Potential physical and societal impacts of glacial lake outburst floods in Hjelledalen, Stryn, Norway

Abstract

Global oppvarming skaper store endringer i karakteristikken av isbreer i verden og i Norge. Tilbaketrekningen til mange av Norges breer har økt dannelsen av glasiale sjøer. Bredemte sjøer skapes når isbreer eller morener blokkerer muligheten for at vannet kan drenere. Dersom de bredemte sjøene plutselig slipper ut vannet i de glasial sjøene, kalles dette for glacial lake outburst flood (GLOF) eller Jøkuhlaup. GLOFs har potensiale til å bli skape farlige hendelser og skape flom på mennesker, bygninger og infrastruktur nedenfor de bredemte sjøene. Tystigbreen i Stryn kommune, har to bredemte sjøer. Disse bredemte sjøene har blitt plutselig tømt flere ganger de siste tiårene. Hittil har det ikke ført til flom eller skade på bygninger eller infrastruktur. Selv om det ikke har vært flommer som følge av GLOF på Tystigbreen så kan det fremdeles skje i fremtiden. Denne masteroppgaven har som mål å undersøke hvor skadelig en GLOF kan potensielt være på de nedstrøms områdene i Videdalen, Sunndalen og Hjelledalen. Det blir undersøkt hvilke konsekvenser flere GLOF scenarioer kommer til å få. Studien vil diskutere og stille spørsmål ved hvor godt forberedt de nedstrømselvene; Videdøla, Sunndøla og Hjelledøla til å ta imot de vannmengdene som befinner seg i de bredemte sjøene. Metoden som skal brukes til å undersøke de ulike scenarioene er ved bruk HEC-RAS, et verktøy som brukes til å modellere vann i bekke- og elveløp. Resultatene av undersøkelsen viser at det er stor fare for flom dersom de bredemte sjøene utløser en GLOF der de bredemte sjøene tømmes hurtig. Modellene viser at både to timers GLOF hendelser, og GLOF med varighet på åtte timer vil gi signifikant økning i vannmengden i elveløpene. Store flater spesielt i Hjelledalen vil ta stor skade ved det verste scenarioet, som er to timers GLOF. Dette gjelder både fra Lagune 1 som drenerer til Videdøla og Lagune 2 som drenerer til Sunndøla. Modellene viser at infrastruktur, bygninger, jordbruksområder, og potensielt menneskeliv kan gå tapt dersom en stor GLOF finner sted. Fremtidige utsikter er uklare, og det er uvisst om de scenarioene som er modellert i denne oppgaven noen gang vil finne sted. Det er derimot viktig å vite hvordan et potensielt ødeleggende GLOF scenario kan se ut, og hvordan det vil påvirke områdene nedstrøms.

Global warming is causing changes in the glacier environments all around the world. As well as in many other mountainous regions, the retreat of glaciers in Norway has promoted the formation of glacial lakes that often become hazardous and cause floods in downstream valleys. This happens in case glacial lakes get dammed by glaciers or moraines and suddenly release water through events that are called glacial lake outburst floods (GLOFs) or jøkullaups. Tystigbreen in the Stryn municipality in western Norway has four glacial lakes. Of these four, two lakes are known to have suddenly drain on multiple occasions in the last decades. Although documented GLOFs in this area have not been on a scale that could have caused floods or harm in the valleys downstream, the behavior and hazardous activity of the two glacial lakes may well change in the future, with the glacier thinning and retreating at an unprecedented rate. This thesis aims to investigate the potential of GLOFs from Tystigbreen to create floods in the downstream valleys, Videdalen, Sunndalen and Hjelledalen. Here I investigate a range of potential scenarios for GLOF speed and geography, estimating the consequences they will have on the downstream valleys and communities. This study discusses whether the downstream rivers can accommodate large future GLOFs without overspilling and flooding settlements and infrastructure. The means to investigate the impacts of GLOFs on valleys is through hydrological simulations with HEC-RAS, a software used to model the flow of water in creeks and rivers. The results of these investigations show that there is a big potential for floods in the valleys connected to the glacial lake drainage paths, if glacial lakes drain rapidly. GLOFs with a duration of eight hours and especially two hours have a potential to significantly increase water levels in rivers and flood large areas in the main valley, Hjelledalen. In addition, rapid drainage of both glacial lakes will cause large floods in the upper valleys - Videdøla and Sunndøla in the worst-case scenarios. My model simulations show that infrastructure, buildings and agricultural land will be heavily damaged as a result of such GLOFs. Future projections for GLOFs are still uncertain due to limitations in our understanding of their mechanisms. It is therefore unknown to which extent the scenarios modeled in this thesis are to occur. However, it is important to understand how future damaging GLOF scenarios might look like and how to prepare valleys downstream for such events.