Blogg

Grönlandskarta underlättar klimatforskning

Pressmeddelande från Uppsala universitet

(länk)

För första gången finns nu en högupplöst karta över marken under Grönlands inlandsis. Det är forskare vid Uppsala universitet som har tagit fram kartan, som kommer att få stor betydelse för framtida möjligheter att förutspå hur Grönlands inlandsis smälter och rör sig och som i sin tur har en påverkan på den stigande havsnivån som en följd av klimatförändringarna.

Resultaten presenterades nyligen i en artikel i den vetenskapliga tidskriften Journal of Geophysical Research Letters, GRL.

– Vi är först med att presentera en så pass detaljerad karta. De kartor som finns tidigare har en upplösning på en kilometer med stora dataluckor. Vår nya är på 150 meter, säger Katrin Lindbäck, doktor i glaciologi vid institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet.

Den nya kartan, som täcker 12 000 kvadratkilometer på västra Grönland, kommer att ge helt nya möjligheter till att forska på exempelvis smältvattnets väg från isytan ner genom isen och slutligen ut i havet via glaciärälvar. Grönlands inlandsis är den största ismassan på norra halvklotet och lagrar ungefär 10 procent av allt sötvatten på jorden. Om hela inlandsisen skulle smälta stiger den globala havsnivån med cirka 7 meter.

I forskargruppen samarbetar Katrin Lindbäck med kollegor från Danmark, Storbritannien och USA. Gruppen har tagit fram en avrinningskarta över hur smältvattnet från glaciärerna beter sig. När snö som lagrats under vintern och isytan smälter på sommaren, passerar vattnet genom så kallade glaciärbrunnar ner till botten. Hur vattnet sedan tar sig till glaciärfronten är fortfarande okänt, men rinner slutligen ut i älvar nedanför glaciären. Det Katrin Lindbäck har hittat är att avrinningen inte ser ut så som man tidigare har trott.

– Vattnet kommer inte ut på samma ställe som det gjort om det runnit på isytan. Var det hamnar bestäms delvis av isytans lutning, men även av topografin och tryckförhållandena under isen. Avrinningsområdena kan ändras, och skifta över en smältsäsong beroende på hur mycket vatten som smälter på isytan, säger Katrin Lindbäck.

Det vatten som hamnar på glaciärbotten fungerar som ett smörjmedel mellan isen och botten och sediment, och påverkar isens rörelse. Och det i sin tur påverkar den globala havsnivåhöjningen.

Kartan har hon tagit fram kartan genom att lägga ihop redan kända data med egna observationer som hon har gjort med markradar.

Mängden smältvatten har forskarkollegor i Danmark mätt genom att med hjälp av väderstationer beräkna hur mycket vatten som rinner av från glaciärytan, och jämföra det med hur mycket som kommer ut i avrinningsområdena nedanför glaciären.

För att kunna jämföra de två, krävs det en bra karta över avrinningsområdena. Det har inte funnits tidigare utan den här nya kartan är den första av sitt slag i området. Innan har man bara kunnat anta att vattnet följer isytans topografi, men det är först nu som det går att se avrinningsvägarna under isen, säger Katrin Lindbäck.

Bakgrund

Grönlands inlandsis förlorar massa, vilket kan bidra avsevärt till stigande havsnivåer på jorden. Det allt varmare klimatet leder till en ökad avsmältning från isens yta och en acceleration av isens rörelse. Det sistnämnda fenomenet kallas för dynamisk uttunning och beror på att isen glider och kalvar i en snabbare takt, vilket gör att en ökad massa transporteras från land till hav. Den snabbare glidningen mot isens botten beror på att mer smältvatten från ytan når berggrunden, men mekanismerna bakom detta fenomen är bristfälligt förstådda.

Uttunningen av isen har numera observerats på alla breddgrader på Grönland. Därmed är inlandsisens potentiella påverkan på havsnivåerna inom den närmaste hundra åren mycket svårt att uppskatta och detta utgör en stor osäkerhet i dagens klimatmodeller. Temperaturen i Arktis och Subarktis beräknas stiga med 3-5 °C de kommande hundra åren.

Dagens modeller indikerar att Grönland med största sannolikhet är mycket känslig för ökade temperaturer, men att förutse avsmältningens hastighet är mycket svårt då nyckelprocesserna inte är klargjorda. Idag uppskattas det att havsnivåerna kommer att stiga med en halv meter innan år 2100, vilket kommer att påverka uppemot 500 miljoner människor som bor i kustområden runt om i världen. Skulle hela Grönlands inlandsis smälta ökar havsnivåerna med sju meter.

Markbaserade radarmätningar har insamlats för att ta reda på den subglaciala topografin och de subglaciala termiska förhållandena i detalj. Inom projektet samlas det även in kontinuerliga mätningar av isrörelsen från GPS-stationer, passiv seismik vid öppningar av englaciala dräneringsvägar och det finns ett antal väderstationer på isen för modellering av avsmältningen.

