Vis sammendrag
De siste tiårene har ekstremvær blitt både hyppigere og mer intenst, en utvikling som er ventet å fortsette i takt med videre global oppvarming. Dette medfører en økning i klimarelaterte farer som flom og snøskred, med økt risiko for liv, infrastruktur og samfunn. Vår forståelse av hva som styrer endringene i disse prosessenes frekvens og sesongmessige variasjon er imidlertid begrenset. Det skyldes hovedsakelig at instrumentelle måleserier sjelden går lenger tilbake i tid enn det 20. århundre. For å forstå hvordan flom og snøskredaktiviteten har variert som respons på klimasvingninger over tusenvis av år må vi derfor ta i bruk geologiske arkiver som bevarer spor av fortidens ekstreme hendelser, som for eksempel innsjøer. Her bevares spor av prosesser i nedslagsfeltet i form av sedimentære lag. Ved hjelp av sedimentkjerner kan disse lagene identifiseres og kvantifiseres, og lange tidsserier gjenskapes. Hovedmålet i denne avhandlingen har vært å rekonstruere flom- og snøskredfrekvensen i Sør-Norge gjennom holocen, for å sette dagens observerte økning i et langtidsperspektiv. Målet er å øke vår forståelse av hvilke mekanismer i klimasystemet som styrer ekstremvær, og hvordan disse har variert over tid. Ved å se til fortiden kan vi bedre forstå hva vi har i vente – kunnskap som er avgjørende for å iverksette effektive klimatilpasningstiltak. Avhandlingen bygger på nye rekonstruksjoner fra innsjøer på Sørlandet og i Hardanger, som sammenlignes med eksisterende data fra Vest- og Østlandet samt andre paleoklimatiske arkiver, for å belyse hvordan flommer og snøskreds frekvens og sesongvariasjon henger sammen med klimadynamikken i Nord-Atlanteren. Innsjøenes nedslagsfelt er kartlagt ved hjelp feltbasert kvartærgeologisk kartlegging, supplert med fjernmålingsanalyser (flyfoto og LiDAR). Innsjøenes batymetri er målt med ekkolodd, mens CHIRP-profiler gir innsyn i sedimentfordelingen. For å beskrive sedimentenes egenskaper er høyoppløselige skannerdata benyttet: magnetisk susceptibilitet (MS), røntgen-fluorescens (XRF) og CT-skanning, sammen med analyser av sedimentenes fysiske egenskaper: tørrbulkdensitet (DBD), glødetap (LOI) og kornstørrelsesanalyse. Etter å ha fastslått flommer og snøskreds sedimentologiske «signatur», ble sedimentlagene identifisert og kvantifisert ved hjelp av to uavhengige metoder: endringsrater i XRF-dataene og terskelbasert klassifisering av CT-data. Avhandlingen baserer seg på tre vitenskapelige artikler. Artikkel I presenterer det første flomarkivet fra Sørlandet og skiller mellom regnflommer og snøsmelteflommer basert på sedimentlag fra innsjøen Lygne i Agder. Ved å korrelere den øvre delen av sedimentkjernen med instrumentelle vannføringsdata fastslo vi at minerogene lag samsvarer med regnflommer og at lag med organisk materiale samsvarer med snøsmelteflommer. Regnflommer dominerte under det holocene klimatiske optimumet (>6000 cal. år BP), da klimaet var preget av varme somre og kalde, tørre vintre. Etter ~6000 cal. år BP inntraff et gradvis skifte mot kaldere somre og mildere, mer nedbørrike vintre, som favoriserte snøsmelteflommer – en utvikling som kulminerte under den lille istid. Studien peker på temperatur som årsak til endringer i flomregime, og antyder at dagens oppvarming, med varmere somre og vintre, kan føre til flere regnflommer – både i sommer- og vinterhalvåret. Høyfrekvente variasjoner i flomaktivitet over kortere tidsintervaller (hundreårsskala) tolkes som et resultat av skiftende atmosfæriske sirkulasjonsmønstre, særlig endringer i den nordatlantiske oscillasjonen (NAO). Artikkel II presenterer en rekonstruksjon av storflommer