Måling av drivhusgasser i Arktis

Vi er med på N-ICE2015-toktet for å studere kjemien til drivhusgasser i sjøvannet, havisen og atmosfæren. Vi er særlig interessert i vertikale utvekslinger (fluks) av viktige drivhusgasser, som karbondioksid (CO2), metan (CH4) og bromoform (CHBr3), gjennom havis og snø.

Person sitter på huk ved et mellomstort hull i snøen og holder på med å ta en luftprøve.

Daiki tar en luftprøve. Den skal til metan- og bromoform-analyse, som kan si noe om hvordan disse utveksles fra havisen.   Foto: Anna Silyakova / Norsk Polarinstitutt

Iskjerneseksjon i plastpose.

Iskjerneseksjoner legges i lufttette poser, og luften trekkes ut. Vi vil at iskjerneseksjonen skal smelte i et vakuum, slik at prøvene ikke forurenses av luft fra omgivelsene. Foto: Anna Silyakova / Norsk Polarinstitutt

Person sitter delvis oppi et mellomstort hull i snøen, og er i ferd med å ta en saltlake-prøve ved hjelp av en sprøyte og en slange.

Anna driver med isfiske ... nei vent, hun tar en saltlake-prøve ved hjelp av en sprøyte og en slange. Foto: Daiki Nomura / Norsk Polarinstitutt

En av våre hovedoppgaver er å samle sjøvannprøver fra CTD-kastene som utføres to ganger i uka. Disse vannprøvene vil senere analyseres på land for å avgjøre konsentrasjonen av oppløste gasser, noe som gir informasjon om distribusjonen til karbondioksid, metan og bromoform i vannsøylen under isen, ned til 1000 meters dyp.

Vi samler også iskjerner fra forskjellige steder rundt på isflaket, som varierer i tykkelse fra 40 cm til 3,6 meter. Iskjernene kuttes opp i 10 cm store biter, og smeltes ved romtemperatur over et par dager. Deretter analyseres smeltevannet. De ferdige analysene gir oss et bilde av den vertikale distribusjonen av gasser gjennom hele havisen. Det tas også prøver fra smeltet snø og sørpe oppå havisen for å se hvordan konsentrasjonene der skiller seg fra de i havisen.

I tillegg samler vi saltlake, en høykonsentrert oppløsning av flere kjemiske elementer, inkludert gassene vi er interesserte i. Saltholdigheten til saltlaken på isflaket vårt er på mer enn 100 psu – mye høyere enn konsentrasjonen for sjøvann, som er 35 psu.

I atmosfæren måler vi utvekslingen av karbondioksid og metan (fra/til snø- og havisoverflater). Vi bruker to forskjellige teknikker. Den ene teknikken kalles virvel-kovarians. Denne metoden gir utvekslingen i et område på 500 meter rundt virvel-kovarians-masten, hvor gassanalyseverktøyene er montert.

Den andre teknikken involverer såkalte flukskamre. Flukskamre ser ut som store kasseroller, og settes på hodet over is og snø. Hvis avgassing fra isoverflaten finner sted, vil de aktuelle gassene (f.eks. metan/karbondioksid/bromoform) over litt tid akkumuleres i kammeret. Gassutvekslingen fastslås via konsentrasjonsendringer for gassene i kammeret. For å avsløre endringer i konsentrasjon over tid, tar vi prøver av gassen i kammeret hvert 10. minutt i totalt 30 minutter.

Til alt dette arbeidet trengs det en kjemilab i miniatyrversjon, og den drar vi med oss til hver prøvetaking. Dette lille laboratoriet består av noen bokser med det vi trenger av flasker, sprøyter, rør, kjemikalier, pipetter, og selvsagt; sterile labhansker.

Satellittbilde av den Arktiske isen, med Lances driftlinje per 17. mars 2015.

Satellittbilde fra 17. mars 2015. Foto: RADARSAT-2 © MacDonald, Dettwiler and Associates