Undersjøiske kaskader av kaldt, tungt vann fra de nordiske hav fyller bunnen av Nordatlanteren. Dette vannet er den nedre delen av den såkalte omveltningssirkulasjonen i de nordiske hav som bidrar til et mildt klima i Nordvest-Europa: Varmt, salt vann opprinnelig fra Golfstrømmen strømmer nordover i overflaten og kjøles ned før det returnerer sørover i dypet gjennom gap i en undersjøisk rygg som strekker seg fra Grønland til Skottland. Ryggen danner en barriere for dype havstrømmer mellom de nordiske hav og Nordatlanteren. Mens det lenge har vært kjent hvor mye kaldt, tungt vann som flommer over ryggen, har det vært uvisst hvor nøyaktig dette vannet blir dannet og hvordan det strømmer mot ryggen. For å kunne predikere hvordan havsirkulasjonen og klimaet endrer seg i framtiden, må vi forstå omveltningen i de nordiske hav.

UiBs pressemelding

Av Jan Mangerud, professor emeritus ved Bjerknessenteret og Institutt for geovitenskap ved Universitetet i Bergen

Da istidens bre, som hadde dekket hele Norge, smeltet bort, kom det plutselig en uventet kald periode som vi kaller yngre dryas. Den startet brått med en klimaforverring for 12 800 år siden og sluttet like drastisk for 11 600 år siden, da klimaet på noen tiår ble nesten like varmt som i dag.

Slik vi kjenner drivkreftene for istidene, så skulle denne klimaforverringen ikke ha hendt. Den var forresten ikke global, den sydlige halvkule ble varmere. I en ny artikkel beskriver jeg noe av forskningshistorien for yngre dryas, blant annet hvordan den ble oppdaget i Danmark i 1901.

Kuldeperioden er oppkalt etter den vakre fjellblomsten reinrose, som på latin heter Dryas octopetala. Enda viktigere er det at jeg i artikkelen viser at yngre dryas sannsynligvis er del av det klimaforskere kaller en Dansgaard-Oeschger hendelse. Det er flere hypoteser for hvorfor vi fikk kuldeperioden yngre dryas, men hvis jeg har rett, så må de fleste, også de mest aksepterte, forkastes.

Referanse

Mangerud, J.  2020:  The discovery of the Younger Dryas, and comments on the current meaning and usage of the term. Boreas, Vol.  00, pp.  1– 5. https://doi.org/10.1111/bor.12481. ISSN 0300‐9483.

Av Atle Nesje, professor i geologi ved Bjerknessenteret og Institutt for geovitenskap ved Universitetet i Bergen.

Under arkeologiske undersøkingar ved Langfonne, ei isfonn som ligg på Kvitingskjølen i Jotunheimen, er det gjort funn av 68 piler som har vore nytta til reinsdyrjakt i tidlegare tider. Dei eldste pilene er daterte til å vere om lag 6000 år gamle. 

Langfonne ligg i Kvitingskjølen-massivet i den nordaustlege delen av Jotunheimen. Fonna ligg mellom 1740 og 2030 meter over havet, i eit område med permafrost i bakken, som for det meste er dekka blokkrik bunnmorene. Storleiken av desse fonnene er hovudsakleg styrt av vinternedbør i form av snø, sommartemperatur og mengda vindtransportert snø i vinterhalvåret.

Tregrensa i området er i dag rundt 1000 meter over havet, og vegetasjonen rundt fonna er dominert av mose, lav, gras og urter. På midten av 1700-talet, under fonna si største utbreiing under den vesle istida, dekka isfonna eit areal på om lag 2,5 kvadratkilometer. I dag er Langfonna delt i tre delar, og fonna og ein lavfri sone rundt fonna utgjer eit areal på om lag 0,8 kvadratkilometer. 

Det arkeologiske feltarbeidet på Langfonne starta etter at den lokale fjellmannen Reidar Marstein hausten 2006 fann ein skinnsko som nyleg hadde smelta ut av fonna. Skoen vart datert til å vere cirka 3300 år gamal. Dei varme somrane i 2014 og 2016 førte til utsmelting av ei stor mengde gjenstandar knytt til reinsdyrjakt, særleg piler, i tillegg til bein, gevir og kranium etter reinsdyr. Vi i forskargruppa som har vore involvert i undersøkingane ved Langfonne, publiserte nyleg funna i ein artikkel i tidsskriftet The Holocene. 

