search

Gervihnattamælingar veita nýja innsýn í eðli jökulhlaupa

Grímsvötn í Vatnajökli í mars 2026. Í forgrunni er Eystri Svíahnúkur með skálum Jöklarannsóknafélags Íslands
Grímsvötn í Vatnajökli í mars 2026. Í forgrunni er Eystri Svíahnúkur með skálum Jöklarannsóknafélags Íslands. – Ljósm. Eyjólfur Magnússon

Ný vísindagrein sem birtist í tímaritinu Nature Communications fjallar um eðli jökulhlaupa. Niðurstöður rannsóknarinnar benda til að þróun hlaupanna sé talsvert frábrugðin fyrri kenningum.

Jökulhlaup í Skeiðará og öðrum vatnsföllum á Skeiðarársandi frá Grímsvötnum í Vatnajökli hafa verið rannsökuð af vísindamönnum í hartnær öld. Fyrsta vísindakenningin um eðli jökulhlaupa, sem birt var árið 1976, byggðist á mælingum og athugunum á Skeiðarárhlaupum. Þar komu meðal annarra við sögu Sigurjón Rist vatnamælingamaður, Sigurður Þórarinsson jarðfræðingur og Helgi Björnsson jöklafræðingur. 

Samkvæmt þessari fyrstu kenningu var gert ráð fyrir að farvegur hlaupsins undir jökli væri líkastur garðslöngu sem skrúfað væri frá, þannig að hlaupvatn rynni niður endilangan farveginn. Farvegurinn stækkaði síðan við það að hlaupvatnið bræddi jökulísinn í veggjum sívalningslaga ísganga undir jöklinum. Sívalningslaga útföll við jökuljaðarinn og vöxtur rennslisins samræmdust þessari hugmynd um þróun hlaupfarvegarins og formúla sem kenningin fól í sér um vöxt rennslisins féll vel að mælingum Sigurjóns Rist í Skeiðarárhlaupinu í mars 1972.

Línurit sem sýnir hreyfingu á GPS-stöð um 17 km sunnan við Grímsvötn í hlaupinu árið 2021, sem var það stærsta frá Gjálpargosinu 1996.
Hreyfing á GPS-stöð um 17 km sunnan við Grímsvötn í hlaupinu árið 2021, sem var það stærsta frá Gjálpargosinu 1996. Fyrstu merki um leka úr Grímsvötnum greindust 15. nóvember, flóðbylgja náði að GPS-stöðinni 24. nóvember og að sporði jökulsins 27. nóvember. Hámarksrennsli úr Grímsvötnum, nærri 3600 m3 s–1, náðist að kvöldi 4. desember. Ljósblár borði sýnir mældan láréttan hraða fyrri hluta nóvember 2021, fyrir hlaupið.

Nýjar gervihnattamælingar, rennslismælingar í Gígjukvísl við jökuljaðarinn og mælingar á yfirborði jökulsins, bæði í Grímsvötnum og yfir farvegi hlaupsins neðar á jöklinum, sýna að þróun jökulhlaupa frá Grímsvötnum er talsvert frábrugðin þessum upprunalegu hugmyndum. 

Mælingarnar sýna að hlaupvatnið berst í upphafi niður eftir jökulbotninum sem nokkurra kílómetra breiður flóðfaldur sem lyftir jöklinum um það bil 1 m á stóru svæði. Þegar jökullinn lyftist frá botninum og missir að hluta til „fótfestuna“, herðir hann á sér og skrið jökulíssins eykst um það bil fimmfalt á stað um 17 km neðan Grímsvatna, þar sem GPS-mælitæki á yfirborði nam þessar breytingar árið 2021 (sjá bláan feril á mynd). 

