Assessing the influence of relative sea level rise on carbon storage and sedimentation dynamics in an arctic salt marsh

Abstract

Basert på fremtidige prognoser, kan den høyeste prosjekterte havnivåstigningen, som er RCP8.5, nå ~6 mm/år innen 2100 (Simpson et al., 2015). Norge opplever fortsatt landheving på grunn av glasial isostasi, men i kystområdene er landhevingen lavere siden disse områdene hadde mindre isdekke, noe som igjen gjør at havnivåstigningen har større innvirkning på disse områdene i Norge (Framtidig havnivå langs Norskekysten, 2024). Denne oppgaven har som mål å fylle kunnskapshull om arktiske saltmyrer. Det primære målet med oppgaven er å se på hvilke prosesser som driver endringer i organisk materiale i sedimentene i arktiske saltmyrer, og hvordan disse endringene påvirker saltmyrene sin motstandsdyktighet på grunn av havnivåstigningen, samtidig som å se på hvordan havnivåstigningen vil påvirke karbonlagringen og sedimentasjonsrater i en liten arktisk saltmyr nær Kongsfjorden, Norge. Kjerner samlet fra Kongsfjorden saltmyr er analysert for δ13C, C/N, kornstørrelse, totalt organisk karbon (TOC), og glødetapsanalyse (LOI) for å se på sediment akkumuleringen og avsetningen av organisk materiale over tid. Sedimentkjernene illustrerer endringer, men de reflekterer ikke den havnivåstigningen vi opplever nå. Imidlertid indikerer de at saltmyren har gjennomgått en lignende forandring tidligere som den vi opplever med havnivåstigning nå. Med havnivåstigning forventes det en økning i akkumulering av organisk materiale. Sedimentasjons- og karbonakkumuleringsratene indikerer en lav akkumulerings rate, men tar ikke hensyn til andre faktorer som kan påvirke akkumuleringen av organisk materiale. I kjernene kan vi tydelig se høye verdier av organisk materiale i den øverste delen av kjernene, noe som indikerer gode forhold for akkumulering, sekvestrering og bevaring av organisk materiale. Sammen med δ13C, C/N, TOC, LOI, og kornstørrelse ser kjernene ut til å ha motstått endringer i miljø, forårsaket av enten havnivå, stormflo, endringer i tidevannsregimet og havis, noe som gjør dem verdifulle som motstandsdyktige kystøkosystem mot klimaendringer. De nåværende sedimentasjonsratene som er observert, er utilstrekkelige til å holde tritt med den nåværende havnivåstigningen, men med havnivåstigning vil vi også oppleve en økning i sedimentasjonsraten. Saltmyren viser dynamiske endringer på tidligere havnivåendringer gjennom økt sedimentasjon og akkumulering av organisk materiale, som er avgjørende for stabiliteten til saltmyr systemet. Disse funnene understreker viktigheten av å begrense klimaendringene og forvalte kystøkosystemer for å beskytte disse verdifulle habitatene.

Based on future projections, the highest projected RSLR, which follows RCP8.5, might reach ~6 mm/yr by 2100 (Simpson et al., 2015). Norway are still experiencing uplift due to GIA, however in coastal areas the rate of uplift are lower since these areas had less ice covering the area, which again causes the RSLR to have a greater impact on these areas in Norway (Framtidig havnivå langs Norskekysten, 2024). This thesis aims to fill in gaps in knowledge on arctic salt marshes. The primary aim of the thesis is to look at what processes drives shifts in organic matter within arctic salt marsh sediments, and how these changes affect the resilience of salt marshes due to RSLR, and to determine how the RSLR will impact the carbon storage and sedimentation rates of a small arctic salt marsh near Kongsfjorden, Norway. Cores collected from the Kongsfjorden salt marsh are analysed for δ13C, C/N, grain size, total organic carbon (TOC), and loss on ignition (LOI) to interpret sediment accumulation and organic matter deposition over time. The sediment cores illustrate changes, but it does not reflect the RSLR we are experiencing now. However, it does indicate that the salt marsh has been through a similar transition that we are experiencing now with RSLR in the past. With RSLR it is expected that we get an increase in the accumulation of organic matter. The sedimentation and CAR rates indicate a low rate of accumulation but does not take into account other factors that might influence the accumulation of organic matter. In the cores, we can clearly see high values of organic matter in the uppermost part of the cores, which indicate good conditions for organic matter accumulation, sequestration, and preservation. Alongside with the δ13C, C/N, TOC, LOI, and grain size the cores seems to have withstand changes in the environmental conditions, caused by either RSL, storm surges, changes in the tidal regime and sea-ice push, making them hold value as resilience to environmental changes. The current sedimentation rates observed are insufficient to keep pace with the current RSLR, however with RSLR we will also experience an increase in the sedimentation rate. The marsh shows dynamic responses to past sea level changes through increased sedimentation and organic matter accumulation, which are crucial for the stability of the marsh system. These findings highlight the importance of mitigating climate change and managing coastal ecosystems to protect these valuable habitats.