Klimaindikator: havis

Omtrent 15 % av havområdene i verden er dekket av havis deler av året, hovedsakelig i polarområdene. Havisen har en betydelig rolle i det globale klimasystemet, og isen både påvirker og påvirkes av global oppvarming. Havis er en viktig klimaindikator, fordi den responderer på endringer i atmosfæren og i havet når klimaet forandrer seg. Stadig rekordlave forekomster av havis i nord forteller oss at kloden vår nærmer seg et klimavippepunkt. Havisen i Arktis smelter i akselererende fart, mye raskere enn hva klimamodellene har kunnet framskrive, mens havisutbredelsen i Antarktis er stabil eller svakt økende, med store regionale forskjeller.

Status og trender

Monthly September ice extent

Monthly September ice extent for 1979 to 2013 shows a decline of 13.7% per decade. Figur: National Snow and Ice Data Center

Arctic sea ice extent for September 2013

Arctic sea ice extent for September 2013 was 5.35 million square kilometers (2.07 million square miles). The magenta line shows the 1981 to 2010 median extent for that month. The black cross indicates the geographic North Pole. Figur: National Snow and Ice Data Center

none

Foto: IPPC 2013

Havisutbredelsen på den nordlige halvkule varierer med årstidene, og dekker normalt et areal på ca. 5–15 millioner km2, som tilsvarer 0,5–1,5 ganger Europas flateinnhold. Det totale isvolumet er beregnet til ca. 13 000 km3 på sommeren og 16 500 km3 på slutten av vinteren. Produksjonen av havis om vinteren oppveies hovedsakelig av sommeravsmelting, men også av at for eksempel Østgrønlandsstrømmen fører med seg ca. 2 000 til 3 000 km3 drivis ut av Polhavet i løpet av et år. Isens utstrekning er minst i september og størst i mars.

Det er ikke mulig å si noe nøyaktig om isens utbredelse før 1979, men det finnes beskrivelser av isens utbredelse blant annet i historiske kilder og på gamle kart. Havisen har vært døgnkontinuerlig overvåket av satellittmonterte instrumenter med passive mikrobølger siden 1978. Hvert bilde dekker omtrent 25–50 km, og presisjonen er dermed liten. Endringer i snødekke, vann på isen, saltinnhold og temperatur i isen kan dessuten føre til noe feiltolkninger av isens utstrekning.[1] De lange tidsseriene er likevel unike og robuste for analyser av langtidstrender og avvik fra «normalen», og flere forskjellige observasjonsserier sammenliknes og benyttes i analysene. Siden begynnelsen av 1990-tallet baseres analysene på SAR-data (Synthetic Aperture Radar Data), som gir mer detaljerte og nøyaktige iskart.

Havistykkelse har vært målt gjennom å bore hull i isen på faste stasjoner langs den arktiske kysten. Siden 1958 har det vært gjort sporadiske målinger med sonar, som måler isen fra undersiden ved hjelp av ubåt og fra 1990-tallet fra faste installasjoner. Fra 1993 har det vært satellittbasert radarmålinger, og fra 2003 satellittbasert lasermålinger.[1] På Norsk Polarinstitutt gjennomføres det også målinger av havistykkelse med «EM-bird», et instrument som er basert på elektromagnetisk induksjon. I tillegg brukes bøyer i isen som måler massebalanse over store geografiske områder, og sonarer er plassert på flere bøyerigger som måler ismassebalanse kontinuerlig på lang tidsskala. Dette bidrar til å validere resultater fra satelittmålinger og havismodeller.

