Havet omkring Svalbard og klimaendringer

Innlegg til Svalbardpostens julenummer 2005 fra Dorthe Klitgaard Kristensen, Tine Rasmussen, Nalan Koc og Marta Slubowska, Polarklima, NP.

”Det er vanskelig å spå – spesielt om fremtiden” (Robert Storm Petersen).

Ikke desto mindre er det nettopp det mange vitenskapsfolk forsøker seg på. En metode er å studere fortidens utvikling, for å få innblikk i hvordan fremtiden kan tenkes å se ut, og her tenker vi på fremtidens klimautvikling og naturen og økosystemenes respons på klimaendringer. Men hvorfor trenger vi å vite noe om fortidens klima? Jo, vi vil vite hva som styrer klimaet, vi vil forstå samspillet mellom havsirkulasjon og klima og prosessene bakom. Når vi har denne kunnskapen har vi bedre forutsetninger til å forutsi fremtidens klima spesielt i relasjon til en eventuell global oppvarming. I denne sammenheng har Svalbard, i det høyarktiske området, vist seg å være et nøkkelområde for forståelsen av fremtiden.

Der er en nøye sammenheng mellom vårt milde klima og sirkulasjonen i havet. I skoledagene har vi alle lært om Golfstrømmen og de milde vintrene i Nordvest-Europa og Norge. Denne sammenheng gjelder også for Svalbard. Til sammenligning har Øst-Grønland på samme breddegrad ytterst barske vinterforhold og minst 20 grader kaldere vintertemperaturer. Svalbard kan nok føles temmelig kald og barsk om vinteren, men det kunne vært enda verre! Det mildere klima skyldes det varmere atlantiske vann i Golfstrømmen, som strømmer nordover langs vestkysten av Norge og Svalbard, og holder både de ytre fjordområder og havet isfritt det meste av året. På Øst-Svalbard er situasjonen veldig annerledes – her er det ikke noe varmt atlantisk vann i overflaten, men kaldt polarvann og et omfattende isdekke dekker landområdene året rundt. Svalbard har derfor en kritisk beliggenhet fordi den siste gren av varmt vann fra Golfstrømmen stryker forbi øygruppen før det forsvinner under det polare vannet i Nordishavet.

Vi kan måle værforholdene og har gjort det de siste 150 år med stor nøyaktighet. De instrumentelle observasjonene går ikke lenger tilbake enn de siste ca. 150 år, og følgelig fanger observasjonene ikke ytterpunktene i naturlige klimasvingninger. Vi vet at klimaet vi har i dag er veldig forskjellig fra forholdene lengre tilbake i tiden. For 20 000 år siden var det istid– og en fæl én! Det meste av Skandinavia og Svalbard var dekket av innlandsis, presis som Grønland er det i dag. For å få en bedre forståelse av naturlige klimavariasjoner er det derfor viktig å studere fortidens klima. Derfor trengs lange måleserier - og gjerne flere tusen av år tilbake i tiden for å få kunnskap om utviklingen av klima- og værforhold.


Hvordan kan man ’måle’ noe som skjedde for tusenvis av år siden? Hvordan kan man bestemme isens utbredelse i fortida? Hvordan vet man at det også har vært perioder med mye varmere klima enn i dag? Jo, vi benytter oss av såkalte ’paleotermometere’. Til forskjell fra et riktig termometer så er paleotermometere indirekte målemetoder. Disse kan gi ganske nøyaktige målinger, og vi kan faktisk omregne data til absolutte temperaturer i prøvemateriale som er flere tusen år gammelt.

En slik indirekte målemetode vi bruker for å beregne fortidens havtemperatur er ved hjelp av mikrofossiler. En viktig gruppe av mikrofossiler er skall fra foraminiferer. Foraminiferer er små encellete dyr som lever i havoverflaten eller på havbunnen. De er svært følsomme for temperaturen i deres omgivelser. Mange av dem danner et kalkskall og når de dør, blir skallene begravd i sedimentene på havbunnen. Mange prøver fra havbunnen fra ulike breddegrader er studert for å kartlegge utbredelsen av de ulike levende artene som lever under forskjellige temperatur og økologiske forhold. Ved å kjenne til dagens sammenheng mellom arts utbredelse og temperatur kan vi bruke denne kunnskap til å tolke og beregne hvordan temperatur utviklingen har vært tilbake i tid.

