Läs mer |
|
Visst kan en koloss av is växa sig ändå större
Vad är det som gör att det finns glaciärer och hur kommer det sig att dessa enorma ismassor till och med kan röra på sig?
Glaciärer är mycket speciella och mäktiga företeelser i naturen. Det finns mer färskvatten i form av glaciäris än det finns vatten i floder, sjöar och grundvatten sammantaget på jorden, och nästan allt glaciärvatten är bundet i de antarktiska och grönländska inlandsisarna. Vi ska nu titta närmare på vad som gör att det finns glaciärer där de ligger idag. Vi ska också lära oss hur man räknar ut hur mycket en glaciär växer eller krymper på ett år.
En glaciär är en massa av is och snö som är så stor att den rör sig av egen kraft. Glaciärerna erhåller och förlorar kontinuerligt massa. På vintern faller snö över glaciärerna, vi kallar det ackumulation. Detta är deras inkomst som de skall leva av under året. På en typisk dalglaciär i Sverige kommer det allt från någon enstaka meter snö till kanske tio meter snö under en vinter. Allt detta faller inte i form av snöfall utan en hel del blåser också in som snödrev under vinterstormar. Här börjar vi närma oss en förklaring till glaciärernas uppkomst. Många glaciärer ligger i dalgångar i lä för de förhärskande vindarna och vi kan alltså tänka oss dem som snöfångare. De fångar mer snö än omgivningen.
När vinter ger vika för sommar har glaciärerna erhållit så mycket snö som de kan under vintern. Nu börjar smältningen, som vi kallar ablation. Det är framför allt temperaturen som styr hur mycket som smälter under sommarsäsongen. Ju varmare det är desto mer snö smälter. Det är dock viktigt att minnas att temperaturen avtar med höjden. I de lägsta kilometerna av atmosfären avtar temperaturen med cirka 0,5-0,9°C per 100 m höjd (graf över temperaturavtagandet). Det betyder att lufttemperaturen på Kebnekaises sydtopp (c:a 2114 m över havet är 10-20°C lägre än vid havsnivå vid liknande väderleksförhållanden När du klättrar i berg kan du märka att det blir kallare ju högre du kommer, och på Kebnekaise ligger också snön kvar längre ju högre du kommer. Snö smälter i mindre omfattning där uppe.
Vi kan nu se att två processer spelar mot varandra, snöfångst under vintern och smältning under sommaren. Om mer snö smälter än vad som fångas, finns ingen möjlighet att bilda en glaciär, allt smälter bort. Det krävs med andra ord ett någorlunda kallt klimat så att mer snö kommer till på glaciären än vad som försvinner. Vi finner därför glaciärer dels i polarområdena och dels på hög höjd i bergskedjor.
Det vi pratar om här kallas massbalans - det vill säga balansen mellan ismassor som växer och ismassor som smälter. Massbalans är en känslig klimatindikator då minsta lilla ändring i klimatet direkt påverkar glaciären. Av den anledningen görs många undersökningar av massbalans runtom i världen. Resultaten sammanställs av World Glacier Monitoring Service (WGMS) som är en organisation underställd FN (se länksidan). Hur gör man då massbalansmätningar? Vi skall titta på detta genom att följa ett exempel från "vår egen" Storglaciären i Kebnekaisefjällen, den glaciär som har den längsta serien av massbalansmätningar i världen. Den grundläggande tekniken att utföra massbalansmätningar utvecklades till stora delar under första halvan av 1900-talet och utav forskare aktiva på bl.a. Storglaciären. Vi måste kunna beräkna både hur mycket snö som läggs på glaciären under vintersäsongen, den s.k. vinterbalansen, och hur mycket snö och is som smälter bort under sommarsäsongen, den s.k. sommarbalansen.
Havsisen påverkar...
Luft
Land
Hav
Havsisens påverkan på atmosfären
En mycket märkbar påverkan av isen på atmosfären i Arktis är under sommaren när den smältande isen gör att temperaturen i luften håller sig kring nollstrecket. Det bildas också ofta dimma och låga moln vilket ger ett speciellt arktiskt sommarklimat. Under vintern däremot, när solen är borta och värmen strålar ut till rymden, sjunker temperaturen på isytan och i atmosfären till långt under noll grader. Isen och atmosfären utgör ett kopplat system så att ju mer värme som kommer upp från havet genom isen desto varmare blir atmosfären. Detta betyder att ett tjockt sammanhängande istäcke generellt ger lägre temperatur i atmosfären än ett tunt. Öppningar i istäcket i form av sprickor och råkar kan också spela stor roll eftersom värmeflödet i dessa kan vara många gånger större än genom isen. Denna typ av inverkan av isen kanske blir klarare om man tänker sig två extremfall. I ett Arktis utan is under vintern (om det är möjligt) borde lufttemperaturen vid havsnivån vara nära frystemperaturen på vattnet (cirka -1. 5°C). I ett Arktis med mycket tjock is (till exempel 10m) utan sprickor borde man i stället få ett rent inlandsklimat som kanske skulle likna norra Sibirien på vintern med temperaturer ner mot - 50°C eller kanske ännu lägre.
