Med isbrytare Oden till Nordpolen

Arktis har länge varit en vit fläck på kartan. Men nu är den inte lika vit längre. Dels är Arktis mer utforskat, dels har istäcket blivit allt mindre under sommarmånaderna. Mindre vit is betyder att en mindre del av solstrålningen reflekteras och en större del av solvärmen tas upp av mörka vattenytor. Det, och andra väderfenomen, gör att isen smälter alltmer under sommaren.
Vår svenska isbrytarbjässe Oden var sommaren 2016 uppe vid Nord­polen för åttonde gången med ett forskarteam för att undersöka ­förhållandena i Arktis.

Oden stävar fram i polarisen, som här är jämn och förhållandevis tunn, en halv till en meter. Bild: Åsa Lindgren

Oden stävar fram i polarisen, som här är jämn och förhållandevis tunn, en halv till en meter. Bild: Åsa Lindgren

Tisdagen den 9 augusti lättade Oden ankar på Adventsfjorden utanför Longyearbyen på Svalbard för att under sex veckor kryssa omkring i Arktiska oceanen och göra olika mätningar i luft, is, vatten och bottensediment. Detta var Odens 18:e forskningsexpedition i Arktis, och den åttonde gången man skulle besöka själva Nordpolen. Ombord fanns ett forskarteam på 45 personer från 14 länder, de flesta från Sverige, Danmark, Kanada och England. Deras forskningsuppdrag var främst inriktade på miljökemi, maringeologi och atmosfärforskning. Det miljökemiska projektet gick ut på att undersöka tungmetaller, framför allt kvicksilver, i luft, hav, snö och is. Ett av syftena var att studera havsisens roll i transporten av föroreningar. Forskare tror att havsisen i polarområdena fungerar som ett lock som stänger inne gasformigt kvicksilver som är löst i vattnet och hindrar det från att transporteras från havsytan till atmosfären. Därför är de intresserade av att mäta koncentrationen av kvicksilver och andra föroreningar i både isfria och istäckta områden. Detta för att kunna uppskatta ansamlingen av föroreningar i ett Arktis som påverkas av klimatförändringar.

Det maringeologiska projektet bestod i kartläggning av havsbotten och de översta sedimentlagren. Kartläggningen gjordes med hjälp av olika typer av avancerade ekolod. På intressanta ställen togs sedimentkärnor upp med hjälp av kolvlod. Dessa kärnor fungerar som ett geologiskt arkiv som kan ge ledtrådar om Norra ishavets tidigare geologiska och oceanografiska utveckling.

”Arctic Ocean 2016” Var ett samarbete mellan Polarforskningssekretariatet, som är en svensk statlig myndighet och Natural Resources (naturresursdepartementet) i Kanada. Kanadensarna deltog med isbrytaren Louis S. St-Laurent. Deras uppgift var främst att samla in data om den kanadensiska kontinentalsockelns utsträckning. Detta som grund för Kanadas anspråk på områden som är en förlängning av landets kontinentalsockel enligt FN:s havsrättskonvention. Bild: UNCLOS

”Arctic Ocean 2016” Var ett samarbete mellan Polarforskningssekretariatet, som är en svensk statlig myndighet och Natural Resources (naturresursdepartementet) i Kanada. Kanadensarna deltog med isbrytaren Louis S. St-Laurent. Deras uppgift var främst att samla in data om den kanadensiska kontinentalsockelns utsträckning. Detta som grund för Kanadas anspråk på områden som är en förlängning av landets kontinentalsockel enligt FN:s havsrättskonvention. Bild: UNCLOS

Atmosfärsforskningen var främst inriktad på något som kallas gränsskiktsmeteorologi. Gränsskiktet är de 1-2 kilometer av atmosfären som ligger närmast jordytan. Forskarna samlade i kontinuerliga mätningar in data om energiutbytet mellan atmosfärens gränsskikt och is och hav. De mätte också flöden av växthusgaser och ­aerosoler (luftföroreningar). Man ville också undersöka vilken inverkan låga moln har på energibalansen vid havsytan. Analys av dessa data väntas öka förståelsen av viktiga klimatprocesser i Arktis, och detta är nödvändigt för att kunna utveckla bättre prognosmodeller för väder och klimat.

