Foredrag 10. marts 2016 i geologisk og geoteknisk forening

Transkript

1 Foredrag 10. marts 2016 i geologisk og geoteknisk forening Jens Morten Hansen: Kattegats havniveau gennem de sidste 4900 år: Adskillelse af eustasi, isostasi og geologisk baggrundsstøj belyst med 4000 km strandlinjer på Læsø Foredraget bygger især på disse fire afhandlinger: Hansen, J.M., Aagaard, T., Stockmarr, J., Møller, I., Nielsen, L. Binderup, M., Larsen J.H. & Larsen, B. (2016). Continuous record of Holocene sea-level changes and coastal development of the Kattegat island Læsø (4.900 years BP to present). Bulletin of the Geological Society of Denmark, 64, Hansen, J.M., Aagaard, T.& Kuijpers, A. (2015). Sea-level forcing by synchronization of 56-and 74-year oscillations with Moon s nodal tide on the Northwest European shelf (Eastern North Sea to Central Baltic Sea). Journal of Coastal Research, 31, Hansen, J.M., Aagaard, T. & Binderup, M. (2012). Absolute sea levels and isostatic changes of the eastern North Sea to central Baltic region during the last 900 years. Boreas, 41(2), Hansen, J.M. (2010). The salt industry on the Danish Kattegat island of Læsø ( ): Hypersaline source, climatic dependence, and environmental impact. Danish Journal of Geography, 110, 1-24.

2 Vidt forskellige havniveau-kurver fra forskellige dele af verden Hvorfor nu det? Bl.a. fordi ikke alle steder er lige velegnede til disse undersøgelser!

3 Vigtige egenskaber ved Læsø ved rekonstruktion af havniveau-forandringer Hydrografi: Tidevandets amplitude er kun ca. 20 cm (lavere og mere ensartede opskylshøjder end i tidevandsprægede områder) Kyster mod syd og sydøst omgivet af en 3-5 km bred zone med vanddybder på max. 0,3 m (bølge- og opskylshøjden meget ringe) Tre dominerende eksponeringsretninger (giver tre uafhængige kurver samt mål for forskelle i opskylhøjden mod hhv N, SV og SØ) Sedimentoverskud: Vedvarende pålejring på strandene gennem 4900 år som følge af erosion af omkringliggende glaciomarint landskab og vedvarende isostatisk hævning af havbundens sedimenter Regressivt aflejringsmiljø: Kraftig landhævning bevirker, at strandlinjerne er velseparerede og kronologisk velordnede Ikke alene havets highstands, men også lowstands er synlige: I mindre regressive miljøer ses kun strandlinjer fra highstands : Læsø giver mål for hav-oscillationers amplitude Ændring og bevaring af terrænets højdeforskelle: 4000 km stadig synlige strandlinjer i udyrkede arealer (ringe kompaktion ved dræning og udglatning ved pløjning) Lange, sammenhængende strandlinjers højdevariation giver mål for helt lokale, lodrette terrænforskydninger ( geologisk baggrundsstøj )

4 Højdekort: Kærene Landskab af odder, krumodderog laguner, der er hævet 6-8 meter ( hestehalelandskab ) Højdeprofil langs den sorte streg

5 Stokkens nordende foto: Eigil Holm

6 Højdekort: Østerby-halvøen Landskab af odder, krumodderog laguner, der er hævet 1 5 meter ( Hestehalelandskab ) Højdeprofil langs den sorte streg

7 Bløden, Bløden Hale, Knotterne og Slusen foto: Eigil Holm

8 Markante, hævede strandlinjer på Læsø og deres eksponeringsretning

9 Absolutte og arkæologiske aldersdata fra Læsø

10 Læsøs stadier og strandlinjernes alder År før nu

11 Hævede strandlinjers (opskylsrygges) kronologi-, alders- og højdeforhold

12

13 Strandforskydningen på Læsø gennem de sidste år (havniveau-kurve)

14 Relative havniveau-rater (mm/år) ud fra Læsø-kurven (omkring middel regressionsrate på mm/år) Mean regression rate (difference of SL and GIA)

