Abstract
Svalbard, ei øygruppe i Arktis, vert påverka både av langtransportert og lokal forureining. I denne
oppgåva har konsentrasjonar av elementært karbon (EC) i snøen og effekten det har på albedo blitt
undersøkt. Eit overslag av den lokale EC-forureininga på snøen har for første gong blitt gjort. Dette
vart utført ved å ta snøprøver frå langs utgåande profilar frå Longyearbyen, Ny-Ålesund og Svea i
2008. Nokre av desse prøvene vart tatt i upåverka område. Desse prøvene vart smelta og filtrert på
UNIS. Sjølve EC-analysen blei gjort ved ITM i Stockholm. Sidan denne metoden både er dyr og tidkrevjande,
vart ein alternativ metode undersøkt. Snøstratigrafien vart undersøkt ved kvart målepunkt.
Dette kunne då bli samanlikna med vêrdata for å datere snølaga. Modellkøyringar av den kjemiske
transportmodellen Oslo CTM2 vart sett opp mot EC-prøvene tatt i snøen. Dei lokale EC-kjeldene på
Svalbard vart talfesta og samanlikna med det fjerntransporterte EC. Til slutt vart ein mogeleg relasjon
mellom EC-konsentrasjon og isotopparameteren delta18-O undersøkt.
Ein studie av Forsström et al. (manuskript innlevert) har funne EC-konsentrasjonen på Svalbard
til å vere 4.1 mikrog/l. Her vart EC-konsentrasjonen rundt Ny-Ålesund målt til å vere på linje med
bakgrunnsnivået (6.58 mikrog/l). Oslo CTM2-modellen gjev data som stemmer bra overeins med dette
og gav ein EC-konsentrasjon for vinteren 2007/08 på 5.35 mikrog/l. Svært høge EC-konsentrasjonar
vart observert rundt Longyearbyen og Svea. I desse områda var misfarga snø lett synleg på satellittbilete.
Område utsett for kolstøv frå kolhaugar var spesielt påverka. EC-konsentrasjonen rundt
Svalbard Lufthamn og sentrum av Longyearbyen var over 1000 mikrog/l. Longyearbyen og Svea skil seg
frå Ny-Ålesund grunna kolstøvet og storleiken på tettstadene. Prosessar i snøen vil generelt auke ECkonsentrasjonen
etter at snøen har lagt seg. Sublimering og smelting av snø kan doble den opphavlege
EC-konsentrasjonen.
Albedoreduksjonen i nysnø grunna bakgrunnsnivået av EC vart modellert til å vere 0.0011 på
Svalbard. Dette er basert på den direkte albedoeffekten av EC i snø, der sekundære effektar ikkje
er inkludert. Den lokale forureininga frå Longyearbyen tilsvarar 2.2% av langtransportforureininga,
mens Svea bidrar med 5.4%. Dette er konservative overslag, og større overslag vert indikert. I sum
er den lokale effekten 11.2% av den totale, men kan vere så stor som 20%. EC i snø har sekundære
klimaeffektar. Den viktigaste er at snømetamorfose og snøkornvekst går fortare med EC. Dessutan
vert EC-partiklane liggande att i snøen ved smelting, og med det vert EC oppkonsentrert, spesielt i
overflatelaget. På Longyearbreen auka EC konsentrasjonen i snøoverflatelaget med ein faktor 18 frå
april til august. Det reduserer albedoen med 0.08. Forureininga frå Svalbard er ubetydeleg sett for
heile Arktis under eitt, der mesteparten av Arktis er urørt natur.
EC har vore i fokus sidan det reduserer snøalbedo mykje meir effektivt enn støv. Likevel er
støvkonsentrasjonane mykje høgare enn EC-konsentrasjonane. Dette skuldast kraftige vindar, tørt
klima og lause sedimentære bergartar som gir naturleg lokalt svært store støvkjelder på Svalbard.
Albedoeffekten av støv i snø vart grovt rekna til å vere ein faktor 8 større enn det EC i snø gjev.
Svalbard, a remote archipelago in the Arctic, is affected by both long-range and local pollution. In this
thesis, the elemental carbon (EC) concentrations in the snow pack and its effect upon surface albedo
have been investigated. The impact of local EC sources for the snow pack have for the first time been
estimated. That was done by gathering snow samples from the snow pack along transects around
Longyearbyen, Ny-Ålesund, and Svea in 2008. Some of these samples were taken in pristine areas.
These samples were melted and filtered at UNIS. The final EC analysis was done at ITM in Stockholm.
Since this analysis is both expensive and time demanding, an alternative method was investigated.
Simple snow stratigraphy investigations were done in every snow pit. This was compared to weather
data in order to date the snow layers. Model runs from the Oslo CTM2 chemical transport model
were compared with the EC measurements. The local EC emissions in Svalbard were estimated and
compared to the long-range transported EC. Finally, a possible relation between EC concentration
and the isotope parameter delta18-O was investigated.
A study by Forsström et al. (Submitted) has found the average EC concentration on Svalbard to be
4.1 microg/l. Here, the EC concentration around Ny-Ålesund was found to be in line with the background
concentration (6.58 microg/l). The Oslo CTM2 model fits well with these result, and an EC concentration
of 5.35 microg/l was modeled for the winter 2007/08. Highly elevated EC concentrations were observed
around Longyearbyen and Svea. In those areas, darkened snow was clearly visible from satellite
images. Areas influenced by coal dust from open coal piles were the most affected. The EC concentration
around Svalbard Airport and the centre of Longyearbyen was above 1000 microg/l. Longyearbyen
and Svea differ from Ny-Ålesund due to available coal dust and the size of the settlements. Postdepositional
processes in the snow pack will, in general, increase the EC concentration. Sublimation
and melting of snow can double the initial EC concentration.
The albedo reduction in new snow from the background EC was modeled to be 0.011 on Svalbard.
This is based on the direct albedo effect of EC in snow, where secondary effects are not included. The
local pollution from Longyearbyen was estimated to have an albedo effect of 2.2% and from Svea of
5.4% relative to the long-range pollution. These estimates are at the low end of the scale, and some
higher estimates are given. In total, the local effect is conservatively set to 11.2% of the total, but may
be as large as 20% of the total effect. EC in snow has secondary climate effects. Most importantly,
snow metamorphism and snow grain growth are accelerated by the presence of EC. Further, the EC
particles are staying in the snow during melting, and the EC concentration is especially elevated in
the snow surface. On Longyearbreen, an increase by a factor of 18 was measured in the surface
snow from April to August. That reduces the albedo by about 0.08. The pollution from Svalbard is
insignificant compared to the vastness of the entire Arctic and its wilderness with few or no local EC
sources.
EC has been the focus since its impact on snow albedo for a specific contamination burden is much
higher than for dust. However, dust concentrations are generally much higher than EC concentrations.
Due to windy conditions, dry climate, and soft sedimentary rocks, the local non-anthropogenic
source of dust is very high in Svalbard. The albedo effect of dust in snow is found to be crudely a
factor 8 of the effect of EC in snow.