En arktisk värmebölja

Under sommaren är det ljust dygnet runt i ­Arktis. Vid Nordpolen går solen upp vid vårdagjämningen i mars och den går ner ett halvår senare vid höstdagjämningen i oktober. Under denna långa polardag är förhållandena som mest idealiska för att genomföra forskningsexpeditioner. Isen är också som mest lättforcerad under sommaren, särskilt på sensommaren när isutbredningen har sitt minimum. Detta minimum i istäckets storlek har blivit allt mindre under de senaste decennierna och det är något som oroar forskarna. Under den mörka vintern täcker isen så gott som hela Norra ishavet. Men även under denna kalla årstid har klimatet visat tecken på nya extremer.

Helikoptern lyfter från Oden för att placera ut forskare på isen för mätuppdrag. Då är det viktigt för meteorologen att hela tiden hålla koll på omgivande dimbankar och snabbt meddela piloten om det är dags att flyga tillbaka till fartyget. Bild: Runa Skarbø

Helikoptern lyfter från Oden för att placera ut forskare på isen för mätuppdrag. Då är det viktigt för meteorologen att hela tiden hålla koll på omgivande dimbankar och snabbt meddela piloten om det är dags att flyga tillbaka till fartyget. Bild: Runa Skarbø

Under den gångna vintern har det flera gånger rapporterats om ”värmeböljor” i Arktis. Och en värmebölja vintertid på dessa allra nordligaste latituderna på jorden är lika med nollgradigt ­eller kanske till och med några tiondels grader över noll. Vintertemperaturen över Norra ishavet kan variera mellan noll och –40 grader, vanligen ligger den på –25 till –30 grader, och nollgradigt är ganska ovanligt här uppe på vintern. Men i år noterades för första gången en februaritemperatur över noll grader. Vid norra Grönland uppmättes 0,7 grader, tidigare februarirekord låg på –1,5 grader och uppmättes 2007.

Varma perioder i Arktis har blivit allt vanligare de senaste decennierna och är väldokumenterade genom mätningar. Före 1970 finns inte lika många mätdata, men enligt de som finns har det förekommit varma perioder även under första halvan av 1900-talet, dock inte så varma som i början av 2000-talet. En så kallad arktisk värmebölja på vintern med temperaturer uppemot noll grader förekom kanske några gånger per decennium under tidigare perioder. Den senaste vintern har vi haft åtminstone tre sådana värmeböljor.

Därför smälter isen i Arktis

Havsisen som täcker Norra ishavet smälter alltid till en del under sommarhalvåren. För 30-40 år sedan brukade mellan tio och elva miljoner kvadratkilometer is ligga kvar på sommaren. Det är ungefär en lika stor yta som hela Europa inklusive Ryssland bort till Uralbergen. De senaste somrarna har ­isytan bara varit drygt åtta miljoner kvadratkilometer stor. Det är som om Tyskland, Frankrike, Spanien, Sverige och Finland skulle ha smält bort. Anledningen till att somrarnas ­istäcken blir allt mindre är att vi är inne i en period då jorden långsamt blir varmare, bland annat beroende på utsläpp av växthusgaser som koldioxid och metan.

En satellitbild över Norra ishavet. Här syns en sommarstorm med lågtrycksvirvelns centrum nästan rakt över Nordpolen. I lågtrycket finns, förutom frontmoln, även en hel del dimma och dimmoln. Det är klart väder över Grönland, nere till vänster. Över norra Kanada (ovan till vänster) och norra Sibirien (ovan till höger) är det också stora luckor i molntäcket.  Bild: Nasa

En satellitbild över Norra ishavet. Här syns en sommarstorm med lågtrycksvirvelns centrum nästan rakt över Nordpolen. I lågtrycket finns, förutom frontmoln, även en hel del dimma och dimmoln. Det är klart väder över Grönland, nere till vänster. Över norra Kanada (ovan till vänster) och norra Sibirien (ovan till höger) är det också stora luckor i molntäcket. Bild: Nasa

Varmare väder gör naturligtvis att mer is smälter­. Men när det gäller meteorologi och ­klimatologi är saker sällan helt enkla. Det finns ofta spin off-effekter, som kan förstärka eller försvaga ett ­skeende.