15 Relative havniveau-rater (mm/år) som kurven kunne se ud i områder uden tilstrækkelig landhævning, landtilvækst og sedimenttilførsel: Få, komplekse opskylsrygge fra highstands, ingen fra lowstands If GIA = 0 mm/yr If GIA = 1 mm/yr Mean regression rate (difference of SL and GIA)

16 Oscillationer i havniveauet ifølge Læsøs strandlinjer 100-og 500års løbende gennemsnit, reduceret for 1000års løbende gennemsnit Mörner s PTMs IPCC s global scenario of the present (3.1 mm/year) Lowstands which are undetectable in most sedimentary environments (GIA < 1.5 mm/yr) and thus mostly disregarded

17 Omregning af sikker relativ kronologi/strandvoldshøjde til mindre sikker absolut alder/vandstand Regionale isostatiske hastigheder (GIA i nutiden vurderet til 1.50 mm/år) Lokale hævningshastigheder pga. forudgående erosion m.m. (i nutiden vurderet til 0.82 mm/år) Korrektion for helt lokal geologisk baggrundsstøj (back-stripping af bølgende strandlinjer til oprindelig vandret) Bestemmelse af opskylshøjder (georadar-identifikation af strandbreddens downlap på strandplanet) Måleusikkerhed på OSL- og C14-dateringer, gennemsnitlig 7% af målt alder, men kronologien af de mere end 1000 indexpunkter er sikker (exakt)

18 cm above MSL Calculation of absolute sea levels (ASL) (based on Påsse& Andersson's 2005 isostacy and Hansen & al's 2012 local Læsø uplift) Observed relative sea level Level correction acc. to Påsse& Anderson's isostatic model (2005) of the region Level correction acc. to Påsse& Andersson's isostaticmodel supplementedwith Hansen & al.'s (2012) find of a local relaxation uplift Max. isostatic difference s across Læsø (NE-SW) Absolute sea level without correction for relaxation uplift 2000 Calculated absolute sea level Years BP

19 Isostatic level changes (from Hansen et al., 2012)

20 Salt-marsh beach ridges (AD ) of the isletof Hornfiskrøn S of Læsø (from Hansen et Al. 2012)

21 250 Levels of raised shorelines, Hornfiskrøn Projected on WSW-ENE section from the island's N part (black) and S part (red) 200 Level above MSL (cm) Distance from island's origo (m) 150 WSW-ENE profile of back-stripped shorelines, Hornfiskrøn Levels after removal of local uplift Level above MSL (cm) Distance from island's origo (m)

22 Height above M SL (cm ) Comparison of 1. Proxy to eustatic curve from two separate areas Little Ice Age, two SL minima: 1300 AD and 1700 AD Hornfisk (ISO=1,0 mm/yr) Bangsbo (ISO=1,3 mm/yr) MEAN OSL Old maps Dendro Calculated and measured calender year Coastline Archaeol.

23 Læsø and Kattegat: Absolute ( eustatic ) sea levels 200 Subboreal time Subatlantic time cm 0 Harbour built cm above MSL cm Summer camps for seal-hunters Emergence of the present island No finds of human activity Medieval settlement, building of 3 churches Salt production period Mediev. opt. Little Ice Age lowstand A M O Subboreal eustatic transgression (ice-cap melting) Late Subboreal lowstand oscillations (80 to 0 cm belowmsl) Subatlantic highstand scillations (0 to 70 cm abovemsl) Subatlantic lowstand Oscillations (0 to 80 cm belowmsl) Years BP (2006)

