Forskning på isbreer

Is, miljø og klima

Is spiller en viktig rolle i den globale miljøsyklusen. Kunnskap om forandringene i tykkelsen av isen er viktige for å forstå mer om klimaendringene i Arktis og Antarktis.

En isbres massebalanse er i likhet med en bankkonto resultatet av innskudd og uttak. Innskuddet, eller akkumulasjonen til en bre eller innlandsis, kommer i form av snø. Hvis all is i Antarktis skulle smelte, vil det tilsvare en økning av havnivået på jorda med 65 meter. Det er derfor av stor interesse å kjenne til endringene i isens volum. En viktig del av glasiologisk forskning er derfor å studere endringer i akkumulasjonen, siden det vil kunne få følger for hele massebalansen i Antarktis. Massebalanse er et samlet klimasignal, primært påvirket av vinternedbør og sommertemperatur.

En oppvarming av klima i polarområdene vil mest sannsynlig føre til økt nedbør, og dermed kan snøfall og snødekke, for isbreenes del altså akkumulasjon, komme til å spille en stadig viktigere rolle. Massebalansen i isbreene blant annet på Svalbard og Grønland er spesielt interessant, fordi smelting i tillegg til havnivåøkning også påvirker livet, saltinnholdet og temperaturen i havet, kanskje til og med havstrømmene.

Isbreer i verdens høytliggende fjellområder er sensitive for klimaendringer. Effektene av global oppvarming som smelter breer og tiner permafrost er godt synlige i mange av verdens fjellrike områder. Endringer i disse breene får store sosiale og økonomiske virkninger på livet til menneskene i de berørte områdene. Vannforsyning, vannkraft og turisme er eksempler på noe av det som berøres når isbreene smelter.

Breene på Svalbard krymper

Rundt 60 prosent av Svalbards areal er dekket av isbreer. Norsk Polarinstitutt har målt massebalansen i utvalgte breer på Svalbard så langt tilbake som til 1967 og 1968. Dette er blant de lengste sammenhengende høyarktiske tidsserier som er gjort på isbreer.

Et viktig motivasjon for å måle massebalanse er å beregne hvor mye Svalbards smeltende isbreer bidrar til havnivåstigning. Gjennomsnittlig global havnivåøkning er i dag ca. 3 mm per år. Omtrent halvparten av økningen skyldes smelting av «mindre» isbreer, det vil si alle isbreer utenom Grønland og Antarktis, men det er fortsatt relativt store feilmarginer på disse estimatene. Det er derfor viktig å kvantifisere bidragene til havnivåøkningen fra de forskjellige isdekkede områdene på jorda. Svalbard står for et ikke ubetydelig bidrag ettersom ca. 10 prosent av det isdekkede området i Arktis (utenom Grønland) ligger der.

Sammenlignet med Svalbard-isbreenes maksimumsposisjoner i 1920-årene har frontene trukket seg tilbake. Noen breer som tidligere kalvet i havet er nå langt inne på tørt land. Siden 2001 har breenes netto massebalanse i all hovedsak vært negativ; de smelter mer om sommeren enn de «feiter seg opp» på snø og is om vinteren, og tendensen har akselerert, særlig i de vestlige delene av Svalbard.

Isbreene på Svalbard smelter relativt raskt på grunn av øygruppens plassering i en relativt varm del av Arktis, og den stadig hurtigere avsmeltingen skyldes at sommertemperaturene i Arktis øker. Denne trenden er helt i samsvar både med isbreer ellers i verden og utviklingen i Arktis som helhet.

Vokser eller minker Antarktis-isen?

Antarktis er så å si en ørken fordi det er svært lite nedbør her. På isplatået snør det ikke mer enn noen få centimeter i året.