Vita isytor är effektiva speglar som reflekterar omkring 80 procent av solstrålningen tillbaka ut i rymden. När isytorna minskar ersätts de av ­mörka vattenytor som absorberar omkring 90 procent av solvärmen. Uppvärmningen av Arktis blir på så sätt allt effektivare ju mer av isen som smälter.

Isbjörnsbesök tillhörde inte vardagen på expeditionen. Men när de dök upp var det med en skräckblandad förtjusning bland expeditionsmedlemmarna.  Bild: Runa Skarbø

Isbjörnsbesök tillhörde inte vardagen på expeditionen. Men när de dök upp var det med en skräckblandad förtjusning bland expeditionsmedlemmarna. Bild: Runa Skarbø

Om det kommer regn istället för snö på isen kan det också ha en betydande effekt, eftersom regndropparna kan bryta upp en del av isen när den träffas. Isen fragmenteras då och smälter lättare på alla sidor. Mindre is och mer vatten gör att temperaturen i Arktis stiger alltmer.

Förändrade jetströmmar

Arktis värms också snabbare än resten av jorden. Det får till följd att temperaturskillnaden mellan tropikerna och Arktis minskar. Detta i sin tur leder till ytterligare spin off-effekter högre upp i atmosfären, på ungefär en mils höjd där jetströmmarna blåser med storm- och orkanstyrka kring jorden. Den cirkumpolära jetströmmen blåser från väster till öster kring jorden.

Oden är en imponerande syn när hon glider fram som en jättelik stridsvagn över tjocka havsisar i såväl svenska farvatten som i arktiska och antarktiska. Bild: Sjöfartsverket

Oden är en imponerande syn när hon glider fram som en jättelik stridsvagn över tjocka havsisar i såväl svenska farvatten som i arktiska och antarktiska. Bild: Sjöfartsverket

ftast pendlar den i små horisontella vågor mellan 50 och 60 grader nord och utgör där en gräns mellan varm luft i söder och kall luft i norr. Men ibland, när temperaturskillnaden mellan norr och söder är mindre, avtar polarjeten i styrka. Samtidigt rör den sig i allt större vågor och kan slingra sig ända ner till mellan 30 och 40 grader nord. Då tränger också kalluften ner till lägre latituder, samtidigt som temperaturen stiger kring själva Nordpolen. I sådana situationer kan det bli oväder över Nordpolen, ibland med stormvindar.

Med jämna mellanrum skickade man upp ballonger med mätutrustning för att mäta olika ­parametrar i de nedre luftlagren, upp till två kilometers höjd. Här ser vi Runa Skarbø, ­doktorand från universitetet i Trondheim. Bild: Piotr Kupiszewski

Med jämna mellanrum skickade man upp ballonger med mätutrustning för att mäta olika ­parametrar i de nedre luftlagren, upp till två kilometers höjd. Här ser vi Runa Skarbø, ­doktorand från universitetet i Trondheim. Bild: Piotr Kupiszewski

Under sommarens expedition fick Oden uppleva flera sådana oväder, ett nära Nordpolen den 27 augusti, som gav vindar uppemot 22 meter i sekunden. Kall luft rörde sig då ner till centrala Sibirien som fick sensommartemperaturer på –16 grader­. Samtidigt blev det mildare än normalt kring Nordpolen. I samband med stormen drev en stor del av polarisen mot Grönlands norra kust. En del is drev också söderut mot Atlanten ­mellan Grönland och Spetsbergen. Ju tunnare isen är, ­desto lättare driver den iväg.

