Ice Volume Budget of the Bárðarbunga Caldera following the Holuhraun Eruption

Abstract

The Holuhraun eruption of 2014-2015 was the largest volcanic eruption in Icelandin 230 years. During the eruption, the subglacial Bárðarbunga caldera collapsed,caused by the emptying of its magma chamber. The resultant deformation was mon-itored through a variety of geophysical techniques, revealing a ∼ 62 m deep surfacedepression in the ice. Such collapses are rare and seldom recorded instrumentally.However, the direct measurement of subglacial crustal deformation is challenging asit is largely obscured by overlying ice motion. To investigate post-eruptive behaviourin the period 2017-2022, interferometry and field techniques are used to calculatethe ice-volume balance of the caldera. The line-of-sight signal derived from one-dayinterferograms is resolved into the horizontal ice surface velocity. The ice volumeleaving the caldera is calculated using a series of flux gates. The volume budget ofthe study area indicates an overall ice volume loss of -0.35 ± 0.11 km3 unattributedto flux out of the caldera, changes in surface elevation or surface mass balance. Sinceprevious studies have identified signs of uplift in the caldera floor, this unaccountedfor volume is attributed to significant melting at the bed, requiring approximately680 ±220 MW of power is required to sustain sufficient melting. Of this, 210 ±100MW is attributed to the cauldron on the south-eastern rim, BB-03. These derivedpowers represent an underestimate of the geothermal power at the bed and theseresults do not exclude the potential for uplift of the caldera floor. A further 80MW would be required for 1m of uplift over the five year period. These results andother observations are considered in relation to previous estimates of Bárðarbunga’sgeothermal power.

Gosið í Holuhrauni var það stærsta á Íslandi í 230 ár. Á meðan gosinu stóð seig gólfBárðarbunguöskjunnar, vegna tæmingar kvikuhólfsins þar undir. Við lok gossinshafði myndast 62 m djúp lægð í jökulyfirborðið af þeim sökum. Slík öskjusig erusjaldgæf og fá dæmi um að slíkir atburðir hafi verið vaktaðir með mælingum meðsama hætti og í Holuhraunsgosinu. Vegna jöklulsins sem hylur öskjuna og hnígurog skríður undan eigin þunga er erfitt að gera beinar mælingar á hreyfingu jarðsko-rpunnar þar undir eftir gosið. Til að kanna hvað hefur gerst á tímabilinu 2017-2022var ísrúmmálsbússkapur öskjunnar rannsakaður út frá fjarkönnun og feltmælingum.Bylgjuvíxlmyndir sem gefa dagshreyfingu jökulsins í átt að gervitungli (Cosmos-Skymed) voru notaðar til að greina lárétta hreyfingu jökulyfirborðs og nýttar til aðskorða flæði jökulíss útúr öskjunni austanverðri. Greining á rúmmálsbússkap gefurtil kynna rúmmálstap upp á 0.35±0.11 km3 sem ekki er hægt að skýra þegar tekiðer tillit til ísflæðis út úr öskjunnni, yfirborðshæðabreytinga og yfirborðsafkomu. Þarsem aðrar rannsóknir hafa gefið til kynna að eldfjallið sé að þenjast út og öskjusigþví ólíklegt, er ályktað að þetta tap sé út af botnbráðnun vegna jarðhita upp á um680 ± 220 MW. Af því er um 210 MW ± 100 tengt katli BB-03 nærri suðausturbrún öskjunnar, en svæði sem katlar á vestur- og suðurbrún öskjunnar hafa áhrifá eru ekki meðtalin ofnangreindum gildum á rúmmálstapi og afli. Ef gólf öskjun-nar var að rísa 2017-2022, er heildarafl þess svæðis sem hér er rannsakað vanmetiðum 80 MW fyrir hvern 1 m af risi yfir þetta 5 ára tímabil. Þessar niðurstöðureru skoðaðar í samhengi við fyrri rannsóknir á jarðhita í Bárðarbungaöskjunni eftirHoluhraunsgosið.vi