Kort oppsummert: varmt vann smelter is. Det er den enkleste måten å forklare mitt forskningsprosjekt. Det høres logisk ut tenker du kanskje. Det virker ikke som veldig banebrytende forskning. Heldigvis er det litt mer komplisert enn så.

Jeg er en del av et forskningsteam som tilbringer sommeren på den tyske isbryteren Polarstern, frosset fast i havisen langt nord i Polhavet. Som del av prosjektet MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) studerer vi alle brikkene i hele det arktiske klimapuslespillet: atmosfæren, havet, sjøisen, økosystemene, de biogeokjemiske prosessene og mer. Vi skal så pusle disse brikkene sammen for å få en mer komplett forståelse av hvordan alle brikkene samhandler og reagerer på en forandring i klimaet.

For øyeblikket befinner vi oss midt mellom Svalbard og Nordpolen, i den europeiske sektoren av Arktis. Jeg er havforsker og studerer innflytelsen de relativt varme havstrømmene fra Nord-Atlanteren har på den flytende isen her i nord. Jeg er en av fire fysiske oseanografer om bord. Vi er ansvarlige for alle målinger som har med havets fysikk å gjøre, som havstrømmer, temperatur og saltinnhold fra overflaten rett under sjøisen og ned til havets bunn, på opptil 4000 meters dyp.

Hver dag tar vi turen ut fra vårt varme hjem om bord på Polarstern ut på sjøisen til Ocean City. Ocean City er et telt som beskytter et stort hull vi har laget i sjøisen. Gjennom dette hullet senker vi ned diverse måleutstyr som er festet til en lang kabel og en stor vinsj. Et av disse instrumentene er en CTD, som står for Conductivity-Temperature-Depth. Ved å måle konduktiviteten – ledningsevnen – til vannet kan vi beregne saltholdigheten, og sammen med temperatur gir det oss tettheten. Dette er viktig informasjon fordi havet i Arktis består av forskjellige lag med veldig ulik tetthet.

Jeg liker å se på havet som en stor bryllupskake med mange forskjellige lag som alle har forskjellige egenskaper. På toppen av kaken er det tynt lag med marsipan som forestiller sjøisen. Disse forskjellige lagene beveger seg også forskjellig relativt til hverandre. Vi bruker akustiske signal som reflekteres av partikler i vannet, og Dopplereffekten, til å beregne farten og retningen til de forskjellige havstrømmene. Dette gir oss et tredimensjonalt bilde av havstrømmene og deres egenskaper.

Festet til CTD-instrumentet finnes også flasker som vi kan lukke på forskjellige dyp for å ta vannprøver av disse forskjellige lagene til kjemikerne og biologene om bord. Rett under isen er vannet relativt ferskt og kaldt. Lenger nede i vannsøylen, ved omlag 200–600 meters dyp ligger en varmere og saltere vannmasse som vi kaller atlanterhavsvann. Atlanterhavsvannet har mye høyere saltholdighet enn det kalde overflatelaget og har dermed mye høyere tetthet. Derfor synker varmere, saltere vann under det ferskere toppsjiktet. I overgangen danner det seg en bratt saltholdighetsgradient. Dette er kjent som en haloklin.

Den store tetthetsforskjellen gjør at lagdelingen er veldig sterk, som ved olje på vann. Dette gjør at atlanterhavsvannet sjelden er i direkte kontakt med overflaten og isen, og det kalde overflatelaget fungerer dermed som effektiv isolasjon mellom isen og varmen under. Slik har det iallfall vært til ganske nylig. Atlanterhavsvannet kommer sørfra med Den norske atlanterhavstrømmen, som er en forgreining av Golfstrømmen. Atlanterhavsstrømmen følger Norskekysten før den deler seg i to grener som begge ender opp i Polhavet. Den ene grenen går langs vestkysten av Svalbard, der den er kjent som Vestspitsbergenstrømmen, mens den andre går gjennom Barentshavet.

På ferden nordover mister atlanterhavsvannet gradvis varme til andre vannmasser og til atmosfæren. Utenfor sørvestkysten av Norge er vannet gjerne 8–10 °C, men nord for Svalbard er temperaturen nede i 2–4 °C. Selv med denne lave temperaturen utgjør atlanterhavsvannet et enormt varmereservoar, som potensielt kan smelte veldig mye is.

Heldigvis er ikke dette vannet i kontakt med isen i hele Polhavet. Det er bare i området ved iskanten i Barentshavet og nord for Svalbard at det relativt varme vannet er i direkte kontakt med isen. Her har vi sett at det er en direkte kobling mellom sjøisutbredelsen og temperaturen og styrken til Atlanterhavsstrømmen nordover.

Varmere eller mer atlanterhavsvann fra sør fører til mer smelting av sjøis og dermed til at iskanten i den atlantiske sektoren flyttes nordover. I de siste årene har vi sett at sjøisdekket i Arktis minker dramatisk, spesielt om sommeren. Når isdekket er på sitt minste i september, er det nå 2,5 millioner kvadratkilometer mindre is enn det var i 1979. Det svarer til mer enn hele arealet av Grønland.

Samtidig som isen minker er det økende bevis for at den unike strukturen i Polhavet på den atlantiske siden skifter. Deler av Barentshavet og det dype polhavet nord for Svalbard begynner å ligne mer på Atlanterhavet, og atlanterhavsvannet får mer og mer innflytelse. Vi kaller dette fenomenet for atlantifisering.

Det er nå et aktivt forskningsområde å studere omfanget av atlantifiseringen over den atlantiske siden av polhavet og dens mulige innvirkning på økosystemene. Endringer i sjøisdekket og temperaturen til atlanterhavsvannet fører også til endringer i haloklinen.

Det store spørsmålet nå er om varmen i det atlantiske laget lenger nord i det arktiske bassenget vil forbli fanget for godt eller om denne lagdelingen svekkes nå som isdekket forsvinner. Når sjøis smelter gjennom sommeren, etterfylles nemlig ferskvannslaget som ligger over det varmere atlantiske laget. Med mindre sjøis rundt synker mengden ferskvann, noe som får skillet mellom havlagene til å bli mindre tydelig. Dette kan potensielt sett føre til et vippepunkt og en forsterkende tilbakekoblingsmekanisme som fører til enda mer tap av sjøis.

Målingene vi gjør her om bord på Polarstern vil forhåpentligvis gi oss en økt forståelse av atlanterhavsvannets utbredelse i det dype Polhavet og dets påvirkning på haloklinen.

Kilde

Peterson, Algot Kristoffer. Varmt Atlanterhavsvatn smelter is i Arktis. Naturen 2016 nr. 1, s. 36–41.