24 Konklusioner Gennem de sidste 4900 år viser Læsø en horizontallandtilvækst på gns. 2 m/år og en relativ højdetilvækst (regressionsrate) på gns. 2.1 mmm/år (Hansen 2010, Hansen et al. 2016) Læsøs strandlinjer viser både highstands og lowstands. Pga. ringere landhævning ses lowstands sjældent andre steder i verden (Hansen et al. 2012, 2016) Over år oscillerer vandstanden mere end hidtil antaget, for det meste i intervallet +3 til -3 mm/år (max. +5 til -6 mm/år over 100-årsperioder) (Hansen et al. 2015, 2016) I Nordsøen, Skagerrak, Kattegat, Bælterne og Østersøen er havnemålte ( ) af samme størrelsesorden som gennem de sidste 4000 år også efter 1970 (Hansen et al. 2012, 2015, 2016)

25 SLUT

26 200 Læsø island and Kattegat: Absolute sea levels n = /7 10 cm abovemsl Correlation with Mörner's Postglacial Transgression Maxima (numbered PTMs) Years BP

27 Dette kan jeg nå at komme ind på Strandlinjernes kronologiske (eksakte) orden og omtrentlige (målte) aldre Bedømmelse af væsentlige komponenter i terrænnets højdeændringer (isostasi, geologisk baggrundsstøj) Rekonstruktion af det relative havniveau de sidste 4900 år Omregning af relative til absolutte ( eustatiske ) havniveauer

28 Højdekort: Tørkeriet og Færøn Landskab af lavryggede rimmer, dopperog strandenge, der er hævet 0 3 meter Højdeprofil langs den sorte streg

29 Detaljeret opmåling af 35 strandeng-strandlinjer opdelt i 381 stykker á 200 m

30 Strandengenes alders- og højdeforhold i Tørkeriet (blå) og Hornfiskrøn/Stoklund-Bangsbo (rød) (afstande mellem områderne: 4-10 km) Backstrippedemaximale højdeforskelle mellem lige gamle strandenge i tre geografisk adskilte områder er ca. 35 cm (næppe korrigerbare effekter af geologisk baggrundsstøj max. ca. +/- 20 cm)

31 Havniveauer og accelerationer (26 lange havnemålinger) fra Hansen 2015, i Mörner (ed.)

32 Forhold man skal forsøge at få styr på ved rekonstruktion og prognosticering af eustatiske og isostatiske forhold i danske kystlandskaber Isostatiske o.l. forhold i SV-Skandinavien Det generelle billede Større anomalier Lokal geologisk baggrundsstøj Empirisk bestembare havniveauforandringer (relativ strandniveauforskydning) Rimme/dobbe-landskaber (opskylsrygge, kystudligning, barrierer, barriere-øer) Strandenge (vertikal vækst af den yderste vegetationszone) Bestemmelse af opskylshøjder(georadar, terrænanalyse) Adskillelse af terræn- og havniveauændringer Korrektion for isostatiskeniveauforandringer (isaflastningen af Skandinavien, aflastning ved regional erosion og større historiske ændringer af vandstanden) Korrektion for lokal geologisk baggrundsstøj (backstripping)

33 Kysttilvækstens typer på Læsø

34 Absolute sea levels of the last 1200 years - based on RSL-proxies from five salt-marsh areas 40 Medieval 20 Optimum High Stand AMO peaks cm abovemsl Little Ice Age Low Stand Instrumental period 0 Years BP (2006)

35 Isostatisk rekonstruktion på basis af 26 stationer for vandstandsmålinger ( ), fra Hansen, Aagaard & Binderup (2012)

36 Size of land (sq.km) Continental period Pre-existing glacial and glacio-marine landscapes connected with Læsø until 2000 BP (now dissapeared due to erosion and reduced to boulder reefs) 9000 Terrestrial history and estimation of the island's size 8000 Shore level rises rapidly Coastal erosion dominates forested old land 7000 Salt discovered, Medievalsettlement and agriculture begins 6000 Emergence of the oldest preserved part of the island 5000 Years BP (2006) Shore level falls 4000 Coastal progradation dominates Roman Iron Age harbour Complete detachment of the island 3000 Salt production ceases Building of three Medieval churches Langerøn, Kringelrøn and Hornfiskrøn emerges forested new land deforested land 0