Denna specialbearbetade satellit­bild visar sommar­isens ­utbredning över Norra ishavet den 9 augusti 2016, samma dag som Oden lämnade Svalbard och drog norrut. I den uppluckrade delen är isen i allmänhet 0,5–1 meter tjock. Den av vind och havsströmmar sammanpressade isen vid norra Grönland och Kanadas nordligaste arkipelag är upp till 5 meter tjock, med inslag av ännu djupare isvallar. På vintern täcker isen nästan hela Arktiska oceanen ner till Svalbard, som oftast är isfritt tack vare den milda Nordatlantiska strömmen. Bild: Japan Aerospace Exploration Agency / University of Hamburg)

Denna specialbearbetade satellit­bild visar sommar­isens ­utbredning över Norra ishavet den 9 augusti 2016, samma dag som Oden lämnade Svalbard och drog norrut. I den uppluckrade delen är isen i allmänhet 0,5–1 meter tjock. Den av vind och havsströmmar sammanpressade isen vid norra Grönland och Kanadas nordligaste arkipelag är upp till 5 meter tjock, med inslag av ännu djupare isvallar. På vintern täcker isen nästan hela Arktiska oceanen ner till Svalbard, som oftast är isfritt tack vare den milda Nordatlantiska strömmen. Bild: Japan Aerospace Exploration Agency / University of Hamburg)

Utvärderingar

De mätningar som gjorts under expeditionen utvärderas nu och kommer efterhand att redovisas. Men redan nu kan man säkert säga att det behövs flera nya expeditioner för att räta ut alla de fråge­tecken som finns vad gäller förhållandena i denna nordliga ocean. Det har under årtusenden och årmiljoner förekommit många märkligheter uppe i Norra ishavet. Bland annat har man, vid tidigare expeditioner med Oden, upptäckt att vattnet på mellan 1 000 och 2 500 meters djup var 1-2 grader varmare under den senaste istiden än idag. Detta har man kunnat härleda genom geokemiska mätningar i sedimentprover. Havsströmmarna hade tydligen ett helt annat mönster på den tiden, och säkert de atmosfäriska strömningarna också.

En av prognosprodukterna från Europeiska vädercentret som SMHI bearbetat vidare och skickat till Oden. Kartan visar beräknad vindriktning och vindstyrka den 15 augusti klockan 6 på morgonen. Ju fler streck i bakändan av vindpilarna, desto högre vindstyrka. Tre streck motsvarar kulingstyrka, 15 m/s. Fyra streck motsvarar hård kuling, 20 m/s. De gröna fälten visar var låga moln eller dimma kan förekomma. Nere till vänster syns norra Grönland. Nordpolen ligger ungefär mitt i kartbilden.  Bild: SMHI/ECMWF

En av prognosprodukterna från Europeiska vädercentret som SMHI bearbetat vidare och skickat till Oden. Kartan visar beräknad vindriktning och vindstyrka den 15 augusti klockan 6 på morgonen. Ju fler streck i bakändan av vindpilarna, desto högre vindstyrka. Tre streck motsvarar kulingstyrka, 15 m/s. Fyra streck motsvarar hård kuling, 20 m/s. De gröna fälten visar var låga moln eller dimma kan förekomma. Nere till vänster syns norra Grönland. Nordpolen ligger ungefär mitt i kartbilden. Bild: SMHI/ECMWF

Som synes är svaren på våra frågor om klimatets förändringar inte enkla. Därför är det viktigt att fortsätta att forska på plats. Det finns många processer i Arktis som påverkar klimatet både på regional och global nivå och som inte bara kan observeras från satelliter. Nästa forskningsresa med Oden till Arktis sker sommaren 2018. 