Arktis

Havisen i Arktis har de senere årene minket betydelig både i utstrekning og i tykkelse. Den gjennomsnittlige havisutbredelsen i september for perioden 2001–2011 var 5,49 millioner km2, som er 22 % lavere enn 1979–2000 gjennomsnittet på 7,04 millioner km2. Isutbredelsen i september har minket kraftig de seneste år og nådde en rekordlav utbredelse i midten av september 2012 med et areal på 3,41 millioner km2. Trenden for det siste tiåret (2001–2011) er et tap på 191 000 km2 per år (som utgjør et tap på 27 % per tiår relativt til 1979–2000-gjennomsnittet).[1] Vinterutbredelsen av havis har ikke gått like mye tilbake, men også der er det en nedgang. For 2001–2011 var mars-gjennomsnittet på 15,04 millioner km2, som er 4,5 % under 1979–2000-gjennomsnittet på 15,75 millioner km2.[1] Da isen nådde sin maksimale utstrekning i midten av mars 2013 var det isdekte arealet på 15,13 millioner km2, den sjette laveste målingen siden satellittmålingene tok til. Den minste mars-utstrekningen var i 2011.

FNs klimapanels oppsummering av tilgjengelig kunnskap viser at utbredelsen av havisen har minket med mellom 3,5 og 4,1 % per tiår i perioden 1979 til 2012, mens havis som har overlevd minst én sommer har minket med 9,4–13,6 % per tiår i samme periode.[2] Endringene i havisutbredelsen skjer med stor sikkerhet raskere enn før, og de raskeste endringene skjer i sommer- og høstmånedene. Dokumentasjonen tyder også på at istykkelsen i Polhavet har blitt redusert med 1,3–2,3 meter i gjennomsnitt i perioden mellom 1980 og 2008. I enkelte områder i Arktis gjør disse endringene at perioden med isfrie forhold er økt med opptil 2 måneder. De panarktiske trendene observeres også i våre nære havområder, Barentshavet og Framstredet. Observasjonserien rapportert gjennom MOSJ viser tydelig negativ trend for isutbredelse gjennom overvåkingsperioden, og at det er store variasjoner i istykkelsen i Framstredet, men at både variasjon og tykkelse har avtatt de siste årene. 

Data fra iskjerner, årringer i trær og innsjøsedimenter viser at dagens utbredelse av havis i Arktis er mindre enn noen gang i løpet av de siste 1450 år.[3] I løpet av de siste 1450 år har det heller ikke forekommet større tap av havis enn den vi har sett siden begynnelsen av 1990-tallet. Studien viser også at isutbredelsen nådde et maksimum i 1912, i sluttfasen av «Den lille istid». Denne rekonstruksjonsstudien viser også at det ikke finnes noen entydig sammenheng mellom den historiske isutbredelsen og atmosfærisk temperatur, men at havisutbredelsen er et resultat av komplekst samvirke mellom atmosfærisk sirkulasjon og havstrømmer, slik vi også ser i dagens situasjon.

Havisminimum har hvert år siden 2007 vært betydelig mindre enn det klimamodellene kunne forutsi, i størrelsesorden to ganger standardavvik under 1979–2000 gjennomsnittlig havisutbredelse.[4] Modellene har altså ikke vært i stand til å vise den raske smeltingen. Minimumutbredelsen av havis etter 2007 er hvert år lavere enn noen sinne før 2007. Den lave havisutbredelsen har også holdt seg gjennom oktober, når isen vanligvis legger seg og utbredelsen øker. I tillegg til minimum sommerutbredelse, var også havisutbredelsen rekordlav i januar 2011. Hudson Bay frøs ikke helt igjen før i midten av januar, som er omtrent en måned senere enn normalt. Da var fortsatt Labradorhavet stort sett isfritt. Liten havisutbredelse i september følger av lite is på starten av sommersesongen. Den rekordlave havisutbredelsen i september 2012 var i samme størrelsesorden som FNs klimapanel i 2007 anslo vi først ville se i 2070.[5] SWIPA[1] justerte disse framskrivningene til å kunne inntreffe i 2040.[1] Klimamodellene må fortsatt forbedres for å kunne beskrive de observerte endringene og dermed framskrive utviklingen med større sikkerhet. Polhavet ventes med dagens klimamodeller å bli nesten isfritt om sommeren i løpet av dette århundret, og sannsynligvis allerede i løpet av de neste 30–40 årene.[1]