Isbrearkeologi eller isfonnarkeologi er eit relativt nytt forskingsfelt innan arkeologifaget. Klimaendringane rundt om i verda dei siste tiåra har ført til at brear og isfonner har minka og resultert i at gjenstandar har smelta ut av iskapper og isfonner, spesielt i Alpane, Asia, arktisk Canada og i Noreg. Jotunheimen er det mest funnrike av alle områda som har vore undersøkte så langt.

På grunn av at dei høgastliggande isfonnene der det er gjort funn av arkeologiske gjenstandar ligg i område med permafrost, er fonnene frosne fast til underlaget. Dette gjer at gjenstandar som hamnar inne i isen ikkje vert øydelagde, slik som dei hadde blitt i ein temperert bre som glir på underlaget. Georadarundersøkingar på nokre av dei undersøkte isfonnene syner at isen inne i desse fonnene kan bli noko deformert og utsett for langsam indre rørsle, men utan at gjenstandane inne i, eller under isen, vert øydelagde.

Etter at desse gjenstandane har smelta ut av fonnene, byrjar dei å gå i oppløysing etter få år. Det er derfor viktig at desse unike gjenstandande vert registrerte, samla inn, daterte og konserverte før dei vert øydelagde. Slike isfonner og områda rundt er dermed både eit arkeologisk og eit klimatisk arkiv. 

Varmt Atlantisk vann fraktes fra subtropene i sør til Arktis i nord med de store havstrømmene. Endringer i det Atlantiske vannets temperatur og strømstyrke påvirker havområdene utenfor norskekysten. Både marine økosystemer langs kysten og sjøis i Barentshavet er spesielt sensitive for endringer i havtemperaturen. Avhandlingen tar for seg variabilitet i Norskehavet og Barentshavet sitt varmeinnhold, og knytter dette til variabilitet i det Atlantiske vannets egenskaper samt varmeutveksling med atmosfæren.

UiBs pressemelding

Varmetransporten fra Atlanterhavet og inn i de nordiske hav har vært sju prosent høyere etter 2001 enn den var på 1990-tallet. Det viser en studie publisert i tidsskriftet Nature Climate Change i dag. 

I de senere år har temperaturen i Polhavet og i de nordiske hav steget, samtidig som sjøisdekket har minket. Den observerte økningen i varmetransport er stor nok til å kunne forklare det meste av disse endringene.

Forskerne bak studien har satt opp et detaljert regnskap for alle strømmer inn og ut av Polhavet og de nærmeste havområdene fra 1993 til 2016. Resultatene viser en markant økning i transporten av varme inn i de nordiske hav mellom 1998 og 2002.

– At vanntemperaturen økte, var ikke så uventet. Men et så stort sprang på noen få år overrasket oss, sier Kjetil Våge ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen.

Våge er en av forskerne bak studien, ledet av hans tidligere kollega Takamasa Tsubouchi, som nå jobber ved Japans meteorologiske institutt. 

Årsaken til økningen i varmetransport skyldes både at mer vann har strømmet inn sørfra og at vannet er blitt varmere. 

Volumregnskapet må gå opp

Sjøvannet følger én hovedrute inn i Polhavet. Ruten går gjennom de nordiske hav, der varmt Atlanterhavsvann fra Golfstrømmen fortsetter nordover på begge sider av Island. I tillegg strømmer kaldere vann nordover langs vestkysten av Grønland og fra Stillehavet inn gjennom Beringstredet, men disse havstrømmene er svakere og frakter mindre varme.

Ut igjen er det to hovedveier. Vannet strømmer sørover i dypet på begge sider av Island og nær overflaten på begge sider av Grønland. Hver av disse strømmene har flere greiner. 

Nå har forskerne for første gang tallfestet hvor mye varme havstrømmene frakter inn og ut av de nordlige havområdene, definert som Polhavet, de nordiske hav og havområdet mellom Nord-Amerika og Grønland.