Katrin Lindbäck sammanfattade nyligen sin forskning i avhandlingen med titeln ”Grönlands inlandsis hydrologi och bottentopografi”.

Doktorsavhandlingen försvarades i fredags, den 11 september.

Läs avhandlingen: 
Hydrology and Bed Topography of the Greenland Ice Sheet: Last known surroundings
Läs avhandlingen i PDF

Artikel i Geophysical Research Letters:
Subglacial water drainage, storage, and piracy beneath the Greenland Ice Sheet

Dr. Ice!

Disputationsfest på Västgöta Nation, Uppsala

Tack alla som uppvaktade mig på min disputationsdag! Allt gick bra och det var en av de mest intensiva dagarna i mitt liv. Jag är så tacksam att ha en sån fin familj och vänkrets. Nu har jag snart återhämtat mig och börjat smälta alla intryck från dagen.

Om ett par veckor flyttar jag till nordligare breddgrader och börjar en ny anställning som forskare på det norska polarinstitutet i Tromsö. I november åker jag även till Antarktis med ett amerikanskt forskningsprojekt. Fortsatta rapporter kommer här på bloggen.

En resa till Ilulissat, västra Grönland

Sista resan innan jag ska hem och avhandla vid disputation. Det blev en konferensresa till Ilulissat, i västra Grönland. Jag stannade kvar en vecka efter konferensen och vandrade med min vän Hanna. Grönland är ett otroligt vackert land, med mycket intressant historia och med de majestätiska isbergen, som man kan titta på i timmar utan att tröttna.

Lite bilder från staden Ilulissat:

 

Vi vandrade till fjorden med de många isbergen från Jakobshavnglaciären:

 

Sedan tog vi båten till Diskoön där vi åkte hundsläde på Lyngmarkglaciären:

 

Fältarbete på Svalbard #2: Kongsfjordens kalvande glaciärer

Här kommer del två från fältarbetet på Svalbard: lite bilder från arbetet med att kartlägga bottentopografin under glaciärerna i Kongsfjorden och Tempelfjorden.

Hela Kongsfjorden vittnar om svensk polarexpedition: Nordenskiöld var där flera gånger under 1800-talet och glaciärerna är döpta till Kronglaciären, Kungsvägen, Kungsglaciären, Blomstrandglaciären (efter en svensk kemist) och Lovénglaciärerna (efter en svensk zoolog). Kronjuvelerna är de tre bergstopparna Tre Kronor (Svea, Nora och Dana).

Fältarbete på Svalbard #1: Ny-Ålesund

Karta över Kongsfjorden

Min forskarutbildning börjar lida mot sitt slut och jag fick möjligheten att jobba några veckor (april till maj) på ett nytt projekt i Ny-Ålesund på västra Spetsbergen, för att kartlägga bottentopografin under glaciärerna i Kongsfjorden.

Ny-Ålesund är en gammal gruvby och numera forskningsstation som drivs av det före detta gruvbolaget Kingsbay (ägs av norska staten). 35 personer bor där året om och lite fler forskare på sommaren. Byn är den fjärde nordligaste i världen och det finns forskningsstationer från Norge, Kina, Japan, Sydkorea, Frankrike, England, Italien och Tyskland.

Det finns inga vägar till Ny-Ålesund och all transport måste ske via flyg, skoter eller båt. Inga turister har tillåtelse att besöka den vilket gör platsen till en lugn oas jämfört med Longyearbyen. Kryssningsfartyg har tillåtelse att besöka byn under dagtid och de kommer under sommaren. Här är lite bilder från byn och dess omgivningar.

Ofta var arbetsdagarna långa, men eftersom solen aldrig gick ner kunde vi ändå unna oss lite skidåkning på kvällstid. Skidåkningen är varierande på Svalbard, då det inte kommer några stora snömängder och vinden ofta blåser bort snön från topparna. Men vi lyckades hitta några decimeter puder på sina ställen.

Hälsningar från ett isländskt eldfjäll

Siffrorna till höger är dagar sedan utbrottet startade (den 16 september-1 november). Den blå färgen indikerar de äldsta jordbävningarna och den röda är det senaste. Magman flyttade sig nordöst under Vatnajökull innan den kom upp till ytan.
Källa: en.vedur.is

Största vulkanutbrottet på över 200 år
Vulkanutbrottet är det största vulkanutbrottet på Island sedan Laki 1783, då många islänningar strök med. Lavan täcker i dagsläget ett område på 66 kvadratkilometer. Jokern i händelseförloppet just nu är calderan, under Vattnajökull, med närmare bestämt 800 meter is över sig och som har en diameter på 10 km. Just nu sjunker isytan och det är många jordbävningar över 5 på Richterskalan (röda plupparna vid calderan på bilden ovan).

