Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The purpose of this study was to explore the pathways of melt water during the spring flood. Snow melt is a complex process of great importance for boreal ecosystems, and there are major challenges remaining to fully understand the stream flow generation. The study was carried out at Vindeln Experimental Forests, Vindeln in northern Sweden.
The hydrological pathways were traced by measuring the δ18O-signals for event water and stream water during the spring flood and the pre-event water δ18O-signal before the snow melt. These δ18O-signals differ because of isotope fractionation, allowing for the separation of different water sources. Event water is defined as melt and rain water entering the catchment during the snow melt episode while pre-event water is water that was present in the catchment prior to snow melt. The separation of the stream water into event water and pre-event water fractions was done using isotopic hydrograph separation. The focus of this study was on comparing the importance of wetlands and scale for the portion of event and pre-event water using 15 streams ranging in catchment size between 3 and 6784 ha with extra focus on small catchments. Small catchments with a substantial wetland part had a bigger event water fraction in the streams and a quicker and greater response to snow melt than small forest dominated catchments. An explanation could be extensive and homogeneous soil frost in wetland areas that caused surface flow paths where less water was lost due to soil infiltration as compared to forest dominated catchments. The stream water during spring flood was dominated by pre-event water. This could be explained by event water entering the soil that increased the ground water flow that consisted of pre-event water.

Syftet med denna studie var att kartlägga smältvattnets flödesvägar under vårfloden. Snösmältning är en komplex och viktig process för boreala ekosystem. Det återstår mycket att lära i fråga om hur tillskottet av vatten till avrinningsområdet påverkar vattnet i bäcken under vårfloden. Avrinningsområdet är det område kring ett vattendrag från vilket vattendraget får sitt vatten. Studien gjordes vid Vindelns försökspark Svartberget i norra Sverige. Vattnets flödesvägar kartlades genom att under hela vårfloden mäta δ18O-signalerna för det regn- och smältvatten som tillfördes avrinningsområdet under vårfloden (=nytt vatten) och bäckvattnet samt δ18O-signalen för det vatten som fanns i avrinningsområdet innan snösmältningen började (=gammalt vatten). Dessa δ18O-signaler varierar på grund av isotopfraktionering vilket gör att man kan spåra vattnets ursprung i avrinningsområdet. I denna studie studerades vikten av andelen våtmark i avrinnings-området och avrinningsområdets storlek för bäckvattnets sammansättning av vatten med olika ursprung. Bäckar med små våtmarksdominerade avrinningsområden hade en större andel nytt vatten och en snabbare och kraftigare reaktion på snösmältning än små skogsdominerade avrinningsområden. Detta kan förklaras med att en homogen tjäle i våtmarksområden tvingade smältvattnet att ta en ytlig flödesväg till bäcken vilket också ledde till att en mindre mängd vatten förlorades till marken genom infiltration jämfört med ett skogsdominerat avrinningsområde. Samtliga vattendrag dominerades i princip av gammalt vatten. Detta kan förklaras med att tillskottet av smältvatten till marken ökade grundvattenflödet som består av gammalt vatten.