När, var och hur bildas is i nordliga vattendrag?

I nordliga vattendrag med lång vinter är isbildning viktig. Isen påverkar växt- och djurliv på flera sätt. I utbyggda vattendrag kan isen hindra produktion av vattenkraft. Isbildningsförloppet varierar beroende på vattendragets storlek och läge vilket tidigare var i det närmaste okänt. Lovisa Lind, som disputerat vid Umeå universitet, har skapat en modell för isbildning och den kan vara till hjälp för naturvårdare, tekniker och forskare, särskilt på norra halvklotet.

– I tidigare modeller för isbildning har nederbörden och vattenfårans variation haft nyckelroller, men det stämmer inte helt för de små vattendragen i norr. Här är ännu fler faktorer viktiga, säger Lovisa Lind.

När hösten kommer förlorar vattnet värme till den kyliga luften. Då bildas is. I ett litet, grunt vattendrag kyls vattnet snabbare än i ett stort och djupt vattendrag under i övrigt samma förhållanden. Det ger olika förutsättningar för isbildning.

– Vi undersökte 25 sträckor i 19 små vattendrag i skogslandet i Västerbotten och kom fram till att både klimat och jordarter har stor betydelse för när och hur isen bildas, säger Lovisa Lind.

I lugnare partier börjar isläggning ofta längs strandkanterna. Allteftersom vintern framskrider växer istäcket tills det eventuellt sluts och täcker hela fåran. I inlandet, där vattendragen ligger högt i förhållande till havsytan, gynnas sådan is av stockar och grova block i vattnet, låg vattentemperatur, många frostdygn samt lågt inflöde av grundvatten. Att läget påverkar beror på att temperaturen sjunker och fallhöjden blir större med höjden över havet, samt att substratet är grovt. Kustnära vattendrag utsätts ofta för töväder mitt i vintern och får därför en mer oberäknelig isbildning.

I forsar, där vattnet är snabbt och virvlande, sker en omblandning som gör att vattnet kyls hastigt. Då bildas små ispartiklar som kallas kravis. Sådan is fastnar lätt om den stöter på ett föremål. Ofta kan kravisen bygga upp tjocka istäcken på forsarnas bottnar, så kallad bottenis. Om forsen ligger nedströms ett sjöutlopp fördröjs eller uteblir isläggningen eftersom sjövattnet har en värmande funktion. Detta betyder att branta forsar som ligger långt från ett sjöutlopp har en högre tendens att bilda bottenis.

– En fors avstånd till ett sjöutlopp kan därmed ge en indikation på hur lämpligt området är för bebyggelse och restaureringar, säger Lovisa Lind.

Ibland byggs bottenisen på så mycket att vattendraget däms upp och svämmar över mitt i vintern. Då kan vattennivån bli högre än vid vårfloden och ännu mer is bildas när det uppdämda vattnet fryser. Längs vissa småvattendrag blev stränderna nedisade ända upp till sju meter från vattenfåran.

När ett isdämme så småningom bryts upp och töms, sjunker vattennivån snabbt och isen i själva vattendraget kan bli hängande kvar längs kanterna. När sådan is lossnar bryter den ofta sönder strandvegetationen.

– Påverkan på växtlighet och strandbrinkar är tydlig längs sträckor med vinteröversvämningar. Överlag är en dynamisk isbildning viktig för den biologiska mångfalden i strandzonen. Däremot kan stora ansamlingar av bottenis vara till skada för fiskarna i vattendraget, säger Lovisa Lind.

Med hjälp av de nya rönen har forskarna utformat en modell som beskriver sannolikheten för olika typer av isbildning i små vattendrag i barrskogsregionen. Modellen ger vägledning om hur vattendrag ska skötas och hur växtligheten kan utvecklas när vattendrag restaureras.

Originalartikel:

Lind, L., Alfredsen, K., Kuglerová, L. & Nilsson, C. (2016). Hydrological and thermal controls of ice formation in 25 boreal stream reaches. Journal of Hydrology 240:797-811. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.06.053

Lovisa Linds doktorsavhandling

Porträttfoto på Lovisa Lind för nedladdning. Foto: Gina Lind

För mer information, kontakta gärna:

Christer Nilsson, professor vid institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap, Umeå universitet
E-post: christer.nilsson@umu.se

Vänligen mejla för att bestämma telefontid