Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Marktjäle bildas när vatten i marken fryser och är vanligt förekommande i stora delar av norra Sverige. Marktemperatur och tjälförekomst påverkar många viktiga processer i och ovan mark, e.g. rotdödlighet, mikroorganismers aktivitet, utlakning, vattenkemi och gasflöden. Den markförstärkande tjälen har även på flera sätt betydelse för skogsbruket, e.g. omfattningen av mark- och vindskador. Många faktorer styr hur lätt en jord tjälas. I den här studien läggs vikten på den isolerande snö som vintertid ofta täcker marken i boreala skogar. Syftet var att visa hur snötäckets ankomsttid, varaktighet och djup påverkar vinterns starttidpunkt för tjäle vid Svartberget, Västerbotten. Våra hypoteser var att tjälstart bestäms av lufttemperatur, marktemperatur och snöförekomst och att det sistnämnda har en stor betydelse. Snödjups-, lufttemperatur-, marktemperatur-, och tjäldjupsdata från Svartbergets försökspark för två separata årsserier (1983-1998 respektive 1994-2016) analyserades. Våra resultat indikerade flera samband mellan snöförekomst och tidpunkt för tjälstart. Det krävs även fler och/eller kallare frostdygn för att tjäle ska uppkomma under vintrar med många snödagar och stort snödjup. Inget tydligt mönster över hur tjälstartsdatum har förändrats över tiden kunde observeras. Klimatförändringar kommer på olika sätt förändra förekomsten av säsongsmässig tjäle i framtiden. Ökade temperaturer vintertid och förändringar i nederbördsmönster kan ge lokalt varierande förändringar i tjälförekomst. Effekter av dessa förändringar påverkar såväl skogsbruket som viktiga markkemiska processer och den globala kolbalansen.

Ground frost forms when soil water freezes and is common in most parts of northern Sweden during the winter. Ground frost and temperature affects several major soil processes, e.g. root mortality, leaching, water chemistry, gas flows and activity of microorganisms. The strengthening ground frost also protects the soil from excessive mechanical disturbance during logging and affects forest management. Ground frost is determined by many factors. In this study we focus on the importance of an insulating snow pack that often covers the ground in boreal forests during the winter season. The aim was to show how the arrival, duration and depth of the snow pack affects the initiation of ground frost at Svartberget, Västerbotten. Our hypotheses were that the initiation of ground frost is determined by air temperature, ground temperature and, most importantly, by the presence/absence of a continous snow pack. Air and ground temperature, snow depth, and ground frost depth data from Svartberget research station were analyzed for two separate time series (1983-1998 and 1994-2016 respectively). Our results suggests multiple correlations between snow pack depth and duration in early winter, and the initiation of ground frost. The deeper the early snow pack, the more cold days below 0°C are needed to form the first ground. No clear time trend regarding change in ground frost start date could be observed. Climate change will, through different ways, alter seasonal ground frost in the future. Increasing temperatures and new precipitation patterns could give locally varying changes in ground frost occurrence. The effects of these changes affects forest management as well as soil processes and the global carbon balance.