Seasonal Cycle of Sedimentation and Sediment characteristics in Subarctic Lake Kevojärvi
3.07 MB
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset20
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Northern Hemisphere high-latitude lakes are in the forefront of the global climate warming, subjected to the rapid changes in their water column and catchment. In favourable conditions, traces of these responses to climate forcing are preserved in lake sediments. However, the hydroclimatic signals in sedimentary archives cannot be utilized without further understanding of the depositional processes in the lake. In this study, near-bottom sediment trapping alongside hydrological monitoring was carried out between 2019 and 2023 to investigate seasonal sedimentation and the related sediment characteristics in subarctic Lake Kevojärvi, Finland. Sediment sampling was conducted in two depositional environments, basin and delta. Sediment geochemistry was determined by micro-X-ray fluorescence (μ-XRF) spectrometry. Seasonal sedimentation was controlled by detrital input associated with changes in transport energy. At the annual scale, sediment accumulation was dominated by the snowmelt-induced spring floods. In contrast, sedimentation was negligible under the winter ice cover. As a result, sample sufficiency was the main limiting factor in this study. According to the principal component analysis (PCA), spring sediments were representative of the lithogenic fraction, whereas summer and winter were accompanied by the redox-sensitive elements. Therefore, redox-related post-depositional processes were expected to contribute to the seasonal variability in sediment characteristics. Nevertheless, Mn/Fe ratio was not suitable for detecting changes in redox conditions in this lake. Overturn occurred twice a year oxygenating the bottom waters, while persistent stratification was followed by hypolimnetic anoxia in winter and summer. However, cool air temperatures weakened summer stratification, and when preceded by intense spring flood in summer 2020, water column remained unstratified. This may indicate a change from occasionally monomictic to strongly dimictic mixing regime in the warming future summers. Overall, the findings showed that the sedimentation and sediment characteristics reflected the seasonal changes occurring in the Lake Kevojärvi and its catchment. These enhance understanding of paleoenvironmental signals preserved in the lake’s annually laminated sediments. Monitoring is still ongoing in the Lake Kevojärvi basin, allowing documentation of responses to climate forcing in the future. Further analyses of grain size and organic matter are suggested.
Korkeiden leveysasteiden järvet pohjoisella pallonpuoliskolla ovat ilmaston globaalin lämpenemisen keskiössä, jossa niiden vesipatsaat ja valuma-alueet altistuvat nopeille muutoksille. Suotuisissa olosuhteissa vaste näihin ilmastollisiin muutoksiin tallentuu järvisedimentteihin. Sedimentteihin tallentuneita ilmastollisia signaaleja ei voida kuitenkaan hyödyntää tuntematta järven kerrostumisprosesseja. Tässä tutkimuksessa pohjasedimentti-keräimiä ja hydrologista monitorointia käytettiin subarktisen Kevojärven sedimenttien kerrostumisen ja koostumuksen vuodenaikaisvaihtelun havainnointiin vuosina 2019–2023. Sedimenttinäytteet kerättiin kahdesta kerrostumisympäristöstä, syvänteestä (basin) ja jokisuusta (delta). Sedimenttien geokemia määritettiin mikroröntgenfluoresenssispektrometrialla (μ-XRF). Kuljetusenergian muutoksiin kytkeytyvä järveen kulkeutuva rapautumisperäinen aines hallitsi sedimentaation vuodenaikaisvaihtelua. Vuositasolla sedimenttien kerrostumista dominoivat lumensulamisen aikaansaamat kevättulvat. Talvisin jääpeitteenalainen sedimentaatio oli lähes olematonta, minkä vuoksi näytteiden riittävyys oli tutkimuksen suurin rajoittava tekijä. Pääkomponenttianalyysin (PCA) perusteella kevätsedimentaatiossa korostuivat kiviainesperäiset alkuaineet, kun taas kesä ja talvi edustivat hapetus-pelkistysreaktioille herkkiä alkuaineita. Näin ollen hapettumiseen ja pelkistymiseen (redox) liittyvien kerrostumisen jälkeisten prosessien odotettiin vaikuttavan sedimenttien vuodenajoista riippuvaan koostumukseen. Mn/Fe suhde ei kuitenkaan sopinut redox-olosuhteiden muutosten havaitsemiseen tässä järvessä. Alusveden hapettava täyskierto tapahtui kahdesti vuodessa, kun taas hapettomat olosuhteet olivat seurausta pitkäkestoisesta kerrostuneisuudesta talvisin ja kesäisin. Matalat kesälämpötilat kuitenkin heikensivät lämpötilakerrostuneisuutta ja kun kesällä 2020 tällaisia olosuhteita edelsi intensiivinen kevättulva sitä ei muodostunut. Kesien lämmetessä tämä voi merkitä muutosta ajoittain monomiktisestä vahvasti dimiktiseen kerrostumiskiertoon. Kaiken kaikkiaan tulokset osoittivat, että sedimenttien kerrostuminen ja koostumus heijastelivat Kevojärvessä ja sen valuma-alueella tapahtuvia vuodenaikaisvaihteluita. Nämä tarkentavat järven vuosikerroksellisiin sedimentteihin tallentuneiden paleoympäristöä kuvaavien signaalien tulkintaa. Seurannan jatkuminen Kevojärven syvänteessä mahdollistaa järven ilmastollisen vasteen taltioinnin myös tulevaisuudessa. Raekoon ja orgaanisen aineksen tarkempia määrityksiä suositellaan.