Att istäcket kan påverka atmosfärstemperaturen öppnar möjligheten för en återkoppling som stabiliserar istäckets tjocklek; en så kallad negativ återkoppling. Med negativ återkoppling menar man att om man stör systemet på något vis kommer det att tvingas tillbaks till grundtillståndet på grund av återkopplingen (ett exempel på positiv återkoppling finns i avsnittet isens påverkan på havet). En förutsättning för återkopplingen är att flödet av värme i atmosfären upp mot Arktis (se avsnitt om atmosfärens påverkan på isen) beror på temperaturen i den Arktiska atmosfären, så att lägre temperatur ger högre värmeflöde och vice versa. Om nu isen blir tjockare av någon anledning (det vill säga man inför en störning på tjockleken) så kommer temperaturen i atmosfären att sjunka enligt ovan. Då ökar värmeflödet i atmosfären vilket minskar tjockleken och återgår till grundtillståndet. Det bör nämnas att förutsättningarna för denna återkoppling är något osäkra och under debatt men det är ett bra exempel på en möjlig negativ återkoppling.
Havsisens påverkan på landmassorna
Temperaturen över havsisen är ca 0°C på sommaren och blåser det in från havet blir det kallt och dimmigt över land nära kusten. Är det däremot stora öppna områden i havet närmast kusten kan man räkna med högre temperaturer (i alla fall några plusgrader) över land i kustområdena.
På vintern är det däremot ofta något varmare över havsisen än i de centrala delarna på kontinenterna. I kustområdena blir det därför varmare om det blåser från det istäckta havet jämfört med om vinden kommer från landmassan. Hur kallt det blir över isen under vintern styrs till stod del av hur tjock istäcket är och hur mycket råkar och sprickor det finns. Tunt istäcke och mycket sprickor gör att luften blir varmare över isen (se också avsnittet: "Isens påverkan på atmosfären").
Havsisens påverkan på havet
När is bildas på havsytan tillförs salt till det underliggande vattnet och salthalten ökar. Detta beror på att iskristallerna inte innehåller något salt vilket i stället koncentreras i fickor med ofruset vatten mellan kristallerna, så kallad brine eller saltlake. Havsis innehåller därför alltid en del flytande vatten i form av saltlake. Den största delen av saltlaken dräneras ut snabbt när isen bildas men en del blir kvar under lång tid. Nyligen bildad tunn is kan innehålla ca 14 promille salt medan tjock flerårsis kan ha en salthalt ner mot 2 promille. När saltlaken dräneras ut ur isen höjs salthalten i vattnet närmast isen som får högre densitet an sin omgivning och sjunker ner. Samtidigt förs vatten med lägre salthalt upp mot ytan och man får s.k. konvektiva rörelser som ger ett välblandat ytskikt närmas isen. På sommaren när isen smälter får man i stället ett smältvattenskikt med låg salthalt närmast isen. Detta smältvatten får lägre densitet än sin omgivning och hindrar i stället eventuell omblandning.
Isen påverkar också hur mycket soljus som tränger ner i havet under sommaren. Den vita ytan reflekterar tillbaks en stor del av solstrålningen, mer än 80 %. Den resterande delen av strålningen som faktiskt tränger in i isen hindras till stor del att nå ner i vattnet på grund av luftbubblor och partiklar i isen. Det visar sig att merparten av det solljus som tillförs ytvattnet under sommaren i stället kommer genom öppna områden i istäcket som sprickor och råkar. Öppet vatten reflekterar bara bort ca 10 % av solljuset. Förhållandet mellan mellan reflekterat ljus och infallande ljus kallas albedo. Om allt ljus reflekteras är albedot ett, och om allt ljus absorberas är albedot noll. Den stora skillnaden i albedo mellan is och öppet vatten ger upphov till en viktig återkoppling mellan is och hav. När solljuset tränger ner i havet i de öppna områdena mellan isflaken så värms vattnet en aning och man får en ökad smältning av isen runt omkring. Isflaken smälter både underifrån och från sidan. En del riktigt tunna flak smälter bort helt. Detta gör att ytan som är täckt av is minskar samtidigt som ytan med öppet vatten ökar. Mer öppet vatten gör att mer solstrålning absorberas, vilket i sin tur ger mer smältning osv. Detta ger en positiv återkoppling mellan is och albedo som brukar kallas is-albedo-återkoppling. Med positiv återkoppling menar man att den har en destabiliserande inverkan på systemet, det vill säga har man en liten störning så tenderar denna på grund av återkopplingen att bli större och större. I detta fall kan störningen vara en ökad fraktion öppet vatten som ger mer absorption av solstrålning, mer smältning och mer öppet vatten. Ett exempel på negativ återkoppling ges i avsnittet om isens påverkan på atmosfären.
Isen påverkar också hur mycket mekanisk energi som överförs från vinden ner i vattnet. När isen blir tillräckligt tjock kan den bli stark nog att stå emot vindkraften och istäcket blir mer orörligt. Vinden får då mindre möjlighet att generera blandning i vattnet och driva havsströmmar.
En annan viktig process är isbildning i områden som hålls öppna under vintern trots att det bildas mycket is. Detta kan till exempel ske vid en kust med frånlandsvind när isen drivs bort från kusten samtidigt som is bildas närmast kusten. Sådana områden kallas Polynyas (från ryskan) och kan producera stora mängder is utan att frysa till. Är det samtidigt grunt kan det avstötta saltet från isbildningen generera en mycket hög salthalt i det underliggande vattnet. Sådant vatten får hög täthet och kan bilda så kallade tunga bottenströmmar som strömmar ner längs kontinentalbranten och förnyar djup- och bottenvatten.