Havisen i Arktis er nå preget av yngre is, mye førsteårsis og mindre flerårsis. De siste årene viser en sterk nedadgående trend for den eldste flerårsisen (eldre enn 5 år). Særlig har det vært stort tap i arktisk Canada[1], og mesteparten av denne eldste isen er nå borte. Somrene 2008 og 2009 var mindre ekstreme enn 2007 med hensyn til istap, og vintrene 2009/10 og 2010/11 bød på lite transport av is ut av Polbassenget. Disse årene økte derfor mengden yngre flerårsis (2–3 år).[1] Dette viser hvordan årsvariasjoner også påvirker issituasjonen, på toppen av den nedadgående langtidstrenden. Arktis vil sannsynligvis bli mer og mer dominert av førsteårsis.[1] Flerårsisen vil antakelig forsvinne raskt i «porsjoner», heller enn gradvis.

Havområdene rundt Svalbard og Barentshavet karakteriseres av sesongavhengig havis som smelter om sommeren (førsteårsis). I fjordene dannes fastis. I områdene nordøst for Svalbard kan en del is overleve sommeren og danner da ettårsis, og eventuelt flerårsis dersom den overlever flere somre. Noe flerårsis kan drive inn i Barentshavet. De senere år har det vært lite is rundt Jan Mayen, men drivis forekommer tidvis. Isforholdene i dette området er karakterisert av en stor mellomårlig variasjon, men hovedutviklingen for havisdekke gjennom måleperioden har vært en klar negativ trend. I Framstredet karakteriseres havisen av drivis fra Polhavet som fraktes med Østgrønlandsstrømmen og sørover langs østkysten av Grønland. En del av drivisen er eldre flerårsis som kan være flere meter tykk og hard etter å ha blitt pakket og skrudd over tid. Hastigheten på isdriften i Polhavet har økt, hovedsakelig som følge av mindre tetthet av is og tynnere is. Overvåking presentert i MOSJ tyder på at det har skjedd et stort tap av flerårsis i Framstredet siden 2005, etter en relativt stabil periode gjennom 1990-tallet.

Smeltingen av havisen i Arktis skyldes en kombinasjon av global oppvarming og selvforsterkende mekanismer som øker smeltehastigheten jo mindre og tynnere is det blir. Dette kommer i tillegg til naturlig variasjon i havisen på forskjellige tidsskalaer.

Antarctic sea ice extent for September 2013

Antarctic sea ice extent for September 2013 was 19.77 million square kilometers (7.63 million square miles). The magenta line shows the 1981 to 2010 median extent for that month. The black cross indicates the geographic South Pole. Figur: National Snow and Ice Data Center

Antarktis

Havisutbredelsen i Antarktis er stabil eller svakt økende med store regionale forskjeller. Utbredelsen i Antarktis var rekordhøy i 2013, sammenliknet med hele perioden man har satellittmålinger fra. I Antarktis viser satellittdataene at den gjennomsnittlige isutbredelsen har økt noe (1,2–1,8 % per tiår mellom 1979 og 2012) i området som helhet, men at det er store regionale forskjeller.[2] I området rundt Antarktishalvhøya minker havisutbredelsen. I Bellingshausenhavet har havisen trukket seg tilbake omtrent 5,3 % reduksjon i isdekke per tiår de senere årene[6], nært knyttet til temperaturøkningen over Antarktishalvøya. Vest på Antarktishalvøya har issesongen minket med nesten 90 dager, og flerårsisen har forsvunnet. Disse endringene skjer stadig raskere.[7]  Utviklingen i havisen i sør kan knyttes til isens bevegelsesmønstre, og vinddrevet endring i isdynamikk som den dominerende faktor. Det er også foreslått at ferskvann fra smeltende innlandsis spiller inn.[8]

Framtidsscenarier

none

De fleste klimamodeller framskriver nesten isfrie somre i Polhavet i løpet av dette århundret, noen allerede i 2040. Presisjonsnivået i modellene for havis er fortsatt utilstrekkelig, og modellene har ikke klart å forutsi den raske smeltingen av havis siden 2005.

