Nordisk projekt skal løse grønlandsk klimagåde
Forskere fra Danmark og Norge forsøger at afdække årsagen bag dramatiske klimahændelser først observeret i tidlige grønlandske iskerner.

Iskerner afslører fortidens klima - her kan du se, hvordan klimaforskere fra Niels Bohr Institutet i København analyserer en iskerne. (Video: Kristian Højgaard Nielsen / Videnskab.dk)

Da den danske forsker Willi Dansgaard fra Niels Bohr Institutet og hans kollegaer analyserede de første grønlandske iskerner i 1960'erne og 1970'erne, fandt de noget helt uventet.

Historien kort
  • Et nordisk projekt er i gang med at undersøge, hvad der forårsagede en serie dramatiske klimabegivenheder under den sidste istid.
  • Begivenhederne rystede det globale klima, da temperaturen i løbet af kort tid steg hurtigt, før den gradvist faldt igen.  
  • Forskerne vil nu analysere iskerner, havsedimenter og klimamodeller for at danne sig et overblik over de nøjagtige kædereaktioner, som førte til ustabiliteten.

De granskede isens kemi og fandt, at den var perforeret af en række dramatiske, varme hændelser, hvor temperaturen i løbet af 10 år steg op til 10 grader, før den gradvist faldt igen.

Forskerne ved stadig ikke med sikkerhed, hvad der forårsagede de hastige, ustabile temperaturudsving, der blev navngivet Dansgaard-Oeschger-hændelser efter den danske geofysiker Willi Dansgaard og hans kollega Oeschger. 

Er hændelserne et varsel om fremtiden?

Dansgaard og hans gruppe viste, at borekerner fra Grønlands indlandsis indeholdt en lagdeling, der kan bruges til at aflæse, hvordan klimaet var tusindvis af år tilbage i tiden.

50 år senere håber forskerne ved Niels Bohr Institutet og Danmarks Meteorologiske Institut i samarbejde med forskere i Norge, at deres grundforskningsprojekt ice2ice vil levere svarene. (Se også fakatboks 2)

»Hvad hvis nu hændelserne er et varsel om fremtiden? At vi er på vej ind i en ustabil periode, som svinger mellem ekstremer,« udtaler Ruth Mottram, der er klimamodellør ved DMI og én af projektets forskere. Hun fortsætter:

»ice2ice-projektet skal undersøge, hvad der driver disse hændelser, og hvilke implikationer det vil have på klimaet i dag.«

Skal granske forandringer i havisen

Dansgaard-Oeschger-hændelser

De bratte skift fra lave til høje δ18O-værdier under istiden kaldes Dansgaard-Oeschger-hændelser. 

Dansgaard-Oeschger-hændelserne er i alle grønlandske iskerner de mest fremtrædende træk for istidsklimaet.

Forskerne mener, at Dansgaard-Oeschger-hændelserne må være udløst af en voldsom ændring af atmosfære- og havcirkulationen under istiden. 

De koldeste forhold forekommer sandsynligvis i perioder med meget svag, nordatlantisk varmetransport mod Arktis, hvorimod de mildere perioder svarer til perioder med styrkelse af havets varmetransport. 

Kilde: Center for Is og Klima, Københavns Universitet

Forskerne fra Danmark og Norge skal udbore nye iskerner og sedimentkerner fra havbunden for at datere de dramatiske Dansgaard-Oeschger-hændelser præcist og for at afdække det eksakte forudgående hændelsesforløb.

Nøglen til opklaringen af klimagåden er viden om, hvordan Grønlands indlandsis og havisen i det Arktiske Ocean forandrede sig dengang.

»Vores norske kollegaer kom med en plausibel hypotese. Disse hændelser er så synlige i Grønland, fordi de er forbundet med havisdækket omkring Grønland,« forklarer Ruth Mottram.

Projektet skal granske forandringer i havisen ved at se på kemiske analyser af grønlandske iskerner; en teknik udviklet af Paul Vallelonga, der er en af forskerne på holdet og lektor ved Center for Is og Klima, et grundforskningscenter ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet.

»I lang tid mente man, at det var for svært at forsøge at forstå havisdynamikken indirekte gennem naturlige klimaarkiver; is- og sedimentkerner fra havbunden. Først og fremmest, fordi havisen forandrer sig så hurtigt, og fordi den forsvinder hvert år. Hvordan bærer man sig så ad med at måle den?« fortæller Paul Vallelonga.

»Ét gennembrud her er at finde klimaarkiver, der indikerer, at havisen kom og forsvandt hvert år,« forklarer Paul Vallelonga. Han tilføjer: 

»I løbet af de næste par år vil vi tilegne os mere viden om den arktiske havis, i takt med at arkiverne og redskaberne bliver udviklet.«

Når klimaet bliver ustabilt

Forskerne har en teori om, hvad der sker i opløbet til de ekstreme hændelser.