Men den snøen som faller, presses sammen og danner is som beveger seg mot kystområdene. Ved havet begynner isen å flyte på vannet og danner en isbrem, som Fimbulisen nord for den norske forskningsstasjonen Troll. Ytterst mot havet kalver isbremmen, idet store eller mindre isfjell brekker av. Det er observert en økning av ishastigheten i breene på den antarktiske halvøya, og flere isbremmer har brukket de siste ti år. Isbremmene har en demmende effekt på innlandsisen, og forskerne mistenker at om de forsvinner, kan store deler av den landfaste innlandsisen påvirkes.

Kalving er den viktigste mekanismen for fjerning av is i Antarktis’ massebalanse. Nest viktigst er smeltingen under isbremmene.

Et dypfryst klimaarkiv

Innlandsisene i Antarktis og på Grønland inneholder mengder av frossen informasjon om tidligere tiders klima. Den snøen som en gang falt her, gir oss viktig informasjon om hvordan klimaet var i tidligere tider.

Vi kan få tilgang til dette arkivet ved å bore iskjerner så dypt som 3000 meter i Antarktis. I iskjernene kan vi se hvordan temperaturer har variert og istider kommet og gått gjennom flere hundretusen år tilbake i tid. Disse opplysningene gir oss perspektiver på vår egen tid. I de små luftboblene som ligger i isen ser vi hvordan atmosfærens sammensetning varierer i takt med temperaturen for 700 000 år siden. I iskjernene fra Antarktis finner vi blant annet ut at konsentrasjonen av drivhusgasser (blant annet CO₂) i jordens atmosfære er mye høyere nå enn hva de har vært tidligere.

60 prosent av Svalbards landareal er dekket av isbreer, men de er ikke like enkle å bruke som klimaarkiv. Det store problemet med breene på Svalbard er at smeltingen i sommerhalvåret er så stor at en del informasjon forsvinner når smeltevannet renner ned i isen. Men om vi velger å studere isen på de høyeste isbreene der smeltninga er mindre, så viser det seg at også Svalbards breer er verdifulle klimaarkiv.

Våre iskjerner fra Svalbard dekker de siste 1000 årene.

Datering av kjerner fra isbreene

Som med alle typer av klimaarkiv er datering viktig. Det finnes mange ulike metoder å datere iskjerner på og i de fleste tilfeller bruker man flere metoder parallelt. Horisonter av historiske hendelser er viktig i denne sammenheng. Radioaktive horisonter i snøen etter kjernevåpensprengninger, som de i Sibir mellom 1954 og 1974, har ført til store konsentrasjoner av den radioaktive isotopen av cesium (¹³⁷Cs) i isen på Svalbard. Den høyeste konsentrasjonen av radioaktive isotoper fra kjernefysiske sprengninger ble målt i perioden 1962–1963. Målinger i forbindelse med Tsjernobyl-ulykken i 1986 kan også brukes for å datere snøen flere steder på Svalbard, men sporene er ikke like tydelig som fra de sibirske kjernevåpensprengningene.

Kjente vulkanutbrudd er en annen relevant dateringsmetode. I alle våre iskjerner fra isen på Svalbard er det islandske utbruddet i Laki i 1783 tydelig i form av høye sulfathalter, men vi har også enkelte vulkanske fragment i isen.

Hvordan hentes informasjon ut fra iskjernene?

Iskjerner er et fantastisk arkiv når det gjelder å rekonstruere klimahistorie. Iskjernene kan fortelle mye mer enn for eksempel den relativt korte serien med moderne målinger av lufttemperaturen på Svalbard, som startet i 1911.

De 1000 år lange tidsseriene med klimainformasjon fra Svalbard strekker seg tilbake til slutten av vikingtida da klimaet var mildt – det var jo faktisk en av grunnene til at vikingene kunne reise omkring i de nordlige områdene med båt.

Det ser ut som om varme somrer lik dem vi har opplevd den siste tiårsperioden ikke har forekommet på Lomonosovofonna siden 1200-tallet. Det var også en periode med noe høyere temperaturer omkring 1750. Da var det blant annet mye hvalfangst i havet nord for Nordaustlandet, men i den øvrige perioden domineres iskjernene av den generelt kalde perioden som går under navnet «Den lille istid».

