Skaftá

Hættumat vegna jökulhlaupa í Skaftá

Rennslishættir Skaftár einkennast af tíðum jökulhlaupum sem eiga upptök í Skaftárkötlum í Vatnajökli. Jarðhitavirkni undir Skaftárkötlum bræðir þar ís og myndar lægðir í yfirborð jökulsins en undir þeim safnast vatn í lón við jökulbotninn.

Dagana 1.–10. október 2015 varð mikið hlaup í Skaftá úr Eystri-Skaftárkatli í Vatnajökli. Talið er að rennslið hafi náð um 3000 m³/s í hámarki og er það mesta hlaup sem þekkt er. Í kjölfar þess ákváðu stjórnvöld að fela Veðurstofunni að meta hættu vegna Skaftárhlaupa. Verkið er hluti af heildstæðara eldgosahættumati sem hefur verið nefnt GOSVÁ. Megintilgangur hættumats vegna Skaftárhlaupa er að gera samfélagið betur í stakk búið til þess að takast á við komandi Skaftárhlaup og draga úr tjóni af þeirra völdum.

Niðurstöður hættumatsins er að finna í útgáfum hér fyrir neðan og í samantektinni eru dregin saman meginatriði úr þeim sex áfangaskýrslum sem unnar voru í tengslum við hættumatið. Fremst í þeirri skýrslu er kaflinn „Skaftárhlaup í hnotskurn“ þar sem kjarnaatriðin eru sett fram á samþjöppuðu formi.

Skýrslur

Hættumat vegna jökulhlaupa í Skaftá. Samantekt
Davíð Egilson, Matthew J. Roberts, Emmanuel Pagneux, Esther Hlíðar Jensen, Magnús Tumi Guðmundsson, Tómas Jóhannesson, Matthías Ásgeir Jónsson, Snorri Zóphóníasson, Bogi B. Björnsson, Tinna Þórarinsdóttir og Sigrún Karlsdóttir
(Skýrsla VÍ 2018-016, 15 mb).

Ágrip

Dagana 1.–10. október 2015 varð mikið hlaup í Skaftá úr Eystri-Skaftárkatli í Vatnajökli. Talið er að það hafi náð um 3000 m3/s rennsli í hámarki. Í kjölfar hlaupsins var Veðurstofunni falið að meta hættu vegna Skaftárhlaupa. Í skýrslu þessari eru dregin saman meginatriði úr sex áfangaskýrslum (sjá hér fyrir neðan) sem unnar voru í tengslum við hættumatið. Áfangaskýrslurnar fjalla um: útbreiðslu og flóðhæð Skaftárhlaupsins haustið 2015; mat á setflutningi og sögulegt yfirlit; set í hlaupi haustið 2015; kvörðun straumfræðilíkans; hermun flóðasviðsmynda; og Skaftárkatla, sögu og þróun 1938–2018. Samantekt niðurstaðna er birt í þessari samantektarskýrslu í kaflanum „Skaftárhlaup í hnotskurn.“
Í skýrslunni er einnig samantekt á ensku.

Skaftárkatlar – saga og þróun 1938–2018
Magnús Tumi Guðmundsson, Eyjólfur Magnússon, Þórdís Högnadóttir, Finnur Pálsson og Cristian Rossi
(Skýrsla VÍ 2018-017, 6,1 mb).

Ágrip

Í skýrslunni er greint frá þróun Skaftárkatla síðustu átta áratugi. Þó svo heimildir séu um lítil hlaup aftur á 18. öld, kemur í ljós þegar gögn eru skoðuð að Eystri-Skaftárketill var tiltölulega lítill allt fram á 5. áratug 20. aldar, óx mjög fram til 1970 en breyttist lítið eftir það fram til 2010. Vestari-Skaftárketill var ekki til 1945, sést fyrst á loftmyndum árið 1960 en var um 1970 farinn að nálgast mjög núverandi stærð. Þróunin skýrir af hverju Skaftárhlaup voru lítil en nánast árviss á fyrri hluta 20. aldar. Þau áttu upptök undir Eystri-Skaftárkatli og stækkuðu mjög samfara vexti ketilsins um miðja öldina. Hlaupa úr vestari katlinum fór að gæta um 1970. Umtalsverðar breyt¬ingar urðu á Eystri-Skaftárkatli 2010–2015 þegar hann víkkaði til suðausturs, vesturs og norðurs. Leki, 1–2 m3/s, var undan honum á þessu tímabili, sennilega vegna víkkunar ketilsins út yfir svæði þar sem berggrunnur er mjög lekur. Afl jarðhitans óx úr fáum hundruðum megawatta 1940 upp í 1400–1600 MW 1970 og hefur haldist svipað síðan. Víkkun Eystri-Skaftárketils 2010–2015 eru ekki talin stafa af auknu jarðhitaafli heldur eigi hún skýringu í tilfærslu uppstreymissvæða jarðhitans undir katlinum. Erfitt er að segja til um þróun næstu ára en engar vísbendingar eru þó um að dragi úr jarðhita á svæðinu.
Í skýrslunni er einnig samantekt á ensku.