Sommarisens utbredning under julimånaderna från 1978 till 2016. I slutet av 1970-talet och början av 1980-talet var utbredningen över 10 miljoner kvadratkilometer, en yta ungefär lika stor som hela Europa bort till Uralbergen. De senaste somrarna har isens utbredning i medeltal varit cirka 8,5 miljoner kvadratkilometer. Det är som om hela Tyskland, Frankrike, Spanien, Sverige och Finland har smält bort. På vintern täcker isen hela Norra ishavets 15 miljoner kvadratkilometer. Källa: National Snow and Ice Data Center

Sommarisens utbredning under julimånaderna från 1978 till 2016. I slutet av 1970-talet och början av 1980-talet var utbredningen över 10 miljoner kvadratkilometer, en yta ungefär lika stor som hela Europa bort till Uralbergen. De senaste somrarna har isens utbredning i medeltal varit cirka 8,5 miljoner kvadratkilometer. Det är som om hela Tyskland, Frankrike, Spanien, Sverige och Finland har smält bort. På vintern täcker isen hela Norra ishavets 15 miljoner kvadratkilometer. Källa: National Snow and Ice Data Center

Fakta: 
Arktiska oceanen
En batymetrisk (bottentopografisk) karta över Arktiska oceanen eller Norra ishavet, som vi också brukar säga. Det är världens minsta ocean med en yta ungefär dubbelt så stor som Australien. Bäckenet mellan kontinentalsocklarna är upp till fem kilometer djupt. Nästan rakt över Nordpolen sträcker sig Lomonosovryggen från norra Grönland till norra Sibiriens kontinentalsockel. Ryggens djup ligger mellan ungefär 500 och 1 000 meter med ännu lite högre toppar. Vid själva Nordpolen som ligger strax utanför ryggen är djupet uppmätt till 4 237 meter. Lomonosovryggen utgjorde för 56 miljoner år sedan den yttersta delen av den nordeuropeiska kontinentkanten, som då bröts loss från den eurasiska plattan och började sin ensamma färd norrut med en hastighet av 1,6 centimeter per år till den plats den har i dag.
Bild: International Bathymetric Chart of the Arctic Ocean

Isbrytaren Oden
Oden med sin platta för. Munstyckena som spolar ut vatten i fören syns tydligt. Bild: US Navy

Oden med sin platta för. Munstyckena som spolar ut vatten i fören syns tydligt. Bild: US Navy

Isbrytaren Oden är vår svenska isbrytar­flottas flaggskepp. Den är störst och bryter tjockaste isen. Med tre knops fart kan Oden bryta 1,9 meter kärnis, och det är nästan dubbelt så tjock is som de andra stora isbrytarna orkar med. Oden är nästan dubbelt så tung som de andra isbrytarna i Sverige.

 

Hon (ja, alla stora fartyg kallas hon även om de har manliga namn) är också annorlunda byggd med en platt för, som är bredare än aktern.

 

Oden bryter isen genom att glida upp ovanpå den och krossa den med sin tyngd som totalt är 13 000 ton. Skrovet i fören består av fem centimeter tjockt specialhärdat stål. Under brytning spolas stora mängder vatten ut från ­munstycken i fören för att smörja skrovet och spola undan is som bryts loss.

 

Sedan 1989 har Oden brutit vinteris i Bottenviken och Bottenhavet. Hon blev historisk sommaren 1991, när hon som första icke-atomdrivna ytfartyg nådde Nordpolen på en ­forskningsexpedition. Numera är Oden en kombinerad isbrytare för svenska farvatten och polarforskningsfartyg. Hon har varit 18 gånger i Arktis och fem säsonger i Antarktis. Oden ägs av Sjöfartsverket, och de har ingått ett långtidsavtal med Polarforskningssekretariatet, som är en statlig myndighet med uppgift att främja polarforskning.

Egen meteorolog
Expeditionsmeteorologen Nicke Juuso från Luleå förverkligade en dröm när han fick ställa sig mitt på Nordpolen. Den här dagen var han isbjörnsvakt och bar därför gevär. Bild: Åsa Lindgren

Expeditionsmeteorologen Nicke Juuso från Luleå förverkligade en dröm när han fick ställa sig mitt på Nordpolen. Den här dagen var han isbjörnsvakt och bar därför gevär. Bild: Åsa Lindgren

Om man rör sig på Norra ishavet kan man inte bara sätta på radion och lyssna på Norra Grönlands farvatten eller Farvattnen kring Nordpolen på sjörapporten. Om man beger sig dit får man helt enkelt ta med sig en egen meteorolog. Teamet kring Arctic Ocean 2016 valde Nicke Juuso. Han är till vardags försvarsmeteorolog på flygflottiljen Kallax i Luleå.

