Mudder fra Grønlands havbund afslører glemt fortid

Satellitdata og klimamålinger fra de seneste årtier er et skatkammer af informationer for forskerne, der studerer den grønlandske iskappe.

Data og målinger afslører, at isen smelter hurtigt som følge af klimaforandringerne. Men hvor meget vil grønlandsisen trække sig tilbage i fremtiden, og hvor hurtigt vil det ske?

Det er spørgsmål, som optager glaciologerne og klimaforskerne meget i dag, og i sidste uge publicerede vi to studier, der gemmer på nogle af svarerne.

Vi viser, at selvom nogle gletsjere er mere stabile end hidtil antaget, risikerer den aftagende havismængde at rokke ved stabiliteten og forårsage ustabilitet ved andre gletsjere.

Vi demonstrerer også, hvor afgørende en nøjagtig kortlæggelse af havbunden er for vores forståelse af stabiliteten samt forudsigelse af gletsjernes fremtidige adfærd i takt med, at oceanerne og klimaet bliver stadigt varmere.

Fint med satelliter, men geologi er også vigtigt

Spørgsmålene har stor samfundsmæssig betydning.

Tilførsel af smeltevand fra iskappen forårsager globale havniveaustigninger og kan påvirke drivkraften bag Golfstrømmen med store konsekvenser for klimaet og klimaafhængig industri som eksempelvis landbrug og fiskeri i Nordvesteuropa og det østlige USA.

Satellitmålingerne er uhyre vigtige for vurderingen af forandringer i iskappen, men de leverer kun et øjebliksbillede af iskappens adfærd.

Geologiske arkiver som havsedimentkerner leverer derimod meget langvarige registreringer af klima-, ocean- og gletsjerforandringer, som er en uvurderlig ressource for vores forståelse af, hvordan systemerne interagerer.

Nu ved vi for eksempel, at der var varmeperioder før i tiden, og at vi ved at granske dem kan opnå en forståelse af, hvordan iskappen sandsynligvis vil reagere som respons på fremtidig opvarmning.

Vi analyserede sedimentkerner med mudder indsamlet i havet omkring Grønland som en del af vores forskningsprojekt: 'Past and future dynamics of the Greenland Ice Sheet: what is the ocean hiding?'

Resultater fra to af Grønlands største gletsjere

To nye studier (her og her) fra forskningsprojektet er netop publiceret i Scientific Reports.

De præsenterer data fra to dybe fjorde, Sermilik Fjord og Køge Bugt (Ikeq på grønlandsk), tæt på nogle af Sydøstgrønlands største udløbsgletsjere.

Havis, adskillige isbjerge og hyppige storme, forhindrer de fleste fartøjer i at nå frem til gletsjerfonten, så det er svært at få adgang til fjordenes øverste områder.

Studie 1 om Køge Bugt: Mere stabil end troet

Vores første resultater fokuserer på Køge Bugt-gletsjersystemet i det sydøstlige Grønland. Den gletsjerfyldte bugt er hjem for tre af Grønlands største gletsjere.

Gletsjerne har mistet en stor mængde is i løbet af de seneste 20 år og står bag Grønlands tredjestørste bidrag til havniveaustigningerne i den samme periode.

Vi sejlede dertil i 2011 i en lille stålfiskebåd for at indsamle sedimentkerner, der er helt op til 9.000 år gamle. Det er første gang, man har indsamlet data i denne overvejende uudforskede og utilgængelige bugt.

Da vi granskede sedimenterne, fandt vi, at den dybereliggende vandmasse i bugten for mellem 9.000 til 5.000 år siden var lige så varm, som den er i dag som følge af tilstrømning af varmt vand fra Golfstrømmen, der bevægede sig ind fjorden og op mod gletsjerfronten.

Men på trods af de varme forhold indeholdt sedimentkernerne også sedimentpartikler som sand og grus, der blev transporteret væk fra land og langt væk fra kysten af isbjergene, der flød i bugten.

Det ved vi, fordi sand og grus ikke er i stand til at flyde frit i vandsøjlen særlig længe, før de synker til bunds – og i hvert tilfælde ikke så langt ud fra kysten, hvor vi indsamlede sedimentkernerne. Et eller andet transporterede dem væk fra land, og i dette tilfælde var det så isbjergene.

Isbjerge kælver udelukkende fra gletsjerfronten, hvor de møder vandet, og det afslører, at gletsjerne ikke trak sig tilbage og op på land for 9.000 år siden på trods af det varmere vand.

Hold musen henover de to plusser på kortet for at se mere om de to studier.

Køge Bugt er måske lige så stabil i dag

Ifølge vores beregninger trak gletsjerne sig ikke mere end seks kilometer tilbage i løbet af den varmeperiode. Det indikerer, at de muligvis er lige så stabile i dag, og sådan forventer vi, at de forbliver i den nærmeste fremtid på trods af den vedvarende opvarmning af klimaet og oceanerne.

