uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Mapping of Massive Ground Ice Using Ground Penetrating Radar Data in Taylor Valley, McMurdo Dry Valleys of Antarctica
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Kartläggning av massiv markis med hjälpav markradar i Taylor Valley, Antarktis (Swedish)
Abstract [en]

The distribution of massive ground ice in the ground in Taylor Valley of the McMurdo Dry Valleys, Antarctica, is quite unknown, and could provide answers to questions such as where the ice comes from, if it has been affected and removed by proglacial lakes and how landscapes underlain by massive ground ice responds to climate change. It could also be a source for atmospheric information in the past and hence a key in climate research. The main goal with this project was therefore to map the distribution of massive ground ice mainly in Taylor Valley, but also in the adjacent Salmon Valley and Wright Valley, using ground penetrating radar to see how the distribution varied and if there was any spatial patterns.

The technical computing programme MATLAB was used for editing of the raw radar data, merging of GPR profiles and digitalization of reflectors for possible massive ground ice and several compilations of different files. The data obtained from MATLAB was imported and interpreted using the geographic information system ArcGIS. A series of histograms showing the distribution of massive ground ice depending on the parameters elevation, slope and aspect were made by using the spreadsheet application Microsoft Excel.

The results showed that the distribution of massive ground ice was more common at elevations up to 200 m, at the mouth of the valleys and also more frequent in Taylor Valley than in Wright Valley. There was a slightly higher amount of massive ground ice at northeast-east aspects, probably due to different incoming solar radiation. The lack of, or not that prominent, differences for slope and aspect can be due to lack of data, a not enough detailed digital elevation model or that it have existed for a too short period of time to display big differences caused by effects from these parameters. The higher frequency of massive ground ice in Taylor Valley can be due to a thicker sediment cover when compared with the situation in Wright Valley. The distribution of massive ground ice at different slopes seems to follow the distribution of radar measurements, whereas the origin of the massive ground ice and sediment cover can be responsible for the distribution across different elevations. The reason why massive ground ice still occurs despite the existence of Glacial Lake Washburn that previously occupied Taylor Valley could be that the glacial lake did not remain for a sufficiently long time to melt all the massive ice.

Massive ground ice is very common in a zone that is believed to be very susceptible for future warming, which means that changes that already have been observed in areas rich in massive ground ice can continue to happen and changes in other areas with massive ice can be enabled. The ice can thus play a major role in the development of the landscape in the McMurdo Dry Valleys depending on the amount of warming.

Abstract [sv]

Markis kan hittas i mark som har temperaturer under 0°C under åtminstone 2 år i följd och därav klassas som permafrost, skillnaden mellan markis och permafrost är däremot att permafrost inte behöver vara just is utan kan enbart vara kall mark. För att markis ska klassas som massiv is så ska andelen is i marken vara minst 250 % jämfört med vikten på torr jord. Utbredningen av sådan massiv is i Taylor Valley i McMurdos torrdalar på Antarktis är inte helt känd, och kunskapen om att veta vart den finns (om den finns) skulle kunna ge svar på frågor som vart den kommer ifrån, om den har påverkats och smält bort av isuppdämda sjöar och hur landskap som är grundade av massiv markis påverkas av klimatförändringar. Isen skulle även kunna vara en informationskälla för tidigare atmosfäriska förhållanden. Huvudsyftet med detta arbete var därför att kartlägga utbredningen av massiv is främst i Taylor Valley, men även i de närliggande dalarna Salmon Valley och Wright Valley, och undersöka hur utbredningen varierar beroende på olika landskapsegenskaper som påverkar dess förekomst.

Datorprogrammet och programspråket MATLAB användes för att editera rådatat från radar-mätningarna i området, samt för att sammanföra och digitalisera horisonter för möjlig massiv markis i radarfigurerna och för ett antal sammanställningar av olika filer. Data erhållet från MATLAB importerades till det geografiska informationssystemet ArcGIS där det kunde visualiseras i kartor och tolkas. Ett antal histogram skapades i kalkylprogrammet Microsoft Excel för att visa frekvensen av massiv markis vid olika höjder, sluttningsvinklar och olika väderstrecksriktningar.

Resultaten visade att det var mer vanligt med massiv is höjder upp till 200 m, vid mynningarna av dalarna samt i Taylor Valley jämfört med Wright Valley. Det var en aning mer vanligt med massiv markis vid nordöst-östliga sluttningsriktningar, vilket antagligen beror på olika mängder inkommande solstrålning till de olika riktningarna. Avsaknaden av, eller inte så märkbara, skillnader för olika sluttningsvinklar och riktningar kan bero på att mängden data var för liten, att höjdkartan inte var tillräckligt detaljerad eller att isen inte har funnits tillräckligt länge för att bli påverkad av dessa parametrar. Anledningen till att det finns mer massiv markis i Taylor Valley än i Wright Valley kan vara att det skyddande sedimenttäcket är tunnare i Wright Valley än i Taylor Valley. Frekvensen av massiv markis vid olika sluttningsvinklar verkar bero på det totala antalet mätningar gjorda, fler mätningar leder till en högre frekvens av markis, medan dess ursprung samt det antagna tunnare sedimenttäcket på högre höjder kan vara anledningen till de olika frekvenserna av massiv markis vid olika höjder. Anledningen till varför det fortfarande finns massiv markis trots existensen av den isuppdämda sjön Washburn som tidigare fanns i Taylor Valley, och att isen således inte helt har smält bort på grund av sjön, kan vara att den fanns under en för kort tid så att de långsamma termodynamiska processerna som skulle orsaka smältningen inte hann agera tillräckligt länge för att smälta all is.

Den massiva markisen är vanlig i en zon som tros vara väldigt mottaglig för framtida uppvärmning, vilket betyder att landskapsförändringar som redan har observerats i områden med mycket massiv markis kan fortsätta att ske samtidigt som andra områden med massiv markis kan börja förändras. Isen kan därför spela en stor roll i landskapsutvecklingen i McMurdos torrdalar beroende på hur mycket varmare det blir i området.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 64 p.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 330
Keyword [en]
McMurdo Dry Valleys, Taylor Valley, massive ice, ground penetrating radar, Glacial Lake Washburn, climate change
Keyword [sv]
McMurdos torrdalar, Taylor Valley, massiv markis, markradar, Glacial Lake Washburn, klimatförändringar
National Category
Physical Geography
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-260357OAI: oai:DiVA.org:uu-260357DiVA: diva2:846933
Educational program
Master Programme in Earth Science
Presentation
2015-05-28, Småland, Geocentrum, Villavägen 16, Uppsala, 08:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-08-18 Created: 2015-08-18 Last updated: 2015-08-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(9003 kB)173 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 9003 kBChecksum SHA-512
8b6381e023c09693a3939c22ba80e059a31c49bc184e267714152493e50d914f97d91e409cb8240346a2dd3e165062e398b232385fe8563a2f785c9d867709cc
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Drake, Alexandra
By organisation
Department of Earth Sciences
Physical Geography

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 173 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 667 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf