Ny tilnærming gir ny viten om breers massetap til havet

En tverrfaglig tilnærming der forskerne kombinerer både seismiske data og satellitt observasjonar gir underlag til å estimere brekalvinger over lengre tid. Dette gir innsikt i prosessene som styrer breenes massetap til havet. Slike tverrfaglige tilnærminger kan være verdifulle i klimaforskning.

Kronebreen; Svalbard: Leiren er klargjort for feltarbeid august 2016 for å kalibrere passive seismiske og akustiske instrumenter som måler bevegelsene i isbreen. Foto: Christopher Nuth

Kronebreen; Svalbard: Leiren er klargjort for feltarbeid august 2016 for å kalibrere passive seismiske og akustiske instrumenter som måler bevegelsene i isbreen. Foto: Christopher Nuth

I klimaforskning er mye oppmerksomhet rettet mot de enorme isfjellene i Polområdene og i nord. Isbreer holder stor mengder ferskvann lagret som is, og en mekanisme som gjør at de taper bremasse er gjennom kalving av isfjell.

I de siste årene har vi sett en økning i temperaturen i polarregionen, en endring som vil påvirke breene, både i form av smelting, men også i prosesser knyttet til tap av is gjennom kalving. Slik brekalving representerer et formidabelt bidrag til stigende havnivå over hele Jorden.

Forklaring av:

Seismiologi: Studier av fenomenet jordskjelv og andre naturlige eller kunstige kilder til vibrasjoner i fast jord (her isbreer).

Remote sensing av Jorden: bruk av satellittdata for å observere fenomen på jorden (her isbreer) med ett enkelt bilde eller over tid ved hjelp av serier av bilder fra en eller flere satellitter i bane rundt Jorden.

To forskere fra Institutt for geofag, Andreas Köhler, en seismolog som har spesialisert seg på å måle seismiske signaler fra breer, har sammen med kollega Christopher Nuth, en ekspert på glasiologi og fjernmåling, har nå lykkes i å estimere tilfang av ferskvann til havet gjennom brekalving.

Teamet tar ut det beste fra to forskningsdisipliner.

Estimering av tap av bremasse ved kalving

Kalving er en av de vanskeligste årsakene til tap av bremasse å fremskaffe målinger av f.eks i motsetning til smelting av overflateis, og til dags dato er det ingen langsiktige kontinuerlige og nøyaktige registreringer av dette istapet for hvilken som helst bre over hele verden.

Grunnen til det er at det er vanskelig å observere kalvinger som skjer i løpet av noen få sekunder, og å studere disse over en tilstrekkelig lang periode. Dette har begrenset muligheten til å overvåke prosesser som styrer breene.

Christopher Nuth en av forskeren bak den nye studien forklarer hvordan de har klart å få data over tid fra brekalvingene:

– Når en en brekalving skjer kan et lite skjelv forårsaket av at isfjellet treffer vannet måles ved hjelp av seismometre. Disse seismiske målingene kan ikke fortelle oss direkte hvor mye is breen mister, men vi kan med disse registreringene studere satellittbilder i serier der vi ser endringene på selve brefronten.

Seismiske data: Et eksempel på en seismisk registrering av en brekalving på flere seismometer som vises som forskjellige grafer i bildet. Figur: Prosjekt team.

Kombinasjon av ulike datasett viser istapet i Kronebreen

 

Ved å kombinere både seismikk og satellittbilder er de for første gang i stand til å kvantifisere kalving og istap over en lengre periode. De har ukentlige oversikter over ti år med seismiske data fra hendinger med kalvinger, målt av seismometre plassert nær Kronebreen på Svalbard.

Köhler som er seismolog i prosjektet forklarer:

– Ved å kombinere både satellitt observasjoner og seismiske data, kan vi utvikle metoder for å bestemme tap av bremasse direkte fra de passive seismiske dataene. Dette gir oss muligheten til å kvantifisere tap av bremasse kontinuerlig og tilbake i tid i en bre som overvåkes av et seismometer,

Kronebreen er et perfekt studieobjekt for deres undersøkelser - en stor "tidevanns" bre i Kongsfjorden på vestsiden av Spitsbergen, Svalbard. Den beveger seg nedover dalen med en gjennomsnittlig hastighet på to meter per dag, og er den er den mest aktive kalvende breen i Kongsfjorden. Den er også en av de få kontinuerlig hurtigstrømmene isbreene på Svalbard.

Nuth som har forsket på dette feltet i mange år, sier resultatene er lovende:

– Våre data fra brekalvinger åpner en skattekiste for bedre å forstå de fine prosessene der brekalvinger påvirkes av både havet og ulike forhold i atmosfæren.

Innsikt om ytre påvirkning

Med sine undersøkelser ved å kombinere to typer data, har forskerteamet fått ny innsikt i faktorer som bidrar til breens massetap. De har blant annet funnet at isfjell og breer gjennomgående kalver mest om høsten.

Satellittbilder: Et satellitt bilde gir et detaljert bilde av Brøgger-halvøya og Ny Ålesund i nord vest av Spitsbergen. Bildet er tatt av ASTER instrumentet på Terra satellitten/NASA; Kronebreen sees til høgre i bildet. Illustrasjon: Prosjekt teamet.

Mens tidligere studier antyder at kalvinger er drevet av en kombinasjon av betydelige subglasiale utslipp (fra sjøer under isbreen) og varmere vann fra selve fjorden, viser Köhler og Nuth at de har funnet indikasjoner for at krefter både fra atmosfæren og oseaniske strømninger er viktig for å forutsi breenes massetap.

Fra sine studier finner forskerne det tydelig at et komplekst forhold mellom overflate smeltevann, regn og sesongvariasjoner (relatert til vanntemperaturer i fjorden) påvirker mengden av bremasse tapt gjennom isbreens kalvinger.

Studien er nylig publisert i Geophysical Research Letters, hvor denne studien har blitt fremhevet av redaktøren for tidsskriftet, som konkluderer:

"This work reinforces the notion that submarine melt must be explicitly included in models of calving—something that not is generally considered in most ice sheet/glacier flow models."

Om prosjektet: CalvingSEIS

Dette arbeidet er gjort i forskningsprosjektet; Glacier dynamic ice loss quantified through seismic eyes (CalvingSEIS), som er finansiert av Norges forskningsråds KLIMAFORSK program (FRIKLIM); gjennom European Research Council Advanced Grant prosjektet ICEMASS, og prosjektet Glaciers_CCI støttet av ESA.

Les mer på prosjektsidene for CalvingSEIS for flere detaljer.

 

Referanse:

Köhler, A., Nuth, C., Kohler, J., Berthier, E., Weidle, C., & J., Schweitzer. 2016.  A 15 year record of frontal glacier ablation rates estimated from seismic data. Geophysical Research Letter. Volume 43, Issue 23, pp12,155–12,164. DOI: 10.1002/2016GL070589

Av Gunn Kristin Tjoflot
Publisert 26. jan. 2017 15:35 - Sist endret 27. okt. 2017 13:04