Útbreiðsla og flóðhæð Skaftárhlaupsins haustið 2015
Emmanuel Pagneux, Bogi B. Björnsson og Davíð Egilson
(Skýrsla VÍ 2018-004, 12 mb).

Ágrip

Í þessu riti er gerð grein fyrir flóðhæð og útbreiðslu Skaftárhlaupsins 2015 á nokkrum stöðum í farveginum. Staðir sem voru skoðaðar eru útföll hlaupvatns við jaðar Skaftárjökuls, svæði nærri rennslismælistað og helstu svæði þar sem Skaftárhlaup ógna mannvirkjum og ræktuðu eða grónu landi: Sveinstindur, Hólaskjól, Skaftárdalur, Eldvatn, Flögulón, Skál og Dyngjur. Verkefnið var unnið í mikilli upplausn og nákvæmni til þess að bera hlaupið 2015 saman við fyrri hlaup, afla gagna til þess að kvarða straumfræðilíkön af hlaupum í Skaftá og meta hættu af völdum Skaftárhlaupa í framtíðinni.

Útbreiðsla flóðsins var áætluð að miklu leyti með því að klasagreina birtutölu myndeininga út frá uppréttum myndum af flóðinu sem sýna hlaupið í hámarki eða ummerki um mestu flóðhæð. Á svæðum þar sem klasagreining tókst ekki nægilega vel var útbreiðsla flóðsins reiknuð út með samanburði á endurgerðum vatnshæðarfleti, sem byggður er á mældum flóðhæðum og landhæðum úr yfirborðslíkani; stuðst við ArcticDEM landlíkan og leysimælingar af þrífæti. Á svæðum þar sem hvorki klasagreining né vatnshæðarlíkan gáfu sannfærandi niðurstöður var útbreiðsla flóðsins hnituð handvirkt í mælikvarða > 1:1000 út frá túlkun á uppréttum ljósmyndum af flóðinu.

Mat á setflutningi með sögulegu yfirliti
Esther Hlíðar Jensen, Davíð Egilson, Emmanuel Pagneux, Bogi B. Björnsson, Snorri Zóphóníasson, Snorri Páll Snorrason, Ingibjörg Jónsdóttir, Ragnar H. Þrastarson, Oddur Sigurðsson og Matthew J. Roberts
(Skýrsla VÍ 2018-005, 5 mb).

Ágrip

Gerð er grein fyrir setflutningi Skaftár með sögulegu yfirliti og gerð samantekt á eldri rannsóknum um setútbreiðsla á hálendinu sunnan Skaftárjökuls og í Eldhrauni, allt fram til ársins 2015. Setútbreiðsla er rannsökuð með greiningu loftmynda, gervitunglamynda og ljósmynda. Einnig voru gerðir útreikningar á rúmmáli með samanburði á landlíkönum frá árunum 2003 og 2015. Setsöfnun á svæðinu sem keilan við Fögrufjöll þekur eru um 0,13 ± 0,01 milljón tonn á km² á ári. Flatarmálsaukningin á keilunni í Flögulóni yfir tímabilið 1955−2015 hefur farið úr 2,4 km² og upp í 3,7 km². Upphleðsluhraðinn er engan veginn samfelldur en tengist framhlaupum jökulsins og jökulhlaupum.Eldhraunið sem er tiltölulega ungt og gropið fyllist smám saman af sandi vegna framburðar Skaftár. Setgeirar sem sjást í hrauninu hafa farið stækkandi. Við Brest mælist þessi framrás rúmir þrír km og við Skálarál í átt að Tungulæk einnig.

Set í hlaupi haustið 2015
Esther Hlíðar Jensen, Davíð Egilson, Svava Björk Þorláksdóttir, Ingibjörg Jónsdóttir, Snorri Zóphóníasson, Matthías Á. Jónsson, Emmanuel Pagneux, Bogi B. Björnsson og Matthew J. Roberts
(Skýrsla VÍ 2018-006, 10 Mb).

Ágrip

Í þessu riti er fjallað um setflutning í jökulhlaupinu haustið 2015. Það var stærsta hlaup í Skaftá frá upphafi mælinga. Tilgangur verksins er að meta áhrif setflutnings í Skaftárhlaupum á farveg árinnar og setfyllingu í nærliggjandi hraunum. Verkinu var skipt í tvennt og er þessi skýrsla seinni hluti en fyrri hluti fjallar um setflutning Skaftár með sögulegu yfirliti. Viðfangsefni þessarar skýrslu er að leggja mat á: i) magn svifaurs sem mældist í hlaupinu 2015; ii) hvernig magni svifaurs í þessu hlaupi ber saman við eldri hlaup; iii) útbreiðslu á seti í hlaupinu samanborið við eldri hlaup og; iv) hvort hægt er að segja til um setmagn í næstu hlaupum.

