Del

Klima 4-2012

Virvler øker smeltingen

Virvler eller ikke virvler, det er spørsmålet for smelting av Fimbulisen i Antarktis.

Av Lars H. Smedsrud, M Biuw, V Tverberg, Christian Lydersen, Q Zhou, Tore Hattermann, Kit M. Kovacs og Ole A Nøst

Fimbulisen er en flytende del av innlandsisen i Dronning Maud Land i Antarktis. Fimbulisen er en isbrem – det vil si innlandsis som flyter på havet. Isbremmen dekker et område like stort som Nordland fylke, den ligger innenfor det området Norge har som «krav» i Antarktis og hvert år forsynes den norske basen Troll i Antarktis med varer via en havn på isbremmen (Figur 1).
 
I Antarktis er 10 prosent av kysten isbremmer, og det er bare fem andre isbremmer som er større enn Fimbulisen. Hva som skjer med innlandsisen i Antarktis i framtida, er helt avgjørende for utviklingen av havnivået globalt. Dagens klimamodeller representerer ikke isbremmer på en realistisk måte, men arbeidet med å inkludere dem er i full gang. Isbremmene er viktige fordi de styrer hvor raskt innlandsisen beveger seg mot havet, men fordi de flyter bidrar ikke smelting av isbremmene direkte til endringer i havnivået. Fimbulisen er viktig fordi en vesentlig del av smeltingen i Antarktis skjer her og fordi isbremmen befinner seg så nær det varme havet utenfor.
 
Forskere innenfor prosjektet «Fimbulisen – topp til tå» jobber med å forstå vekselvirkningen mellom den antarktiske innlandsisen, atmosfæren og havet. Prosjektet er et unikt samarbeid mellom oseanografer, glasiologer og biologer, og siste del av feltarbeidet i prosjektet ble avsluttet i januar 2012.
I dette nye publiserte arbeidet er 2351 profiler av temperatur og saltinnhold fra havområdet nord for Fimbulisen analysert. Disse målingene er samlet inn av elefantsel (Mirounga leonina) som ble fanget inn på Bouvetøya og fikk pålimt et instrument på hodet. Instrumentet måler temperatur og saltholdighet i vannsøylen selen dykker gjennom og sender deretter målingene via satellitt når selen er i overflaten for å puste. Takket være disse målingene har vi nå en god dekning på hydrografien langs hele kysten av Dronning Maud Land fra mars til oktober. Slike målinger fra vinteren i Antarktis er svært sjeldne, og har gitt en unik innsikt i prosessene langs kysten her. Det meste av havområdet i Figur 1 er dekket med observasjoner fra selene.
 
Målingene fra selene viser variasjoner av salt og temperatur gjennom året. Basert på disse målingene har vi laget en modell som beskriver utvekslingen av vannmasser i kystsonen. Én av hovedkonklusjonene fra denne modellen er at det er en kraftig vinddrevet transport av relativt ferskt overflatevann inn mot Fimbulisen. Denne vinddrevne transporten er hovedårsaken til at vannet langs kysten er såpass ferskt, noe man tidligere antok skyldes smelting av isbremmene.
Vi har i tillegg benyttet temperaturmålinger fra et hull vi boret med varmt vann i selve Fimbulisen i januar 2009 (Stasjon M2, Figur 1). Det varmeste vannet under Fimbulisen er omtrent minus 1,6 grader celsius (Figur 2a). Selv om dette synes kaldt, er det omtrent én grad over smeltepunktet ved dette dypet, og når vannet kommer i kontakt med isen vil det føre til noe smelting. Smeltingen vil likevel være begrenset, og dette er altså forklaringen på at bidraget av ferskvann til vannet langs kysten er så lavt. Men hva er det som gjør at vann driver inn under Fimbulisen i det hele tatt? Det er her virvlene kommer inn i bildet.
 
Bare 30–40 kilometer nord for Fimbulisen, og på dyp mellom 600–800 meter, er det vann med temperatur på cirka én grad celsius. Dersom dette vannet kommer i kontakt med isen, vil det føre til en svært effektiv smelting. Grunnen til at dette varme dypvannet ikke kommer i kontakt med isbremmen er de før omtalte ferske vannmassene langs kysten. Nede i havet på 400–800 meters dyp er det således en front mellom kaldt og ferskt vann på sørsiden, og varmere saltere vann på nordsiden. Langs denne fronten dannes det virvler, i større eller mindre grad. Er virvlene kraftige, vil mer varmt dypvann blandes inn under isbremmen.
 