fra terskelinnsjøen Berse i Tovdalsvassdraget, helt sør i Norge. Når store nok flommer inntreffer strømmer vann fra Tovdalselva direkte over terskelen slik at flomsedimenter avsettes i innsjøen. Rekonstruksjonen viser at frekvensen av storflommer var høy i to perioder: mellom 7000 og 5000 cal. år BP, og fra ca. 2300 cal. år BP til i dag, med desidert høyest aktivitet under den lille istid. Ved å korrelere sedimentarkivet med instrumentelle data fra de siste 120 årene, ser vi at flomaktiviteten samsvarer med økt vinternedbør og en positiv NAO-indeks. Tilsvarende mønstre i eldre deler av arkivet tyder på at sammenhengen mellom atmosfærisk sirkulasjon og flomfrekvens har vært stabil gjennom store deler av holocen, spesielt i den neoglasiale perioden. Studien viser dermed at de største flommene i regionen styres av svingninger i vestavindsbeltet og fukttransport fra Nord-Atlanteren. Artikkel III rekonstruerer den holocene snøskredaktivitet Vest-Norge basert på sedimenter fra innsjøen Vatnasetvatnet i Hardanger. Innsjøen ligger nedenfor en bratt (30-50˚) nordvendt fjellside, der snø fra de sydvestlige vinterstormene akkumuleres. Skredaktiviteten var lav under det holocene klimatiske optimumet, men økte fra rundt 4300 kal. år BP, med høyest frekvens fra 2300 kal. år BP og under den lille istid. Resultatene viser at snøskredfrekvensen er nært knyttet til vinterklima og samsvarer godt med regionale brerekonstruksjoner. Over lange tidsrom sammenfaller økt skredaktivitet med den gradvise, astronomisk styrte overgangen fra kalde til mildere og mer nedbørrike vintre. Over kortere tidsrom tolkes variasjonen å reflektere endringer i atmosfærisk sirkulasjon, spesielt NAO og styrken på vinterstormene. I avhandlingen presenteres en syntese av nye og eksisterende flom- og snøskred-rekonstruksjoner fra Sør-Norge. Sammenstillingen viser at frekvensen og typen hendelser har variert systematisk i takt med endringer i det Nord-Atlantiske klimasystemet og er særlig knyttet til vintertemperatur, vinternedbør og atmosfæriske sirkulasjonsmønstre. Basert på regionvis grupperte og normaliserte dataserier identifiseres tre hovedfaser: (1) Tidlig og midtre Holocen (10 000–6000 kal. år BP): Klimaet var preget av varme somre og kalde, tørre vintre. Potensialet for snøakkumulasjon var lav, breene smeltet bort og både flom- og skredfrekvensen var lav. Noen lokaliteter, som innsjøen Lygne (Artikkel I), viser tegn til økt sommernedbør og flere regnflommer – trolig som følge av et mer intenst hydrologisk kretsløp. (2) Midtre holocen (6000–4200 kal. år BP): Et gradvis skifte mot mer nedbørrike vintre ga økt frekvens av både flom og snøskred. Flere arkiver viser tegn til klimainstabilitet – med store forskjeller mellom regionene og raske skifter mellom regn- og snøsmeltedominert flomaktivitet (Artikkel I). Perioden viser også de første indikasjonene på påvirkning fra NAO, særlig i kystnære strøk. (3) Sen holocen (etter 4200 kal. år BP): Klimaet var preget av kaldere somre og varmere, fuktigere vintre. Stormaktiviteten økte og medførte høyere flom- og skredfrekvens i hele regionen, med markerte topper rundt 3000, 1500 og under den lille istid (~400-100 kal. år BP). Store svingninger i frekvens av hendelser mellom århundrer tyder imidlertid på stor ustabilitet som trolig kan knyttes til små endringer i det atmosfæriske sirkulasjonsmønsteret. Sammenstillingen viser at ekstreme hendelser i Sør-Norge i stor grad styres av vinterklima og stormbaner. Fremtidig oppvarming vil trolig føre til økt vinternedbør og hyppigere regnflommer, særlig i lavtliggende strøk, mens snøsmelteflommer kan avta i takt med minkende snødekke.