Í jökulhlaupum haustin 2021 og 2022 voru hlaupin tæplega viku að berast niður eftir jöklinum með þessum hætti. Unnt var að meta rúmmál hlaupvatns sem safnaðist í víðáttumikil lón undir jöklinum sem síðan tæmdust undir lok hlaupsins (sjá myndaröð). Þessi þróun hlaupanna er að sumu leyti sambærileg við svokölluð hraðvaxandi jökulhlaup úr Skaftárkötlum í vestanverðum Vatnajökli, sem einnig hafa verið rannsökuð með gervihnattamælingum og sýna svipaða þróun flóðbylgju í upphafi hlaupanna, en þau vaxa mun hraðar en flest Grímsvatnahlaup.

Skematísk mynd af þróun Grímsvatnahlaupa niður eftir Skeiðarárjökli sem byggir á mælingum á hlaupunum árin 2021 og 2022.
Skematísk mynd af þróun Grímsvatnahlaupa niður eftir Skeiðarárjökli sem byggir á mælingum á hlaupunum árin 2021 og 2022. Tímasetning hvers skeiðs í þróun hlaupanna er sýnd á innfelldu grafi með þróun vatnssöfnunar undir jökli. Í hlaupinu 2021 var heildarrennsli frá Grímsvötnum nærri 1 km3 og um fjórðungur þess vatns var í lónum undir Skeiðarárjökli í hámarki hlaupsins. a) Vatn byrjar að leka undir ísstíflu Grímsvatna (I) og í kjölfarið byrja rennslisgöng að þróast. Neðar (II) heldur þróun farvegar ekki í við rennslið frá Grímsvötnum og hlaupvatn fer að safnast fyrir. b,c) Flóðbylgja fer af stað frá II og berst eftir jökulbotni að jökuljaðri á 4–6 dögum. Á yfirborði greinist hún sem lyfting jökulsins og aukning í skriðhraða. d) Vegna hás vatnsþrýstings heldur jökullinn áfram að lyftast. Lón sem mynduðust í farvegi flóðbylgjunnar halda áfram að vaxa og ná yfir stóran hluta jökulbotns. Göng taka að myndast við jökuljaðar. e) Þegar rennsli þrýtur frá Grímsvötnum og vatnsuppsöfnun hættir í lónum við botninn fellur vatnsþrýstingur undir jöklinum, jökulyfirborð hættir að rísa og verulega dregur úr skriðhraða jökulsins. Því næst fer jökullinn að síga, fyrst efst í flóðfarveginum, en síðan neðar og neðar. f) Lón undir jökli þróast í stakar samtengdar tjarnir. Að lokum hverfa þessar tjarnir og rennsli í Gígjukvísl kemst aftur í eðlilegt horf.

Að rannsókninni unnu vísindamenn við Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands, Veðurstofu Íslands, Náttúrufræðistofnun, ENVEO IT GmbH í Austurríki, ICEYE Oy í Finnlandi og Háskólann í Toulouse í Frakklandi.

Lykilgögn í þessum rannsóknum eru radarmyndir frá gervihnöttum (ICEYE) sem eru á braut um jörðu í um 500–600 km hæð. Svokölluð bylgjuvíxlgreining gerir kleift að meta lárétta og lóðrétta hreyfingu á yfirborði jarðar eða jökla með nákvæmni upp á einungis nokkra millimetra. Þessar mælingar eru nýttar við vöktun eldfjalla, mat á jarðskorpuhreyfingum, vöktun skriðusvæða og margvíslegar aðrar rannsóknir í jarðvísindum.

Magnússon, E., Drouin, V., Pálsson, F., Jóhannesson, T., Belart, J. M. C., Wuite, J., Tolpekin, V., Hannesdóttir, K., Berthier, E., Sigurðsson, G., Einarsson, B., Ófeigsson, B. G., Nagler, T., Gudmundsson, M. T., & Högnadóttir, T. (2026). Subglacial water flow and ice dynamics during glacial lake outburst floods observed from space. Nature Communications, 17, 3471. https://doi.org/10.1038/s41467-026-70428-w