Isolerende luftlag over Grønlands iskappe mindsker nedbør
Jordens klima er blevet varmere, men selv om den grønlandske iskappe smelter hastigt i kystområderne, er der store dele af iskappen (40 procent), der næsten ikke har smeltning på overfladen. Varmere klima betyder normalt også, at der falder mere nedbør, men der er ikke sket en stigning af nedbørsmængden på iskappen. Ny forskning fra blandt andet Niels Bohr Institutet viser, at det skyldes, at der om vinteren dannes et luftlag nær overfladen, som isolerer iskappen fra den øvre atmosfære og mindsker både fordampning og nedbør. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Science Advance.
Hans Christian Steen-Larsen trækker udstyret over isen til forsøgsstedet. (Credit: Max Berkelhammer, University of Illinois)
Når luften bliver varmere, kan den indeholde mere vanddamp. Fysikkens love siger, at for hver grad temperaturen stiger i luften, kan vandindholdet stige med op til 7 procent, så i tropiske egne er luften meget mere fugtig end i arktiske egne.
Mængden af nedbør hænger derfor sammen med temperaturen. Men forskere fra blandt andet Niels Bohr Institutet opdagede, at selvom temperaturen er steget de sidste 10 år, er nedbørsmængden over de centrale dele af Grønlands iskappe ikke steget. Målinger viste, at nedbørsmængden ligefrem var faldet. Hvorfor det?
Hans Christian Steen-Larsen iført klatreudstyr i 40 graders kulde ved Summit på indlandsisen. (Credit: David Schneider, NCAR)
På grund af lavthængende skyer og fygende sne kan direkte observationer af iskappens overflade være meget usikker. I stedet har et internationalt team af forskere fra blandt andet USA og Niels Bohr Institutet i Danmark studeret atmosfæren over den 3½ km tykke iskappe.
Finder svar i luften
”Vi besluttede os for at undersøge, om man kunne finde svaret i atmosfæren over indlandsisen ved direkte at måle de atmosfæriske processer. Vi lavede derfor målinger af vanddampen i atmosfæren gennem tre år”, fortæller Hans Christian Steen-Larsen, postdoc i Center for Is og Klima på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Vand består af molekyler med ét iltatom og to brintatomer. Men atomerne kan variere en smule og have flere eller færre partikler i kernen, så kaldes de isotoper. Forskerne målte de stabile vandisotoper i atmosfærens vanddamp op til en højde af 40 meter over iskappens overflade. De analyserede vanddampen og målte forholdet mellem den mest almindelige form for ilt, 16O og en lidt tungere ilt, 18O. Dette isotopforhold fortæller noget om, hvor vanddampen kommer fra, og de fik nogle meget overraskende resultater.
Kurven over vanddampens isotopsammensætning mellem sneoverfladen og 40 meters højde viser, at der i 2-4 meters højde er et minimum af 18O. Der er altså ligefrem et grænselag, som adskiller det nedre lag og det øvre lag i atmosfæren. (Credit: Berkelhammer et al.)
Det viser sig, at om vinteren er der meget stabile vejrsystemer i atmosfæren over iskappen. Tæt på overfladen er der meget koldt og tørt, og luften er ret stillestående. Cirka 100 meter oppe er luften mere dynamisk og varmere. Men det er ikke en jævn overgang.
Opdager nyt fænomen
”Ved at måle isotopsammensætning i vanddampen fandt vi ud af, at der var en meget klar afgrænsning mellem den vanddamp, som var i forbindelse med isen og den vanddamp, som blev blæst ind højere oppe i atmosfæren. Både i det nederste luftlag tæt på isen og i det højere luftlag var der et højt indhold af iltisotopen 18O. Men inde imellem de to luftlag var der i 2-4 meters højde et lag med lavere indhold af 18O. Der var altså ligefrem et grænselag, som adskilte de to lag i atmosfæren. Vi var derved i stand til at se en direkte afkobling mellem isoverfladen og atmosfæren ovenover – det havde ikke været muligt at opdage, hvis vi kun havde set på vanddamps-mængden i luften”, fortæller Hans Christian Steen-Larsen.
Denne afkobling mellem de to lag forklarer, hvorfor der er mindre nedbør end forventet. Over grænselaget er luften vandholdig, og der kan dannes tåge, men da tågen ganske enkelt er for tynd og partiklerne er for små, bliver tågen ikke fortættet nok til at kunne falde som nedbør, så den fordamper bare igen. Samtidigt lægger det tynde tågelag et låg på overfladen, så der ikke sker fordampning fra isens overflade.
Det 40 meter høje tårn med måleudstyr ved Summit. (Credit: Max Berkelhammer, University of Illinois)
”Vi har simpelthen opdaget en vigtig proces, der er med til at forklare, hvorfor der ikke er en sammenhæng mellem temperaturen og nedbørsmængden på indlandsisen i Grønland”, siger Hans Christian Steen-Larsen.
Bedre klimamodeller
Resultaterne blev yderligere testet ved at sammenligne med data fra iskerner. Den grønlandske iskappe er dannet af sne, der falder år efter år og bliver liggende og efterhånden presses sammen til is. Ved at bore iskerner gennem den kilometer-tykke iskappe, kan forskerne tydeligt se hvert årlag, og de kan måle, hvordan temperaturen var i den nedbør, der i sin tid faldt som sne. På dén måde kan de opklare, hvordan klimaet har været gennem flere end hundrede tusind år – hvor varmt der var og hvor meget nedbør der faldt.
”Ser vi på data fra de seneste 11.000 år, hvor vi jo har haft en varm mellemistid, kan vi konstatere, at temperaturen og nedbørsmængden ikke altid har fulgtes ad. Denne manglende sammenkobling har været svær at forklare, men det kan vi nu gøre med vores opdagelse af dette her fænomen. Det betyder, at man kan bruge data fra iskernerne, der fortæller om fortidens klimavariationer, til at forbedre de klimamodeller, der skal forudsige fremtidens klimændringer”, slutter Hans Christian Steen-Larsen.
Hans Christian Steen-Larsen, Postdoc, Centre for Ice and Climate, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, +45 3533-0308, hanschr@nbi.ku.dk