Tilgjengelig kunnskap tilsier at det er rimelig å anta at havisen i Antarktis etter hvert vil minke i utbredelse og tynnes.[2]

 

 

Sentrale havisprosesser

Mengden av og egenskapene til snø på havis, forekomsten av sot og smeltedammer på isen er faktorer som påvirker isens albedo. Mye av dagens forskning fokuserer på å kvantifisere disse faktorenes bidrag til avsmeltingen i Arktis. Det samme gjelder skyenes rolle i den globale oppvarmingen, og hvordan mindre havis i Arktis vil påvirke skydannelse. Resultatet av forskningen vil gjøre klimamodellene mer robuste og presise, noe som er svært viktig for framskriving av havisutviklingen.

Konsekvenser

En del av prosessene knyttet til mindre og tynnere is i Arktis har selvforsterkende karakter (såkalte tilbakekoblingsmekanismer), med konsekvenser for andre deler av klimasystemet. Et eksempel er albedo tilbakekoblingsmekanisme, hvor oppvarming forårsaker smelting av havis. Det blir da et mindre areal av havet som reflekterer solenergi, og dette gir en selvforsterkende effekt ved at mer varme holdes tilbake i klimasystemet. Denne tilbakekoblingen gir en ytterligere smelting og reduksjon av havisdekket. Det globale klimasystemet styres av energibalansen i havet og atmosfæren, og i disse prosessene spiller havisen en betydelig klimarolle.

Global havsirkulasjon og global atmosfærisk sirkulasjon drives av krefter som søker temperaturbalanse mellom polene og ekvator, hvor varmeutveksling mellom havet og atmosfæren er en viktig faktor. Siden havisen flyter, danner den et lokk på havet og utgjør dermed en barriere mellom atmosfæren og havet, og har stor innflytelse på varmeutvekslingen. Om vinteren er lufta i polarområdene veldig kald, og havet relativt sett mye varmere. Havisen danner et isolerende lag mellom havet og atmosfæren, som hindrer varmen fra havet i å nå atmosfæren. Omtrent halvparten av den varmeutvekslingen som foregår i Polhavet skjer gjennom åpninger i isen, i råker eller polynyaer. Når havisen tynnes og minker, vil mer varme fra havet slippe gjennom isolasjonen og dermed varme atmosfæren. Isen smelter både ovenfra i kontakt med varmere luft, og fra undersiden i kontakt med varmere vann.

I, på og under havisen er det egne isavhengige økosystemer. Disse økosystemene, og alle artene som er en del av issamfunnene, vil påvirkes i en eller annen grad når havisen i Arktis nå minker. Noen stedegne arktiske arter vil sannsynligvis utryddes dersom den negative trenden i havisen fortsetter.[1] Sørligere arter vil utvide sine leveområder nordover og kan fortrenge og utkonkurrere arktiske arter. Les mer om de isavhengige økosystemene og klimaendringer. Samtidig åpner isfrie områder for ressursutnyttelse og transport der isen tidligere var en barriere, og utgjør både muligheter og risikoer som verdenssamfunnet raskt må ta stilling til.

Referanser

  1. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), 2012. Arctic Climate Issues 2011: Changes in Arctic Snow, Water, Ice and Permafrost. Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA) 2011 Overview Report.
  2. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 2013. Fifth assessment report contribution.
  3. Christophe Kinnard et al. 2011. Reconstructed changes in Arctic sea ice over the past 1,450 years. Nature 479, 509–512. DOI:10.1038/nature10581
  4. James E. Overland et al. 2011. Warm Arctic—cold continents: climate impacts of the newly open Arctic Sea. Polar Research (30): 15787. DOI:10.3402/polar.v30i0.15787
  5. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 2007. Fourth assessment report contribution.
  6. Nalan Koç et.al. 2009. Melting snow and ice: a call for action. Centre for Ice, Climate and Ecosystems, Norwegian Polar Institute. ISBN 978-82-7666-264-1
  7. Oscar Schofield et.al. 2011. How Do Polar Marine Ecosystems Respond to Rapid Climate Change?. Science (328) 5985. 1520–1523. DOI: 10.1126/science.1185779
  8. A.J. Turner et al. 2013. Antarctic climate change and the environment: an update. Polar Record. DOI:10.1017/S0032247413000296.