På havbunnen ligger ofte flere hundre meter av lag med sediment. I prinsippet er de stablet som en bløtkake eller stabel med pannekaker med den yngste på toppen og eldste i bunnen av stabelen. Havbunnssedimentene kan tas prøver av i form av borekjerner. En flere meter lang havbunnskjerne kan representere mange lag av sedimentasjon og dermed mange tusen år med sedimentasjon. Under mikroskop kan vi telle innholdet av de ulike arter av dyr i prøvene som vi tar ut fra havbunnskjerner. Deretter kan vi sammenligne resultatet med dagens fordeling av arter og deres foretrukne temperaturområde. På denne måten finner vi ut hvordan temperaturen har variert tilbake i tid. Vi kan også måle forholdet mellom oksygenisotopene 18O og 16O som blir innebygget i skallen når foraminiferen vokser. Forholdet mellom de to isotopene gir oss et indirekte mål på temperaturen i havet den gang skallet ble dannet. Havets temperatur kan altså også beregnes ut ifra isotopforholdet i foraminiferens kalkskall.

Fordi Svalbard ligger i en kritisk posisjon i forhold til innstrømning av varmt vann (Golfstrømmen) til Polhavet vil ganske små endringer i strømningen av det varme vann gi store utslag i paleotermometeret. Økes mengden av polarvann blir klimaet kaldere. Økes derimot det atlantiske vann blir det varmere, og det varme vannet kan strømme langt inn i polhavet nær overflaten. Men hvordan har klimaet og det atlantiske vann oppført seg i fortiden omkring Svalbard? Forskerne har analysert havbunnskjerner fra Svalbard og resultatene er publisert i internasjonale tidsskrifter (se referanseboks). De gir den første pekepinn om klimaendringer rundt Svalbard de siste 11 000 år. Stipendiat Marta Slubowska på UNIS har undersøkt foraminiferer og deres isotopsammensetning i havbunnskjerner fra Hinlopen-renna og Bellsund. Resultatene hun har fått fra disse kjernene likner på hverandre. Her viser vi en smakebit på noen av resultatene fra havbunnskjernen tatt i Hinlopen-renna. Slubowskas resultater viser at for 11 000 år siden og frem til for 6000 år siden var havtemperaturen i det atlantiske vann som strømmer rundt Svalbard høyere enn i dag. Dette skyldes sannsynligvis mer innstrømning av varmt atlantisk vann til Svalbard og Polhavet. Deretter ble temperaturene gradvis kjøligere og nådde temperaturer som kan sammenlignes med de vi har i dag rundt Svalbard. Disse resultatene kan sammenlignes med studier foretatt på land som viser at breene var betydelig mindre enn i dag på Svalbard i perioden fra 10 000-6000 år, dvs i samme periode som havvannet var varmere. Breene begynte å vokse igjen for cirka 5000 år siden, kort tid etter at havtemperaturen begynte å avta.

Endringer i breene på land etterlater seg også spor i havbunnskjerner. Når breene når ut til fjordene, slik vi ser det i dag på Nordenskiöldbreen i Billefjorden, eller ut til havet, som Bråsvellbreen, dannes isfjell. Isfjellene inneholder sand og grus, som breen har skrapt av berggrunnen og som deretter er fastfrosset i isen. Når isfjellene smelter vil utsmeltet sand og grus falle ned på havbunnen, også kalt is-droppet materiale. Når vi finner is-droppet materiale i havbunnskjerner vet vi at fastlandsisen har nådd ut til kysten og det har vært isfjell i sjøen. Havbunnskjerner viser at mengden av is-droppet materiale har økt i Hinlopen-renna og i Bellsund de siste 4000 år. Dette stemmer overens med at breene har vokst på Svalbard gjennom de siste 5000 år.

Slubowskas data fra havnbunnskjerner viser, i tillegg til langtidsendringene, også indikasjoner på raske og kortvarige klimaendringer. Årsaken til både de raske og langtids klimaendringene er imidlertid ikke entydig klarlagt. Men det kan tenkes at de langsomme klimaendringer gjennom de siste 11 000 år kan være knyttet til endringer i mengde av solinnstråling, men også andre faktorer har blitt foreslått. Det er fremdeles mye vi ikke vet og forstår om klima og havsirkulasjonen og dens betydning for klimaendringer. Men forskerne fra Norsk Polarinstitutt, Universitetet i Tromsø og UNIS fortsetter studiene av klimaendringer omkring både langvarige (på en tusen års skala) og raske og kortvarige klimaendringer. Med prøvene som ble tatt sommer 2005 håper forskerne å komme et skritt videre i forståelsen av endringer i klima og havsirkulasjonen rundt Svalbard. De raske og kortvarige er spesielt viktige. De vil kunne gi oss et detaljert innblikk i naturlige klimaendringer som går utover de eksisterende instrumentielle observasjoner. Vi får dermed en unik mulighet til å sette dagens klimaendringer i et historisk perspektiv.