Doktorsvörn í jarðeðlisfræði - Hannah Iona Reynolds

Doktorsefni: Hannah Iona Reynolds.

Heiti ritgerðar: Eldvirkni og jarðhiti undir jöklum. Mælingar og líkanreikningar á varmaflæði.

Andmælendur:

Dr. Shaul Hurwitz, Sérfræðingur hjá Jarðvísindastofnun Bandaríkjanna í Kaliforníu.

Dr. Lionel Wilson, prófessor Emeritus hjá Umhverfismiðstöðinni við háskólann í Lancaster, Bretlandi.

Leiðbeinandi: Magnús Tumi Guðmundsson, prófessor við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands

Aðrir í doktorsnefnd: Guðni Axelsson, sviðsstjóri kennslu og þróunar hjá Íslenskum Orkurannsóknum, Reykjavík og Freysteinn Sigmundsson, vísindamaður á Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands.

Doktorsvörn stýrir: Andri Stefánsson, varadeildarforseti Jarðvísindadeildar.

Ágrip af rannsókn: Merki um útstreymi varma í eldfjöllum eru algeng, og geta stafað af eldgosum eða jarðhitavirkni. Ef frá eru talin sjálf eldgosin, er oft erfitt að meta umfang og afl slíks útstreymis til andrúmsloftsins þar sem óvissa í mælingum eru mikil. Þegar eldfjöll eru hulin jökli gegnir þó öðru máli, þar sem ísinn getur virkað eins og varmamælir þar sem hægt er að meta með þokkalegri nákvæmni bæði afl og orku út frá magni íss sem bráðnar yfir tiltekið tímabil. Markmið þessa verkefnis er að auka skilning á eðli og umfangi varmaútstreymis af þessu tagi í eldstöðvum undir jökli á Íslandi, einkum að varpa ljósi á hvernig slík varmafrávik tengjast innskotum grunnt í jarðskorpunni og eldgosum undir jökli. Rannsóknin beinist að þremur svæðum: Grímsvötnum, Bárðarbungu og Dyngjujökli.

Bræðsla íss í Grímsvötnum yfir tímabilið 1998 til 2016 er metin út frá árlegri kortlagningu yfirborðs jökulsins. Með samanburði kortanna fæst nákvæmasta mat sem hingað til hefur verið gert á varmaafli Grímsvatna. Rannsóknin leiðir í ljós að yfir þetta 18 ára tímabil var heildarvarmaaflið um 1.8 GW. Um þriðjungur af heildaraflinu, þ.e. 0.6 GW er sveiflukenndur og samanstendur af nokkrum toppum sem tengjast eldgosum og aukinni jarðhitavirkni, bæði fyrir gos og í kjölfar þeirra. Slíkir toppar í jarðhitavirkni fylgdu öllum þremur eldgosunum sem urðu í Grímsvatnaöskjunni á tímabilinu.

Um miðjan ágústmánuð 2014 hófst jarðskjálftavirkni í Bárðarbunguöskjunni og í kjölfar hennar varð til berggangur í jarðskorpunni undir Dyngjujökli sem náði frá Bárðarbungu norður í Holuhraun. Sigkatlar mynduðust í Dyngjujökli yfir ganginum og á nokkrum stöðum á brúnum Bárðarbunguöskjunnar. Afl varmaflæðisins og tiltölulega skammur líftími þess undir kötlunum í Dyngjujökli verður ekki skýrt nema með litlum eldgosum upp á jökulbotninn. Aftur á móti benda líkanreikningar til þess að sigkatlar í brúnum Bárðarbungu hafi orsakast af breytingum í berglekt samfara sigi öskjunnar auk þess sem grunn innskot gætu hafa átt þátt í að auka jarðhitann. Á tveggja ára tímabili frá því að umbrotin í Bárðarbungu hófust, er meðalafl jarðhitans þar um 270 MW.

Varmaflæði frá grunnum kvikuinnskotum var kannað með tölulegum reikningum með forritinu HYDROTHERM. Niðurstöðurnar sýna að tveir þættir ráða mestu um hve mikið varmaflæði verður upp til yfirborðs: Lekt bergsins og hiti bergs og grunnvatns áður en innskotið verður til. Sé lektin mikil veldur það háu varmaflæði. Hár hiti fyrir innskot veldur því að lítinn viðbótarvarma þarf til að auka mjög varmaflæðið. Ef hiti í berginu er lágur áður en innskotið myndast, fer varmi innskotsins í að hita upp umhverfið, berg og grunnvatn, án þess að verulega aukinn varmaflutningur verði til yfirborðs. Ef sprungur og/eða þröng svæði með háa lekt myndast eða eru til staðar ofan við lóðrétt innskot verður öflugt varmaflæði um þau sem skilar sér hratt upp til yfirborðs. Suma sigkatlana í Bárðarbungu virðist vera hægt að skýra með slíkum hálektarsvæðum.

Um doktorsefnið: Hannah fæddist 1987 og ólst upp í Dundee í Skotlandi. Foreldrar hennar eru Andrea og Stephen Reynolds. Hún lauk BSc prófi í stjarneðlisfræði við Háskólann í Edinborg en vann síðan fyrir félagsþjónustu Edinborgar 2009-2011. Hún lauk MSc prófi í eldfjallafræði og náttúrvá við Lancasterháskóla með fyrstu einkunn árið 2012. Hannah hóf doktorsnám við Háskóla Íslands 2013, sem hluti af Marie Curie verkefninu NEMOH. Doktorsnámið fór að mestu fram á Jarðvísindastofnun Háskólans en hún dvaldi einnig um tíma við háskólana í Bristol og í Munchen.

Facebook viðburður