 

Som meteorolog i de arktiska farvattnen är man lite begränsad vad gäller tillgång på hjälpmedel. Nicke gjorde egna väderobservationer från Oden, där det bland annat finns termometer, barometer, vindmätare, samt instrument som mäter sikt och molnhöjd. Däremot finns ingen väderradar på Oden där man kan följa nederbördsområden. Vad som framför allt saknas är observationer från platser runt omkring. För att göra en bra prognos måste man nämligen först göra en analys av väderläget och då måste man ha observationer från ett ganska stort område runt omkring själva prognosområdet.

 

För att få en uppfattning om det närmaste omgivande vädret kunde Nicke titta ut från Odens observationsplattform på 30 meters höjd. Problemet var bara att nästan allt var vitt – is, dimmor, stratusmoln och till och med de få isbjörnarna som strövade omkring. Och vid dimma ser man ingenting.

 

Under andra världskriget utvecklades en prognosmetod som man kallade ”single station forecast”. Den gick ut på att utnyttja tidsserier av observationer från sin egen position och av detta göra en primitiv prognos. Idag har vi mycket som inte fanns under andra världskriget, till exempel detaljerade satellitbilder och globala prognosmodeller av hög kvalitet vilka täcker även polarområdena.

 

Annorlunda väder

 

Enligt Odens kapten, Erik Andersson, som varit med på flera polarexpeditioner tidigare, var vädret denna sommar annorlunda än det brukade vara. En ”normal” sommar ligger det ett högtryck över Arktis. Då råder svaga vindar och det ligger ofta ett täcke av låga moln över isen och dimbankar ligger utspridda i ett komplext mönster. När det är så ostrukturerat är det svårt att prognosera väder. Denna sommar täcktes Arktiska oceanen av ett lågtrycksområde som ibland gav blåsigt väder med friska vindar eller kuling (14-23 m/s). Vid tre tillfällen var det storm med 25 m/s eller mer.

 

Det lågtrycksbetonade och ostadiga väderläget gjorde det paradoxalt nog lite lättare att vara meteorolog. Man kunde mäta hastigheter på fronter som syntes på satellitbilderna och tala om mer exakt när olika väderomslag skulle ske.

 

När Oden på tillbakavägen till Svalbard den 18 september kom ut i isfritt hav igen, drabbades hon av en storm med vindhastigheter upp emot 28 meter i sekunden. Ovädret skapade 5-8 meter höga vågor och vatten stänkte över kommandobryggan på 30 meters höjd. Sådant väder är inte roligt för ett fartyg som är byggt för att gå i is och inte för att vara stabilt i grov sjö.

Kalluften flyttar på sig
Flera spin off-effekter gör att temperaturen i Arktis skenar iväg uppåt. De röda pilarna i figuren visar polarjetströmmen som blåser moturs kring Arktis på omkring en mils höjd och avgränsar kall luft i norr från varmare luft i söder. Till höger är jetströmmen zonal och har bara mindre vågor som sträcker sig lite söderut, som till nordöstra Sibirien på figuren. Kalluften ligger koncentrerad kring Nordpolen.

 

Ibland slingrar sig polarjeten i vågor längre söderut och blir meridional, som i den undre figuren. Det är en typ av vädersituation som blivit allt vanligare nu när Arktis värmts upp och temperaturskillnaden mellan Nordpolen och ekvatorn har minskat. De slingrande vågorna i luften tar med sig kalluft söderut och det bildas kalluftpoler över norra Kanada, norra ­Atlanten och norra Sibirien. Samtidigt har det blivit ­varmare på Nordpolen.

Material från
Allt om Vetenskap nr 5 - 2017

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter