstöðurnar sýna að þéttleiki fugla var hæstur á minnstu votlendisblettunum og minnkaði með aukinni stærð votlendis. Aftur á móti jókst heildarfjöldi fugla og fjölbreytni fuglalífs með aukinni stærð votlendisbletta. Þetta sýnir að minni votlendisblettir, þar á meðal blettir vel undir tveimur hekturum, geta gegnt mikilvægu hlutverki fyrir fuglalíf landsins og að horfa verður til samhengis en ekki eingöngu flatarmáls þegar teknar eru ákvarðanir um vernd votlendis. Skilningur á mikilvægi þess að aðgerðir í þágu náttúruverndar hafi bæði jákvæð áhrif líffræðilega fjölbreytni og loftslag eru að aukast og þær niðurstöður sem hér eru kynntar nýtast í þeim tilgangi. 

Study programme: Biology
Advisor: Tómas Grétar Gunnarsson
Also in the masters committee: Gunnar Þór Hallgrímsson and Aldís Erna Pálsdóttir
Examiner: Hlynur Óskarsson, Professor at LBHÍ

Abstract

The Icelandic countryside has wetlands of various shapes and sizes. These wetlands support over fifty species of birds, including ten species that constitute significant proportions of their global populations. Despite wetlands of various sizes being used by birds the current legislation does not grant protective status to wetland patches that are smaller than 2 hectares. This legislation echoes a remnant of the past, where it was believed that larger habitats will always be more beneficial for environmental and biological conservation goals compared to smaller habitats. This has since been greatly contested, and a debate spanning almost half a century has since persisted. This debate is commonly referred to as the SLOSS debate (Single Large or Several Small). The aims of this thesis were to cast light on the validity of the current legislation regarding wetland conservation and inform the SLOSS debate by exploring how bird abundance, density, and diversity correlate with wetland sizes in south and west Iceland. The findings show that the smallest wetland patches generally hold highest density of birds, with the density steadily decreasing as the wetland patch size grows larger. Both bird abundance and bird diversity do however increase with increased wetland patch size. These findings highlight the importance of wetland patches of all sizes and show how their importance is context dependent. This would be beneficial to keep in mind for future implementation of both conservation and restoration efforts where the need to achieve multiple benefits for climate and biodiversity is increasingly being recognized.