Inn i og ut av området må det strømme like mye vann. I perioder da det har manglet observasjoner for en strøm, har forskerne derfor kunnet bruke observasjoner av de andre greinene og andre tidsperioder til å beregne hvor mye vann denne strømmen har ført. Alle måledata har en viss usikkerhet, som også kan tallfestes. Innenfor dette spennet kunne de justere hver strøm slik at det totale strømregnskapet gikk i null. 

Varmeoverskuddet har økt

Varmeregnskapet går aldri opp. Overskuddsvarme fra tropene fordeles mot polene både gjennom havet og atmosfæren. Derfor er det naturlig at det strømmer mer varme inn i de nordlige havområdene enn ut av dem. Men de siste årene har overskuddet økt. 

Mellom 1998 og 2002 steg varmetransporten inn i de nordlige havområdene brått, og siden da har den holdt seg på et nivå som ligger sju prosent høyere enn på 1990-tallet. Overskuddet er stort nok til å forklare oppvarmingen av havet og har trolig også bidratt til å redusere sjøisdekket. 

Varmere vann og sterkere strøm bidro like mye til økningen i varmetransport. Hvor mye vann som strømmer inn, er imidlertid vanskeligere å beregne enn vannets temperatur, som måles direkte. Derfor er temperaturbidraget sikrere. 

Helt sikkert er det uansett at strømmen fra Atlanterhavet og inn i de nordiske hav ikke ble redusert i løpet av måleperioden. Den kan ha økt.

Ingen tegn til svekkelse av omveltningssirkulasjonen

Det meste av vannet som fraktes nordover fra Golfstrømmen, avkjøles, synker og returnerer sørover i dypet. Denne nedsynkningen er kritisk for å opprettholde omveltningssirkulasjonen i Nord-Atlanteren, som Golfstrømmen er en del av. 

Nedsynkningen foregår i tre hovedområder: Labradorhavet, Irmingerhavet og de nordiske hav. Historisk sett har Labradorhavet vært sett på som et hovedområde, men de siste årene har fokus falt på de nordiske hav. 

Klimamodeller indikerer at omveltningen vil bli redusert med 10–30 prosent innen utløpet av århundret hvis den globale oppvarmingen fortsetter. Det har vært diskutert om den sørlige delen av systemet, som vi forbinder med Golfstrømmen, allerede er redusert.

– Vi ser ingen tegn til noen svekkelse i nord, sier Kjetil Våge. – Resultatene våre tilsier at strømmen inn i de nordiske hav er robust. Utstrømningen sørover i dypet har heller ikke blitt svakere. 

Han påpeker at man foreløpig ikke kjenner koblingen mellom den sørlige og den nordlige delen av omveltningssirkulasjonen godt nok til å si noe om hvordan dette vil utvikle seg. 

– Mye spiller inn. Jeg vil ikke gjette, sier han.

Referanser

Tsubouchi, T., Våge, K., Hansen, B. et al. Increased ocean heat transport into the Nordic Seas and Arctic Ocean over the period 1993–2016. Nat. Clim. Chang.(2020). https://doi.org/10.1038/s41558-020-00941-3

Østerhus, S. et al. (2019): Arctic Mediterranean exchanges: a consistent volume budget and trends in transports from two decades of observations. Ocean Sci., 15, 379–399, 2019