Caldera, är en kraterliknande formation som skapas då en vulkan kollapsar och kallas ibland felaktigt för krater. När magmakammaren under en vulkan töms kan ”taket” sjunka in och skapa en stor rund struktur som liknar en kittel. Till skillnad från kratrar, som oftast bildas av explosioner, så är en caldera ofta mer än en kilometer i diameter.

I dagsläget har isytan i calderan sjunkit 50 meter och vulkanutbrottet fortgår norr om istäcket. Troligtvis beror det på att magmakammaren håller på att tömmas. Det är inte så troligt att magman kommer tränga upp till glaciären, men det går inte att utesluta. Ifall magman når upp till Vattnajökull kommer den smälta stora mängder av is och detta kan leda till en störtflod. Att calderor kollapsar är ganska ovanligt på Island, det händer kanske vart 50-100 år och det är första gången det kan observeras i detalj av forskare. Jökullopp däremot är ganska vanliga på Island, små störtfloder förekommer årligen, och därför finns ett övervakningssystem i de flesta älvar.

Magmakammaren under calderan. Källa: http://www.ruv.is

Området har spärrats av då det är farligt att andas in svaveldioxiden från utbrottet. Numera har alla samhällen runt Island sin egen svaveldioxidmätare, då den omväxlande vinden sprider gaserna över hela ön. Ibland kan halterna av svavel vara väldigt höga även i Reykjavik och då rekommenderas det att hålla fönstren stängda. Det kliar i halsen och svider i ögonen. Så det blir inga närbilder på vulkanen från min vistelse här.

En del av det isländska livet
Den vulkaniska aktiviteten är islänningarna ganska vana vid. På vägen till konferensanläggningen som ligger vid Eyjafjallajökull, en bit österut från Reykjavik, passerade vi ett litet samhälle där det är mycket geotermisk aktivitet. En dag upptäckte en av husägarna i byn att deras vardagsrumsgolv, bestående av betong, hade helt smält ner till en sörja. Det hade bildats en geotermisk källa under deras hus, långsamt, utan att de märkt något. Som tur kom ingen till skada. Sådant är livet för en islänning, naturkatastroferna under vardagsrumsgolvet.

Om du vill veta mer om vulkanutbrottet så har National Geographic gjort en kortfilm, som du kan se här. Uppdaterad information om händelseförloppet finns på Islands meteorologiska hemsida, en.vedur.is.

Kartläggning av den subglaciala topografin på Grönland


Nu finns mitt omfattande dataset, som jag samlade in på Grönland under tre års fältarbete, tillgängligt på nätet i tidskriften Earth System Science Data, för alla att ladda ner gratis (så kallat open access):

Sammanfattning av arbetet på svenska
De ökade temperaturerna i Arktis påskyndar förlusten av landbaserad is lagrad i glaciärer och permafrost. Grönlands inlandsis är den största ismassan på norra halvklotet och lagrar ca 10% av allt sötvatten på jorden, vilket motsvarar 7 meter global havsnivåhöjning. För några decennier sedan var inlandsisens massbalans dåligt känd och antogs ha liten inverkan på havsnivåhöjningen. Utvecklingen av regionala klimatmodeller och fjärranalys av inlandsisen från satelliter under de senaste decennierna har avslöjat en betydande massförlust.

För att förutse vilken inverkan inlandsisen har på framtida havsnivåhöjningar är det viktigt att förstå de fysikaliska processerna som styr dess massbalans och rörelse. I sydost och de centrala västra delarna av inlandsisen domineras massförlusten av dynamiska processer i isströmmar som kalvar i havet. Massförlusten i de centrala norra, sydvästra och nordöstra delarna domineras av isytans massbalans.

Ytterst lite är känt om hur det hydrologiska systemet ser ut under inlandsisen. Hur väl det hydrologiska systemet är utvecklat under inlandsisen avgör vattnets påverkan på isrörelsen. Efter decennier av teoretiska och empiriska studier börjar vi först nu förstå de olika processer som ingår i den otillgängliga subglaciala miljön och fältobservationer behövs för att testa teorier om subglaciala processer. Genom att förstå dynamiken under Grönlands inlandsis kommer det vara möjligt att förutsäga dess framtida stabilitet under ett varmare klimat.

Botten- och istjocklek från västra Grönlands inlandsis.
Källa: Lindbäck et al. (2014) ESSD

Jag har i datasetartikeln fokuserat på markbaserade radarmätningar för att kartlägga den subglaciala topografin för en landbaserad del av den västra inlandsisen. Denna kunskap är en viktig förutsättning för att kunna modellera den subglaciala hydrologin. De högupplösta kartorna av istjocklek och bottentopografi innehåller tillräckligt med detaljer för ett brett spektrum av studier och kan bidra till förbättringar i framtida modellering av inlandsisen och subglaciala studier i området.