Fimbulisen: Hvor mye og hvordan smelter den?

Fimbulisen er en isbrem i det norske kravområdet Dronning Maud Land i Antarktis. I november 2009 og 2010 reiste en ekspedisjon til Antarktis for å studere massebalansen til Fimbulisen, samt smelting og sirkulasjon i havet på undersiden av den flytende isen. Vekselvirkning mellom havet og isen i Antarktis er viktige prosesser for forståelsen av det globale klima. Disse prosessene er imidlertid ikke forstått godt nok til at de er inkludert i klimamodeller som brukes til å forutsi klimaet i nær framtid. Forskningen i dette prosjektet er derfor av stor internasjonal interesse.

Kart over Antarktis

Figur 1. Kart over Antarktis med flytende isbremmer merket med lys grått. Fimbulisen er markert med rød ramme. Kart: Norsk Polarinstitutt

Antarktis består av en flere kilometer tykk innlandsis. Isen beveger seg mot havet som en tyktflytende væske, og i det isen når havet brer den seg videre som en flytende isbre som vi da kaller en isbrem. Ca. 10 % av Antarktis slik vi ser det på et kart, flyter på havet. På kartet over vises de flytende isbremmene i grått. Fimbulisen er en isbrem ved kysten av Dronning Maud Land. Posisjonen til Fimbulisen er merket med en rød firkant i kartet over, og et satellittbilde av Fimbulisen kan sees under.

Fimbul radarsat

Figur 2. Fimbulisen sett fra verdensrommet. De lyse områdene flyter på havet, og grunningslinjen er skillet mellom flytende is og is som ligger på fast grunn. Den store isstrømmen, Jutulstraumen, kan tydelig sees, og vi ser også flere øyer hvor isen ligger på grunn. De blå stjernene merker av stedene hvor vi har planer om å bore hull i isen og utplassere instrumenter gjennom hullene for å måle i havet under. De røde sirklene er posisjoner hvor vi skal beregne smelting på undersiden fra forskjellige observasjoner på isen. Foto: Jezek and RAMP Product Team, 2002

Målene for forskningsprosjektet

Snitt gjennom DML

Figur 3. Et snitt gjennom iskappen, isbremmen og havet langs kysten av Dronning Maud Land. Fargene i havet representerer temperatur og er basert på målinger utført fra det tyske forskningsskipet «Polarstern» i januar 2008. Figur: Ole Anders Nøst / Norsk Polarinstitutt

Det første målet for prosjektet er å besvare følgende spørsmål:

Øker eller minker ismassene på Fimbulisen?

For å besvare dette må vi se på kilder og sluk av is og sammenholde disse. Fimbulisen blir tilført is når det snør og ved isstrømmer som fører med seg is fra innlandsisen. Jutulstraumen, som er den største isstrømmen i Dronning Maud Land, strømmer ut på Fimbulisen, og den kan tydelig sees på satelittbildet over. Fimbulisen taper is ved kalving av brefronten og ved smelting mot havet på undersiden.

Smelting av is krever at det blir tilført varme, og smeltingen på undersiden av Fimbulisen blir drevet av havstrømmer som fører varmen inn under isen.

Det andre målet er:

Å forstå hvordan havet transporterer varme inn under Fimbulisen

Det er allerede laget teoretiske modeller for hvordan havet sirkulerer foran og under Fimbulisen, men det er store sprik i hvor mye smelting disse modellene forutsier. Jokeren er det varme dypvannet som finnes rett utenfor kontinentalsokkelen, som vist på figur 3. Figuren viser også at kyststrømmen ligger som en sperre mellom det varme dypvannet og isbremmen. Dette gjør at smeltingen er betydelig mindre enn den ville vært om det varme vannet hadde direkte kontakt med isen.

Arbeidet på isen

Å måle i havet på undersiden av Fimbulisen er en stor utfordring, da isen er flere hundre meter tykk. Vi skal bore gjennom isen med varmt vann. Gjennom hullene skal vi plassere ut instrumenter som måler temperatur, saltinnhold og strøm. Vi skal bore tre hull. Plasseringen til borehullene er vist på satellittbildet av Fimbulisen over og de er valgt ut i fra hvordan havbunnen ser ut på undersiden. Formen på havbunnen fant vi på den forrige ekspedisjonen til Fimbulisen i 2001. Gjennom å registrere ekko fra lyden av små eksplosjoner på isens overflate fant vi både istykkelse og dypet på havbunnen.

Vi måler også i havet foran Fimbulisen. Dette gjøres blant annet ved hjelp av elefantsel som får limt på et instrument på hodet. Dette instrumentet måler saltinnhold og temperatur i havet og sender dataene til oss ved hjelp av satelittoverføring. Selen har oppholdt seg foran Fimbulisen fra februar til november 2008 og har gitt oss verdifulle data som hjelper oss å forstå hva som skjer i havet foran Fimbulisen.

Vi skal også gjøre mye arbeid oppe på isen. Istykkelser og smelting kan bli målt direkte med radar. Hvor fort isen beveger seg måler man ved å sette ned staker i isen. Stakene får påmontert en GPS som forteller hvor fort de beveger seg. Hvor mye det snør på Fimbulisen får vi vite gjennom å bore, ta opp iskjerner og studere lagdelingen. Gjennom å sammenholde all informasjon kan vi finne ut om Fimbulisen minker eller øker i netto. Disse målingene, som vil lede til estimater av smeltingen på isens underside, vil hovedsakelig ble utført ved seks stasjoner spredt utover Fimbulisen som vist i sattellittbildet i figur 2.

Feltarbeidet på Fimbulisen vil bli utført over to sesonger. Den første sesongen er fra 1. november 2009 til 10. januar 2010 og den andre sesongen fra 1. november 2010 til 10. januar 2011. Det er viktig at vi vet været på Fimbulisen i denne perioden, og derfor blir det utplassert en værstasjon i løpet av den første feltsesongen. Denne værstasjonen vil kontinuerlig gi oss værdata fra Fimbulisen over satellitt.

Fimbulisenprosjektet og annen forskning i Antarktis

Isbremmer er linken mellom den store antarktiske innlandsisen og havet. Isbremmene er viktige for isens dynamikk, og samtidig er de viktige for havet. En isbrem demmer opp isstrømmene som kommer fra innlandsisen, og smelting av isbremmene tilfører havet ferskvann som spiller en viktig rolle for å forstå havstrømmene.

Fimbulisenprosjektet er en liten, men viktig del av stor internasjonal forskningaktivitet i Antarktis. Tidligere har hovedelen av forskning på isbremmer konsentrert seg om de stor isbremmene Ronne og Ross (merket Ronne Ice Shelf og Ross Ice Shelf på kartet over Antarktis). På slutten av 90-tallet kollapset deler av Larsen-isbremmen på den Antarktiske halvøya, og i 2009 kollapset Wilkins-isbremmen i Vest-Antarktis. I tillegg viser teoretiske beregninger at isbremmene langs Dronning Maud Land (Fimbulisen er en av disse) faktisk smelter vel så mye som de store isbremmene Filchner-Ronne og Ross. Alt dette har ført til betydelig større interesse for de små isbremmene. Forskning på isbremmer og vekselvirkningen mellom den antarktiske iskappen og havet er et tema som for tiden interesserer veldig mange klimaforskere. Vi vet for øyeblikket ikke nok til å inkludere disse prosessene i klimamodeller, men den store interessen for denne forskningen gjør at dette nok er rett rundt hjørnet.