I sin avhandling utvikler og anvender Stephan en ny og avansert observasjonsstrategi for å få en helhetlig forståelse av de relevante prosessene i det atmosfæriske grenselaget, den laveste delen av atmosfæren. Denne strategien er basert på en unik kombinasjon av klassiske målemetoder, basert på meteorologiske master og bakkebasert fjernmåling, med forskjellige modellfly eller droner, utstyrt med meteorologiske sensorer. Avhandlingen viser det store potensialet for bruk av meteorologiske droner i forskningsfeltet, men analyserer også begrensninger og utfordringene som er viktig å forstå for å redusere måleusikkerheten og for å bruke dem mest effektivt. Målestrategien ble brukt i to feltkampanjer over sjøis i Østersjøen ved den Finske øya Hailuoto for å studere turbulens i det veldig stabile grenselaget. De omfattende og internasjonalt enestående datasettene fra disse kampanjene er unike pga den høye oppløsningen i rom og tid. Basert på disse demonstrerer Stephan potensialet av denne metoden og studerer en rekke forskjellige grenselagsfenomen på et til nå uoppnåelig detaljnivå. Dataene ble også brukt for å validere direkte målinger av turbulens fra et nytt avansert atmosfærisk modellfly. I tillegg tester Stephan gyldigheten av en teori som gjør det mulig å estimere turbulens over hele det atmosfæriske grenselaget, basert på målinger av vertikale profiler fra droner. En tredje målekampanje i Colorado, USA, med deltakere fra mer en tjue forskjellige forskingsinstituter, ga i tillegg muligheten for en stor sammenligningsstudie av mer enn 20 forskjellige meteorologiske droner med sine måleinstrumenter. Denne studien gir dyp innsikt i kvaliteten av dronebaserte atmosferiske målinger, og formulerer anbefalinger for integrasjon av meteorologiske sensorer i droner. Sammen med erfaringen fra de andre to kampanjene, danner det grunnlaget for utviklingen av avanserte databehandlingsmetoder for å kombinere dronedata med data fra andre kilder på den best mulige måten.

UiBs pressemelding

I mange fagdisipliner jobber man med naturfenomener som kan observeres og måles over tid. Fra disse målingene – tidsserier – vil man gjerne finne ut hvordan ulike komponenter i systemet påvirker hverandre. Er det fenomen X som driver fenomen Y, er det motsatt, eller eksisterer det ingen kobling mellom dem? Den tradisjonelle måten å angripe dette spørsmålet på er å lage matematiske modeller som kan reprodusere tidsseriene. I mange tilfeller er derimot modellering vanskelig eller umulig, enten fordi systemet er for komplekst eller fordi man ikke har nok observasjoner til modellvalidering. Klimasystemet er et godt eksempel på et ekstremt komplekst system.

Temaet for doktorgradsavhandlingen min var derfor å utvikle robuste numeriske metoder som kan si noe om interaksjonen mellom fenomener, basert kun på dynamisk informasjon i observerte tidsserier – uten å anta noe om hvordan systemet fungerer.

UiBs pressemelding

Det er ikke hver dag det kommer nye havstrømmer på verdenskartet. I en artikkel publisert i tidsskriftet Nature Communications i går presenterer forskere fra Bergen, USA og Færøyene en nyoppdaget dyphavsstrøm nord for Island og Færøyene.

Strømmen bringer tungt dypvann ut av de nordiske hav og er dermed en del av omveltningssirkulasjonen i Nord-Atlanteren, som vi ellers forbinder med Golfstrømmen i overflaten.

– En del av måledataene vi brukte var gamle, men ingen hadde lagt merke til denne strømmen, sier Stefanie Semper.

Hun er doktorgradsstipendiat ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen og har ledet arbeidet med å identifisere den nye strømmen.

En viktig strøm i et stort system

Golfstrømmen ble først trykket på et kart i 1786, på initiativ fra Benjamin Franklin. Kartet viser en elv i havet utenfor kysten av Nord-Amerika og østover mot Europa.

Lenge har man visst at Golfstrømmen inngår i en sløyfe der overflatevann strømmer nordover i Atlanterhavet, avkjøles og synker før det strømmer tilbake sørover i dyphavet. Gradvis er det blitt klart at områdene der vannet synker og snur er Labradorhavet, Irmingerhavet og de nordiske hav – en samlebetegnelse for Norskehavet, Grønlandshavet og Islandshavet.

Vann strømmer inn i de nordiske hav på begge sider av Island og fortsetter mot Polhavet og Barentshavet. Noe av vannet blir så kaldt og tungt at det synker og strømmer tilbake ut i Atlanterhavet gjennom Danmarkstredet og Færøybankkanalen, som ligger mellom Færøyene og Skottland. Derfra raser det nedover skråningen mot dypet av Atlanterhavet.