I løbet af den glaciale periode var Grønland omgivet af tyk havis; i meget større omfang end i dag.

En glacial periode er et koldt tidsafsnit i Kvartær, hvor gletsjere bredte sig ud fra blandt andet det skandinaviske højland. De glaciale perioder vekslede med de varmere, interglaciale perioder.

Men selvom havets overflade var frosset til, cirkulerede havvandet nedenunder stadig frit.

Klima Grønland iskerne havsediment udboring Dansgaard-Oeschger-hændelse istid havcirkulation ustabile temperaturudsving Arktis havis grundforskning kemi analyse klimaarkiv interglacial klimamodeller emergens afsmeltning

ice2ice-projektet bruger is- og havsedimenter samt klimamodeller for at afdække præcist, hvad der forårsagede en række dramatiske klimahændelser under den sidste istid. (Foto: Stephanie Flude/imaggeo.egu.eu)

Det cirkulerende vand indeholder varmeenergi, som er indespærret under isen. Fordi varmen ikke kan slippe ud i atmosfæren, opbygges varmen for til sidst at smelte havisen fra undersiden.

»Når det sker, ser vi en enorm reduktion af mængden af havis omkring Grønland og en masse energi, der pludselig udledes i atmosfæren,« forklarer Ruth Mottram.

Energiudbruddet er skyld i, at temperaturen omkring Grønland og i resten af verden stiger hurtigt. Og det resulterer i de dramatiske varme hændelser, som forskerne kan se i den grønlandske indlandsis.

Ustabilt klima er som en svingende magnet

Disse hændelser er så ustabile, at hele systemet til sidst bliver trukket i én retning, og klimaet begynder igen at køle ned.

Hvad skal vi med grundforskning?

 


Videnskab.dk sætter fokus på grundforskning.

Vi tager dig med helt ind i maskinrummet af grundforskningen og finder ud af:

  • hvad skattekronerne går til,
  • hvilke projekter der bliver lavet,
  • hvem der står bag og
  • hvad vi historisk set har fået ud af grundforskning.

Se hele temaet om grundforskning

»Det er som et objekt, der svinger mellem to magneter, og som ikke helt kan beslutte sig for, hvilken magnet der tiltrækker mest. Hverken det ene eller det andet magnetfelt er stærkt nok til at trække objektet til sig, så det svinger mellem dem,« forklarer Ruth Mottram.

»Det virker, som om det er noget tilsvarende, vi observerer i løbet af Dansgaard-Oeschger-hændelserne. Atmosfæren er ikke helt stabil i én konfiguration, derfor bliver den trukket tilbage ind i en anden. Men den er heller ikke stabil i dén konfiguration, så den bliver trukket tilbage igen,« fortæller Ruth Mottram.

Klimamodellerne kan sammenkæde evidens

Hændelsernes forløb bør være registreret i den grønlandske iskappes kemi og i de omkringliggende havsedimenter under isen.

Men for at se forløbet er forskerne nødt til at udbore nye, friske prøveemner for at være i stand til at identificere de hastige forandringer registreret i isen og sedimenterne, meget mere detaljeret end de eksisterende optegnelser.

Når forskerne har fastslået hændelsernes forløb ud fra evidens gemt i isen og havsedimenterne, tjekker de, om klimamodellerne stemmer overens med deres konklusioner.

»Vi forsøger at koble optegnelserne fra iskerner og havsedimentkerner med klimamodellerne for at modellere og forklare, hvad der sker rent fysisk,« forklarer Ruth Mottram.

Klimamodellerne har måske gemt på svaret

Forskerne har studeret Dansgaard-Oeschger-hændelserne i 50 år. Mange forskere har eksperimenteret med klimamodellerne for at se, om de kan simulere dem virtuelt.

Men hvis Ruth Mottram og de andre ice2ice-forskere har ret, har klimamodellerne hele tiden gemt på svaret.

»Der findes eksempler på studier, hvor forskerne har modelleret dem, men for at skabe en hændelse, der ligner Dansgaard-Oeschger-hændelserne, skal de ofte gå ret hårdt til værks med klimamodellerne med store forandringer; eksempelvis ved at ændre saltholdigheden i havet. Vi ved ikke, om det overhovedet er fysisk muligt; det er bare noget, som forskerne har forsøgt. De har sagt, 'Okay, måske er det dét, som driver dem',« fortæller Ruth Mottram. Hun tilføjer:

»Men hvad, vi i virkeligheden bør gøre, er, at få havcirkulationen til det gøre det selv. Det er hvad, vi kalder emergens.«

(Emergens er dannelse eller opståen af nye egenskaber i et sammensat system, som ikke kan forklares ud fra de enkelte deles egenskaber, red.)