For å forstå dynamikken i disse virvlene, hvordan de oppstår og hvor effektivt de blander varmt og kaldt vann, har vi brukt en numerisk modell med ganske høy oppløsning horisontalt.
Resultatene viser at svakere vind fra øst «slipper opp» det kalde overflatevannet foran Fimbulisen (Figur 2), og varmere vann kommer inn langs bunnen. Våre resultater er helt i overensstemmelse med beregninger gjort i 1953 av en av Norges første og mest kjente oseangrafer Harald Ulrik Sverdrup. Ved bruk av matematiske beregninger fant han at jo sterkere østavinden blåser nord for Fimbulisen, desto dypere ned dyttes den kalde kyststrømmen (Figur 2 b) som går fra øst mot vest langs Dronning Maud Land. I dag tror vi at Fimbulisen smelter mindre enn én meter per år i gjennomsnitt, men bedre beregninger med realistisk topografi og observerte vinder er under bearbeidelse. Fronten mellom kaldt kystnært vann og det varmere og saltere dypvannet utenfor finnes langs hele kysten rundt Antarktis. Våre resultater som viser at det er virvlene som bringer varmt vann inn mot isbremmene, bør derfor ikke bare gjelde for Fimbulisen, men også for de andre isbremmene i Antarktis.
 
Virvlene på 400–800 meters dyp langs kontinentalskråningen i Antarktis bringer altså inn en begrenset mengde varmt vann mot de flytende isbremmene. Det er disse virvlene som faktisk styrer transporten av varmt vann mot isen, og derfor også bestemmer hvor effektiv smeltingen av isen er. Skal vi kunne beregne hvor mye av isen i Antarktis som vil smelte i framtiden, er det derfor viktig å forstå disse virvlene, både hvor store de er, hvor effektivt de blander vannmassene og i hvilken grad de oppstår overalt eller mest på spesielle steder.
 
Denne artikkelen oppsummerer resultater fra artikkelen «Eddy overturning of the Antarctic Slope Front controls glacial melting in the Eastern Weddell Sea» (Nøst et al 2011) som nylig ble publisert i tidsskriftet Journal of Geophysical Research. Artikkelen er den første av flere artikler i prosjektet «Fimbulisen – topp til tå» www.fimbul.npolar.no)
 
Referanser:
Nøst, O.A., M. Biuw, V. Tverberg, C. Lydersen, T. Hattermann, Q. Zhou, L.H. Smedsrud, and K. Kovacs (2011) Eddy overturning of the Antarctic Slope Front controls glacial melting in the eastern Weddell Sea Journal of Geophysical Research, Volume 116, C11014.
Smedsrud, L. H., A. Jenkins, D.M. Holland, and O.A. Nøst (2006), Modeling ocean processes below Fimbulisen, Antarctica, J. Geophys. Res., 111, C01007.
Sverdrup, H. U. (1953), The currents off the coast of Queen Maud Land, Nor. Geol. Tidsskr., 14, 239–249. 
 

Sist oppdatert: 06.09.2012

Figur 1: Kart over Fimbulisen og omkringliggende områder. Ruten som ble fulgt fra den norske Troll-basen under feltarbeidet i prosjektet i desember 2008 til januar 2009 er vist i rødt. Den blå pilen viser hvor den største strømmen av innlandsis (Jutulstraumen) går. Tre hull ble boret med varmt vann i Fimbulisen (M1, M2 og M3).)
Figur 1: Kart over Fimbulisen og omkringliggende områder. Ruten som ble fulgt fra den norske Troll-basen under feltarbeidet i prosjektet i desember 2008 til januar 2009 er vist i rødt. Den blå pilen viser hvor den største strømmen av innlandsis (Jutulstraumen) går. Tre hull ble boret med varmt vann i Fimbulisen (M1, M2 og M3).)
Figur 2: Figuren viser temperatur under Fimbulisen beregnet med en numerisk modell. a) Observert temperatur profil fra stasjon M2 (svart linje) er sammenlignet med modell resultat hvor vind på 3,6, og 9 m/s er brukt. b) viser et vertikalt snitt med snitt med Fimbulisen i lyseblått, og fjellgrunn i grå farge fra kjøringen med 6 m/s vind.
Figur 2: Figuren viser temperatur under Fimbulisen beregnet med en numerisk modell. a) Observert temperatur profil fra stasjon M2 (svart linje) er sammenlignet med modell resultat hvor vind på 3,6, og 9 m/s er brukt. b) viser et vertikalt snitt med snitt med Fimbulisen i lyseblått, og fjellgrunn i grå farge fra kjøringen med 6 m/s vind.
CICERO
CICERO Senter for klimaforskning Pb. 1129 Blindern, 0318 Oslo
Besøksadresse: Gaustadalléen 21, 0349 OSLO
Ansvarlig redaktør:
Christian Bjørnæs
Nettredaktør:
Eilif Ursin Reed
Tlf:
22 85 87 50
E-post:
post@cicero.oslo.no