Men ennå er mye ukjent. Det har vært ulike teorier om hvor i de nordiske hav vannet synker og om hvilke veier det så følger ut i Atlanterhavet. Island–Færøy-jeten er det nyeste tilskuddet.

Oppdaget at vannet strømmet motsatt vei

I 2011 var forskere fra Bergen på tokt ved Island. De lette etter kilden til Nordislandsjeten, undervannsstrømmen som bringer dypvann ut i Atlanterhavet på vestsiden av Island. Kjetil Våge, forsker ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved UiB, var med på toktet, som ble ledet av Bob Pickart fra Woods Hole Oceanographic Institution.

Havforskerne fulgte Nordislandsjeten oppstrøms mot et område nordøst for Island, der de antok den oppsto. Målingene viste at strømmen ganske riktig gradvis ble svakere. Men da de fortsatte videre langs kontinentalsokkelen, ble det igjen bevegelse i dypet under dem.

– Helt uventet så vi at det gikk en tydelig strøm østover, sier Kjetil Våge.

De begynte å danne seg et bilde av området nord for Island som et slags vannskille i havet, med vann som kom nordfra og delte seg i to strømmer: den velkjente Nordislandsjeten vestover mot Danmarkstredet og en ukjent strøm østover i retning av Færøyene.

Samlet gamle og nye målinger

For å kunne finne ut om de hadde rett, fortsatte de å måle sørøstover langs kontinentalsokkelen. Men etter at de kom hjem, ble disse dataene liggende ubehandlet til Stefanie Semper begynte å analysere dem i fjor.

Færøyske forskere hadde merket seg at vann vestfra nådde nordsiden av Færøyene, men heller ikke de hadde utforsket fenomenet nærmere.

– Ingen av datasettene viste hele strømmen, sier Stefanie Semper. – Men sammen ga de oss muligheten til å trekke ut en sammenhengende historie.

Ved å sammenstille de færøyske dataene og toktmålingene fra 2011, kunne hun identifisere en kontinuerlig strøm ved 800–1000 meters dyp. Vannet strømmer fra nordsiden av Island, langs kontinentalsokkelen og rundt nordsiden av Færøyene, før det fortsetter ut i Atlanterhavet gjennom Færøybankkanalen.

Avslørt av fingeravtrykket

For å kunne kartlegge strømmen, så forskerne ikke bare på strømretningen, men også på selve vannet.

– Vannmassene har sine egne fingeravtrykk, sier Stefanie Semper.

Kombinasjonen av temperaturen og saltinnholdet i sjøvann gjør det mulig å skille vann med ulikt opphav. Sammen med strømmålingene, kunne de bruke disse egenskapene til å spore vannet bakover og videre innover i de nordiske hav.

Parallelt med utforskningen av den nye strømmen har forskere fra de samme institusjonene, sammen med kinesiske forskere, lett etter vannets kilde før det når Island. Også dette arbeidet ble publisert i går.

I denne studien viser forskerne at vannet i strømmen mot Færøyene har de samme egenskapene som vannet som strømmer vest for Island. De to havstrømmene har samme fingeravtrykk, et kjennetegn som kunne spores til det samme området i Grønlandshavet.

Sammen viser de to nye studiene at dypvann fra Grønlandshavet følger undervannsrygger sørover og deler seg i to når det møter kontinentalsokkelen på nordsiden av Island. Den ene greinen når Atlanterhavet gjennom Danmarkstredet, den andre gjennom Færøybankkanalen.

En jetstrøm i havet

Begrepet jetstrøm forbinder man vanligvis med konsentrerte bånd av sterk vind i atmosfæren. Når forskerne her bruker det om en strøm i havet, er det fordi strømmen minner om slike bånd. Men vann er tyngre å flytte enn luft, så i havet går alt saktere enn i atmosfæren.

Sammenlignet med luften i den polare jetstrømmen en mil over Atlanterhavet, som gjerne fyker 50 meter i sekundet, står vannet i Island-Færøy-jeten nesten i ro.

– Ti centimeter per sekund, sier Stefanie Semper. – Maksimalt femten. Likevel transporterer den omtrent like mye vann som alle elvene på jorden til sammen.