Denne stabilitet skyldes udformningen af grundfjeldet under gletsjerne i Køge Bugt. Den stejle facon betyder nemlig, at de kun behøver at trække sig en smule tilbage, før de kan tilpasse sig nye forhold.

Vores fund demonstrerer, hvordan bugtens og gletsjerlejets udformning og dybde styrer de enkelte gletsjere. Derfor er en grundig og nøjagtig kortlægning afgørende for præcise forudsigelser af gletsjernes adfærd.

Studiet leverer desuden et grundlag for vurdering af fremtidige forandringer, fordi vi nu ved, at det vil være uden fortilfælde i de forløbne 9.000 år, hvis gletsjerne i Køge Bugt trækker sig ud ad bugten og op på land.

Studie 2 om Helheim: Uden fortilfælde

Studiet fra Helheim-gletsjeren gav anledning til en anden opdagelse. Her studerede vi sediment fra Sermilik-fjorden i det sydøstlige Grønland, som Helheim-gletsjeren munder ud i.

Sermilik-fjorden indeholder biokemiske forbindelser tilført fra Irmingerhavet, der gør os i stand til at rekonstruere fortidens havoverfladetemperaturer i denne del af havet ud for Sydøstgrønland i løbet af de seneste 1.700 år.

Vi fandt, at Irmingerhavet var overraskende varmt i løbet af den såkaldte lille istid (1300 til 1900 e.v.t.); en generelt kold periode globalt set med gletsjervækst og øget havisforekomst i Grønland. Faktisk var vandet i Irmingerhavet lige så varmt som i løbet af det 20. århundrede.

Irmingervandet cirkulerer i fjordene i det sydøstlige Grønland, og forskerne mener, at de spiller en afgørende rolle i nutidens afsmeltning af udløbsgletsjerne.

Derfor er det endnu mere overraskende, at på trods af opvarmningen i Irmingerhavet indikerer vores studie, at Helheim-gletsjeren før i tiden havde en flydende gletsjertunge; en del af gletsjeren, der kan strække sig flere kilometer ud fra hoveddelen, og som ofte flyder ud i vandet.

Hvis gletsjertungen smelter eller brækker af, efterlader den oftest ikke spor i landskabet.

I dag finder vi kun gletsjere med gletsjertunger i meget kolde områder som Nordgrønland og Antarktis.

Årsagen, til at vi mener, at der engang var en gletsjertunge her, er den markant lavere forekomst af sand transporteret af isbjergene i sedimentkernen på dette tidspunkt.

Det indikerer, at sediment fra undersiden af de isbjerge, som gletsjeren kælvede, var blevet vasket ud, i takt med at havvandet smeltede undersiden af den flydende gletsjertunge. Derfor indeholdt isbjergene ikke særlig meget sand, når de passerede stedet, hvorfra sedimentkernen er blevet opboret.

Gletsjertungen var permanent til stede siden år 300, og måske endda tidligere, men den eksisterer ikke i dag. Den knækkede af og smeltede væk i begyndelsen af det 20. århundrede. Dette afsløres ved, at mængden af sand i sedimentkernen, smeltet ud fra de passerende isbjerge, stiger markant i det 20. århundrede.

Det tyder på, at havvandet ikke længere fik tid til at gnave sediment ud fra undersiden af isen, inden isbjergene knækkede af. På den måde opstod Helheim-gletsjer, som vi kender den i dag, med en nogenlunde lodret og kælvende gletsjerfront og rigelige mængder sand i sine isbjerge.

Gletsjertungen forsvandt samtidig med, at mængden af arktisk havis transporteret til området i den Østgrønlandske Havstrøm faldt til et hidtil uset lavt niveau.

Det tyder på, at havis spiller en stor rolle ved at afkøle overfladevandet og lufttemperaturen ved kysten og i at beskytte gletsjertunger og isshelfer mod klimaforandringer. Derved stabiliseres gletsjerfronten og mindsker kælvingen af isbjerge fra gletsjerne.

Vigtige ved måling af gletsjeradfærd

Samlet set, kan resultaterne fra de to studier bruges til at teste de computermodeller, vi benytter til at forudsige de grønlandske gletsjeres adfærd i fremtiden.

For når alt kommer til alt; hvis en computermodel ikke er i stand til at simulere gletsjernes hidtidige forandringer, bør vi stille spørgsmålstegn ved deres evne til at kunne forudsige deres fremtid.

Resultaterne understreger, at brugen af modeller til forudsigelser af fremtiden kræver indgående viden om grundfjeldets topografi under gletsjerne såvel som den fremtidige havisudbredelse.

Det vil gøre os i stand til at identificere de potentielle grænser i det naturlige system, som vi ikke må krydse, da de kan forårsage et dramatisk tilbagetrækning af gletsjerne.

Læs denne artikel på engelsk hos ScienceNordic her. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.