Läs mer |
|
I texten om isdynamik har vi lärt oss att glaciärer rör sig. Nu kommer vi att upptäcka att glaciärer är mycket livligare än vad man först kan tro. Klicka här om du först vill läsa om isdynamik! En glaciär rör sig olika fort under olika dagar, dessutom olika fort under olika tidpunkter på dagen, och långsammare på vintern än på sommaren. Glaciärer är mycket dynamiska.
Glaciärer består ju av fruset vatten, och vatten i flytande form har också stor betydelse för hur glaciärerna fungerar. Vatten kommer till glaciärytan på två sätt, dels genom att is och snö smälter, främst under sommaren när lufttemperaturen är hög, dels genom att regn faller på glaciären. Allt detta vatten måste finna sig vägar att rinna bort från glaciären. Vi ska se hur det går till. Det man först lägger märke till av det hydrologiska systemet, det vill säga det system som transporterar vatten på och genom glaciären, är små rännilar på glaciärens yta. Dessa små rännilar rinner samman och bildar gradvis större smältvattenbäckar. På stora glaciärer och speciellt på stora inlandsisar som Grönland kan dessa bäckar bli 5–10 meter breda. På svenska glaciärer är det vanligt med bäckar som är upp emot en halv till en meter breda.
Det man först lägger märke till av det hydrologiska systemet, det vill säga det system som transporterar vatten på och genom glaciären, är små rännilar på glaciärens yta. Dessa små rännilar rinner samman och bildar gradvis större smältvattenbäckar. På stora glaciärer och speciellt på stora inlandsisar som Grönland kan dessa bäckar bli 5–10 meter breda. På svenska glaciärer är det vanligt med bäckar som är upp emot en halv till en meter breda.
Fig.1
Bilden visar att vatten kan lagras på flera olika sätt i en glaciär. Supraglaciala kanaler är kanaler som leder vatten på glaciärens ovansida (supra- betyder ovanpå) och englaciala fickor är fickor inne i glaciären (en- betyder inuti). Subglaciala kaviteter är utrymmen under glaciären (sub- betyder under). Firn är grynig och kompakt snö som är övergångsformen mellan snö och glaciäris.
Med tiden smälter bäckarna sig ned i isen. Detta är möjligt eftersom vattnet som rinner skapar friktionsvärme. Det är egentligen väldigt lite värme, men värmen räcker till att smälta en del is. Det rinner mycket vatten genom bäckarna, och bäckarna är ibland ganska djupt nedskurna i glaciärytan och kan vara svåra att ta sig över. De utgör en fara då de är så hala att man inte utan speciella redskap (isyxa och stegjärn) kan ta sig upp ur dem om det vill sig illa.
Smältvattenbäckarna kan rinna långa sträckor över glaciärytan för att sedan rinna ut i någon bäck som finns utanför glaciären. Vatten som på så sätt transporteras över glaciärytan kallas ytvatten eller supraglacialt vatten (se ordförklaringar i bildtexten ovan). På många glaciärer rinner dock vattnet ned i hålrum på glaciärytan, s.k. glaciärbrunnar. Glaciärbrunnar är 30–40 m djupa vertikala schakt, alltså jämförbara med ett 15 våningars hus. Vattnet störtar ned i dessa och letar sig sedan vidare ned i glaciären i ett tunnelsystem. De englaciala tunnlar eller kanaler som finns i glaciären leder så småningom vattnet till glaciärens botten. Detta vatten rinner sedan fram i tunnlar och hålrum, så kallade kaviteter, under glaciären och dyker fram genom så kallade jökelportar, det vill säga tunnelöppningar i glaciärernas nedersta delar.
Hur bildas då glaciärbrunnar? Jo dessa vertikala hål bildas när en ytvattenbäck träffar på en öppen glaciärspricka. Vattnet faller då ned i sprickan och vidgar sprickan lokalt. Den friktionsvärme som bildas när vattnet faller gör att is smälter och sprickorna blir större. När sprickan så småningom sluts (på vintern) kommer endast det vertikala hålrummet att finnas kvar och en glaciärbrunn har bildats. Glaciärbrunnarna är ofta ihopkopplade på komplicerade sätt. Glaciärens dräneringssystem påminner därför om ett grottsystem. Genom att klättra ned i brunnar på vintern, när inget vatten rinner på glaciären, kan man studera det hydrologiska systemet ända ned till cirka 40 m djup. Därefter blir kanalerna för trånga för att man skall kunna ta sig fram och vi vet fortfarande inte mycket om hur det ser ut längre ned i en glaciär.
Â
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.