Resultatet fra iskjerner stemmer bra overens med trenden i temperatur som viser at de seneste årene er de varmeste som er registrert på Svalbard siden man begynte å måle temperaturen med moderne instrumenter i 1911.

Forurensing og utslipp av miljøgifter

Svalbard ligger i et område midt i havet der de varme havstrømmene fra Atlanteren møter det kalde arktiske vannet, noe som gjør øygruppa unik og særlig sårbar for forandringer. Svalbard er også spesielt utsatt for forurensninger på grunn av sin beliggenhet i den atmosfæriske sirkulasjonen, særlig i vinterhalvåret.

Fram til for ca. 150 år siden hadde ikke vi mennesker satt mange avtrykk i de frosne arkivene, men på midten av 1800-tallet kommer tydelige spor av den industrielle revolusjonen i form av økende utslipp, senere kommer kjernevåpensprengninger, økende bruk av bil og utslipp av miljøgifter. De store forandringene ser ut til å ha skjedd etter 1950-årene, med en markant økning av sulfater, nitrater og organiske miljøgifter som stammer fra blant annet forbrenning av fossiler, brensel og utslipp fra kjøretøy. En stor del av det vi ser på Svalbard de siste 50 år kan også være lokal forurensning ettersom både gruvedriften og befolkningen har økt markant i omfang og antall etter 1950.

Iskjernene gir oss også mulighet til å studere hvordan konsentrasjonene av ulike typer av miljøgifter som PCB, DDT og bromerte flammehemmere varierer over tid. Det er positivt å se at restriksjoner på og forbud mot anvendelse av mange kjemikalier har gitt resultater i form av mindre utslipp, dette gjelder spesielt PCB og DDT. Dessverre finner vi nå høye konsentrasjoner av en del andre og nye miljøgifter i den øverste snøen, noe som tyder på økende anvendelse og rask transport av miljøgifter til Svalbard fra de industrialiserte områdene i Europa og Asia.

Hva gjemmer seg under isen?

Som en del av den glasiologiske forskningen er radardata svært viktig. Med radar kan man se strukturene i snøen og isen. Radar gir også informasjon om bunntopografien og bunnforholdet under den flere kilometer tykke isen.

Vann er lett å kjenne igjen i radardata, og på mange steder under Antarktisisen, der istykkelsen er mellom 2000 og 4000 meter, er det blitt funnet innsjøer. Disse har fått stor oppmerksomhet da man tror at det kan finnes ulike former for liv i dem. For tiden jobber forskerne med å utvikle en pålitelig boreteknikk som ikke vil forurense innsjøene for å kunne bore seg ned og undersøke hva som måtte finnes der.

Presisjonsovervåking fra rommet

Vinteren 2010 skjøt den europeiske romorganisasjonen European Space Agency (ESA) opp den mest avanserte issatellitten som noensinne har vært i drift. CryoSat-2 er spesialbygd for å overvåke endringer i massebalansen av isbreer og tykkelsen av havis.

Norske forskere og miljøforvaltning har store forventninger til dataene fra CryoSat-2. Satellitten vil skaffe data som er viktige i forståelsen av det globale klimaet. Instrumentene om bord kan måle tykkelsen av havis og landis med en nøyaktighet på én centimeter.

Global Land Ice Measurements from Space (GLIMS) er et eget prosjekt som skal overvåke verdens isbreer, først og fremst ved hjelp av satellittbaserte optiske instrumenter. Norsk Polarinstitutt er en av mer enn 60 institusjoner verden over som deltar i GLIMS-samarbeidet. Gjennom GLIMS kan Norsk Polarinstitutt tilby en digital database for Svalbard, basert på observasjoner og data fra 1936 og fram til i dag.