Segja má með nokkurri vissu að framburður í framtíðarhlaupum getur orðið meiri en áður þó ekki væri nema vegna greiðara aðgengis að lausu efni í farvegi Skaftár. Þetta ferli sást vel í mælingunum við Ása-Eldvatn í október 2015, þar sem framburðartoppurinn kom á undan rennslistoppnum vegna þess að hlaupið náði í laust efni frá eldri hlaupum ofan við mælistaðinn. Framtíðarjökulhlaup munu því geta rofið setið frá hlaupinu 2015 sem einnig getur valdið vandamálum með setflutning í miklum vindi. Hlaupvatn í framtíðarhlaupum getur náð meiri útbreiðslu á yfirborði vegna setfyllingar í hrauninu frá fyrri hlaupum sem einnig hefur áhrif á grunnvatn.

Kvörðun straumfræðilíkans
Matthías Á. Jónsson, Tinna Þórarinsóttir, Tómas Jóhannesson, Emmanuel Pagneux, Bogi B. Björnsson, Davíð Egilson og Matthew J. Roberts
(Skýrsla VÍ 2018-007, 18 mb).

Ágrip

Skaftárhlaupið á haustmánuðum 2015 náði mesta rennsli og útbreiðslu frá upphafi mælinga. Í þessu riti er lýst hvernig straumfræðilíkanið GeoClaw var kvarðað með því að endurherma hlaupið 2015 svo unnt sé að herma sviðsmyndir enn stærri Skaftárhlaupa. Notast var við ArcticDEM landlíkan í 10 m upplausn, alla leið frá Skaftárbotnum við Vatnajökul niður til sjávar. Hermunin var kvörðuð með hliðsjón af vatnshæðar-, rennslis- og útbreiðslumælingum sem gerðar voru bæði eftir og á meðan hlaupinu stóð.
Líkt var eftir þekktri útbreiðslu auk hámarks vatnshæðar við vatnshæðarmæli Veðurstofu Íslands við Sveinstind, með bæði æstæðum (e. steady state) og tímaháðum útreikningum. Reikningar sýna að nota þarf Mannings stuðul 0,02 s/m1/3 í hermunum. Hámarksrennsli í hlaupinu er reiknað rúmlega 2800 m³/s við Sveinstind en í hámarki fór um 400 m³/s um hliðarfarvegi Skaftár við Lyngfellsgíga, sem ekki var mælt með vatnshæðarmæli.
Í láglendi sunnan Skaftárdals þarf að lækka hámarksrennsli um 600 m³/s til að líkja eftir þekktri útbreiðslu í Árkvíslum, Eldvatni austan við Ása og í Flögulóni. Lækkun hámarksrennslis er þörf vegna írennslis hlaupvatns niður hraun. Með lækkun hámarksrennslis ber líkanreiknaðri útbreiðslu vel saman við þekkta útbreiðslu við Sveinstind, í Eldvatni austan við Ása og í Flögulóni.

Hermun flóðasviðsmynda
Emmanuel Pagneux, Matthías Á. Jónsson, Tinna Þórarinsdóttir, Bogi B. Björnsson, Davíð Egilson og Matthew J. Roberts
(Skýrsla VÍ 2018-008, 11 mb).

Ágrip

Í þessu riti er gerð grein fyrir niðurstöðum mats í Skaftá á útbreiðslu einstakra líkanreiknaðra jökulhlaupa úr Skaftárkötlum. Hermdar voru sviðsmyndir sem nema 50% og 100% hækkun hámarksrennslis hlaupsins haustið 2015 við jaðar Skaftárjökuls. Líkanreikningarnir miða við að hlaupvatn allt kæmi fram í Skaftá, undan jökli við Skaftárbotna Vestari. Geoclaw straumfræðilíkan og ArcticDEM landlíkan voru notuð við hermun hlaupanna. Tölur um útbreiðslu, flóðadýpi, vatnshæðir, flóðahraða, tjónmættistuðul og staðsetningu straumfalds flóðasviðsmynda voru reiknaðar á 30 mínútna fresti og skrifaðar á reglulegu reiknineti með 10 m upplausn. Við lok líkanreikninga hverrar sviðsmyndar voru hæstu gildi úttaka vistuð fyrir hvern stakan reit innan svæðisins. Ferðatímar flóða, hámarksrennsli og uppsafnað rennsli voru reiknuð út á lykilstöðum. Gert var ráð fyrir írennsli í Eldhraunið í nágrenni Ásakvísla. Hins vegar var ekki unnt að herma útbreiðslu flóðvatns í hrauninu austan við Árkvíslar, þar sem flóðvatn hverfur ofan í hraunið. Sviðsmyndirnar sýna því ekki útbreiðslu hlaups sunnan megin við þjóðveginn, í Tungulæk og Grenlæk.