De nordiske hav er viktigere enn tidligere antatt

De nordiske hav har alltid vært viktig for norske havforskere, men de siste årene har området fått høyere prioritet også internasjonalt. Om man skal vite hvordan strømsystemet i Atlanterhavet påvirkes av klimaendringer, må man vite hvordan nedsynkningen i nord bidrar.

I den forbindelse har det vært fokusert mye på Golfstrømmen i den sørlige delen av sløyfen og på nedsynkningen i Labradorhavet, som har antatt er vel så viktig. Nyere funn har flyttet oppmerksomheten mot de nordiske hav.

Nå håper Stefanie Semper og kollegene å kunne se nærmere på hvordan vannet kommer fra Grønlandshavet til nordsiden av Island og på hvorfor strømmen deler seg der.

– Du tenker du svarer på et spørsmål, sier hun. – Nå har vi enda flere.

Referanser

Semper, S., Pickart, R.S., Våge, K. et al. The Iceland-Faroe Slope Jet: a conduit for dense water toward the Faroe Bank Channel overflow. Nat Commun 11, 5390 (2020).

Huang, J., Pickart, R.S., Huang, R.X. et al. Sources and upstream pathways of the densest overflow water in the Nordic Seas. Nat Commun 11, 5389 (2020).

Forsker Grand Prix er ei konkurranse der forskarar skal forklare forskningsprosjekta sine på fire minutt. Målet er å engasjere og fenge publikum og dommarar, men sjølvsagt også at deltakarane skal få strekke på formidlingsmusklane sine.

Frå Bergen stiller ni unge forskarar som dei siste månadane har bragt kunnskap til bords for å øve seg i å overbevise om at nettopp deira prosjekt er det mest spennande. Éin av desse er Ragnhild Gya:

– Eg undersøker både korleis varme påverkar fjellplantene direkte, men også korleis plantene påverkar kvarandre når det blir varmare.

Ragnhild er doktorgradsstipendiat ved Institutt for biologi og Bjerknessenteret for klimaforskning. Prosjektet hennar er ein del av eit større forskingsfelt, som tek for seg korleis framtidige klimaendringar fører til endringar i floraen i fjella våre.

– Blant anna veit vi at når det blir varmare, så kan andre planter flytte seg oppover i fjellet. 

Vi veit enno lite om korleis fjellplanter reagerar på desse nye naboane sine. I forskinga mi har eg difor flytta planter opp, og følgjer med på korleis det går med fjellplantene når dei får nye naboar.

Ragnhild, Fiona, Berit og Veronika – i Rosling si ånd

Formidlarar som Hans Rosling er førebilete for Forsker Grand Prix-gjengen, statistikaren velkjend for sine engasjerande og rekvisittfylte foredrag. Ragnhild har også med seg forskingsobjekta sine som hjelparar på scena:

– Eg skal ha med meg to låglandsplanter – fiolen Fiona og blåknappen Berit – og éi fjellplante, fjellveronikaen Veronika.

Ho tek også med seg noko av utstyret dei har med seg i felt.

Forsker Grand Prix er opphavleg ei dansk oppfinning, og har spreidd seg til alle dei skandinaviske landa. Bergen hadde den første norske konkurransa i 2010, og det er no seks norske byar som har kvar sine delfinalar. 

Sidan 2011 har dei til slutt endt i ein nasjonal finale, støtta av Norges forskningsråd – i år i Trondheim den 26. september.

Scenevant med forskinga som base

Ragnhild er spent på sceneopptredenen sin. Med ei lektorutdanning i botnen før ho starta på doktorgraden i biologi er formidlingsdelen av faget eit viktig element for ho:

– Det er ingenting som er så gøy som å få lov til å vidareføre gleda og interessa eg har for biologi til nokon andre, seier Ragnhild.

Ho har kverna på ideen til foredraget på felt i sumar, og med oppfølgjing frå coachar den siste tida er ho klar for scena den 23. september. Målet er til slutt å kunne bruke forskinga til å begrense spreiinga av artar som er skadelege:

– På denne måten håper eg at forskinga mi kan bidra til både kunnskapsbygging, ved å forstå kva som hender med klimaendringane, og til forvaltning av fjellplanter.