Klimamodellerne er allerede i stand til at simulere emergens, og El Niño er et godt eksempel. Klimaforskerne programmerer ikke klimamodellerne til at simulere El Niño; det sker simpelthen bare som respons på fysikken bag modellerne.

»Det er derfor, vi kalder det emergens,« udtaler Ruth Mottram. »Det er ikke beskrevet ved hjælp af parametre, men sker som følge af fysikken. Og det er netop dét, vi gerne vil være i stand til at gøre med Dansgaard-Oeschger-hændelserne.«

Klima Grønland iskerne havsediment udboring Dansgaard-Oeschger-hændelse istid havcirkulation ustabile temperaturudsving Arktis havis grundforskning kemi analyse klimaarkiv interglacial klimamodeller emergens afsmeltning

Som en del af ice2ice-projektet har forskerne udboret nye iskerner på Renland-iskappen i Østgrønland. De vil også indsamle havsedimentkerner i Nordatlanten til sammenligning af Renland-iskernerne. (Foto: Iben Koldtoft/imaggeo.egu.eu)

Derfor er fortidens hændelser vigtige at studere

Hvorfor har vi egentlig brug for at vide mere om disse hændelser, der fandt sted for meget længe siden og på et tidspunkt, hvor enorme områder på kloden var midt i en istid, og klimaet var helt anderledes end i dag?

ice2ice-projektet

Det store spørgsmål for ice2ice-projektet er, om istidens klimaskift, hvor havisen pludseligt forsvandt, også er relevante for fremtidens klima.

Ved at forstå de bratte ændringer, der har fundet sted i fortiden, vil man kunne afdække de bagvedliggende mekanismer, der er skyld i, at den arktiske havis pludseligt forsvinder.

At det lykkedes for ice2ice-projektet at opnå støtte fra Synergy Grants hos det Europæiske forskningsråd (ERC) er en milepæl for dansk forskning. 

Ingen i det danske eller norske forskningsmiljø er tidligere kommet igennem nåleøjet i ERC Synergy-programmet. 

Niels Bohr Institutets andel af bevillingen vil være på cirka 30 mio. kr. over fem år.

Kilde: Center for Is og Klima, Københavns Universitet

»Der findes ikke evidens, der indikerer, at Dansgaard-Oeschger-hændelserne finder sted i interglaciale perioder (mellem-istid, varm periode mellem to istider i Kvartær. Temperaturen når i en mellem-istid op på et niveau svarende til det nuværende, red.), men vi ved, at atmosfæren i øjeblikket bliver forstyrret af drivhusgasser, og at Arktis undergår store forandringer,« udtaler Ruth Mottram.

Et resultat af klimaforandringerne er måske, at vores forholdvis stabile klima, og som hele den menneskelige civilisation har udviklet sig i, bliver mere ustabilt med større og mere hyppige klimaekstremer,

Forskere er i gang med en grundig debat omhandlende klimasystemets mange afgørende aspekters fremtidige udvikling, der er koblet til den svindende havis i Arktis og afsmeltningen af Grønlands indlandsis, såsom den nordatlantiske havcirkulation, der transporterer varmt vand og vejr fra Troperne til Nordeuropa, og den polare jetstrøms styrke og strømning.

Vigtigt at forstå konsekvenserne af klimaforandringer

At være i stand til at karakterisere og modellere perioder med ustabilitet i fortiden, såsom Dansgaard-Oeschger-hændelserne, vil levere en afgørende indsigt i, hvordan klimasystemet reagerer på igangværende forandringer, påpeger Ruth Mottram.

»Det er vigtigt, at vi forstår planetens livsunderstøttende system. Klimaet styrer virkelig alt. Hvis vi gør noget, der for alvor slår kloden ud af kurs, er det nødvendigt, at vi kender og forstår de forventelige konsekvenser,« advarer Ruth Mottram.

Hendes kollega og ice2ice-forsker Christian Rodehacke, der er klimaforsker ved DMI, indtager en filosofisk synspunkt:

»Vi har brug for at forstå vores hjem. Det er vores historie og kultur. Vores forfædre byggede katedraler, mens vi opbygger viden,« udtaler Christian Rodehacke.

»Viden for videns skyld har stor værdi. Måske er der sidegevinster - måske er der ikke - men det er afgørende, at vi forstår disse hændelser,« slutter Christian Rodehacke.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos Sciencenordic. Oversat af Stephanie Lammers-Clark

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud