Langt under den antarktiske ispakke foregår der noget, som du ikke kan se fra dækket, men som ryster livet i det sydlige hav i sin grundvold.
Det, der ved overfladen ligner et kortvarigt isbrud, viser sig under vandet at udløse en langvarig chokbølge, der flytter rundt på varme, ilt og næringsstoffer.
Usynlige bølger under et tilsyneladende roligt hav
Når et stykke is bryder af en gletsjer, retter kameraerne sig som regel mod spektaklet over vandet. Laviner af is styrter ned, en fontæne af havvand sprøjter op, og få minutter senere virker alt stille igen. For besætningen på det britiske forskningsskib RRS James Clark Ross var det også billedet, indtil måleinstrumenterne ombord fortalte noget helt andet.
Dybere nede i vandsøjlen registrerede sensorer udsving i temperatur, strømning og tæthed, der ikke passede til vind eller tidevand. Dataene pegede på kraftige undersøiske bølger, opstået ved nedstyrtet is’ slag mod havet. Disse bølger forbliver usynlige ved overfladen, men ruller kilometervis gennem det Sydlige Ocean og blander vandlagene, som om nogen stak en gigantisk ske ned i havet.
Under hver kælvende isfront kan der opstå en skjult “tsunami”, der opvarmer havet præcis der, hvor gletsjerne er mest sårbare.
For klimaforskere åbner det en helt ny kategori af processer: ikke synlige fra rummet, svære at måle, men muligvis afgørende for isdækkets fremtid.
Fra tilfældig måling til videnskabeligt gennembrud
Et lykketræf ombord på RRS James Clark Ross
Opdagelsen opstod ikke fra et planlagt eksperiment, men fra et sammenfald af omstændigheder. Under en ekspedition langs en aktiv isfront registrerede oceanograferne løbende havets tilstand: strømning, saltindhold, temperatur, tryk. Præcis i det øjeblik, da en stor ismasse brød af, kørte alle instrumenter allerede på højtryk.
Graferne, der fulgte, viste abrupte pulsslag på forskellige dybder. De sædvanlige forklaringer – storm, tidevand, overfladekøling – røg ud. Den eneste begivenhed, der passede i tid og sted, var gletsjerens kælvning. Sammenstødet mellem tons af is og vandoverfladen dannede tilsyneladende en række undersøiske bølger, der plantede sig som ringe gennem dybden.
Skibet, der muliggjorde disse målinger, det tidligere RRS James Clark Ross, sejler nu som Noosfera under ukrainsk flag. Rådataene fra dengang forbliver dog et referencepunkt for ny forskning i disse skjulte bølger.
En ekstra motor til havblanding
Indtil nu gik mange klimamodeller ud fra, at tre faktorer dominerer blandingen af vand omkring Antarktis:
- kraftige vinde, der driver det øverste vandlag,
- tidevandstrømme, der skraber langs havbunden,
- varmeudveksling mellem hav og kold luft.
De nyligt beskrevne undersøiske “tsunamier” tilføjer en fjerde motor. Estimater viser, at deres effekt i nogle regioner kan være sammenlignelig med vindens indflydelse og lokalt endda stærkere end tidevandsstrømmene. Hver afbrudt ismasse virker som et energistød, der rører rundt i vandsøjlen.
Det lyder teknisk, men konsekvenserne ligger tæt på kernen i klimaspørgsmålet. Gennem denne blanding kan relativt varmt dybdevand bringes opad, helt hen til undersiden af gletsjere, der løber ud i havet. Det accelererer smeltningen nedefra, hvilket får gletsjere til at kælve hurtigere og får havspejlet til at stige.
Mere kælvning betyder flere undersøiske bølger, som til gengæld skaber forhold for endnu hurtigere kælvning.
Sådan opstår en cyklus, hvor istab og havdynamik forstærker hinanden, uden at dette længe har været synligt i klassiske observationer ved overfladen.
Rothera og Sheldon-gletsjeren som naturligt laboratorium
En base ved kanten af isen
For bedre at forstå denne proces arbejder et internationalt team fra Rothera Research Station på den Antarktiske Halvø. Fra denne kystbase drager forskere ud til aktive isfronter, hvor gletsjere ender direkte i havet. Der finder de mest spektakulære brud sted, men også de kraftigste undersøiske bølger.
Parallelt hermed leverer det nye britiske polarskib RRS Sir David Attenborough en mobil platform. Skibet kan udsætte målebøjer, sende robotfartøjer i vandet og samtidig kommunikere med satellitter og droner. Hvert gletsjerbrud bliver dermed et unikt fuldskalaeksperiment, noget der aldrig kan genskabes realistisk i et bassin.
Sheldon-gletsjeren: hvor robotter går på dybden
Et af de mest intensivt studerede steder er Sheldon-gletsjeren. Her styrer forskere autonome undervandsfartøjer langs den stejle isvæg dybt under vandoverfladen. Robotterne måler, hvordan temperatur og saltindhold ændrer sig, efter at et stykke is er brudt af.
De følger også spredningen af næringsstoffer og mikroskopisk plankton. Det virker som en detalje, men plankton udgør fundamentet i det antarktiske økosystem. Når undersøiske bølger bringer næringsstoffer fra dybden op, kan det forårsage korte, kraftige vækstudbrud, som krill, fisk, havfugle og endda hvaler reagerer på.
Hvert isbrud påvirker ikke bare klimaet, men også fødekæden, hvor krill og hvaler spiller hovedrollerne.
Ved at måle gennem flere sæsoner i træk opstår et billede af, hvor ofte disse bølger forekommer, og hvor længe deres effekt hænger ved i vandsøjlen.
Hightech-jagt på et flygtig fænomen
En kombination af rum, luft og dybde
Undersøiske “tsunamier” er for hurtige, for lokale og nogle gange for svage til pålideligt at følge med én slags instrument. Derfor kombinerer teamene forskellige teknologier, der supplerer hinanden:
- Satellitter og timelapse-kameraer følger revner og bevægelse i gletsjerne.
- Droner filmer kælvningsøjeblikket og registrerer bølger ved overfladen.
- Autonome undervandrobotter måler dybdens reaktion direkte efter nedslaget.
- Faste instrumenter på havbunden registrerer passeringen af interne bølger.
- Algoritmer til maskinlæring detekterer automatisk kælvningshændelser i store billedserier.
- Numeriske modeller simulerer, hvordan bølgerne spreder sig, og hvor varmen i sidste ende ender.
Med disse data forsøger forskere at give de undersøiske bølger en plads i globale klimamodeller. Det er nødvendigt for mere realistisk at kunne forudsige, hvor hurtigt det antarktiske isdække kan reagere på yderligere opvarmning, og hvilke verdensregioner der stærkest rammes af ekstra havspejlsstigning.
Et internationalt projekt med verdensomspændende indsats
Forskningen omkring disse skjulte bølger falder stort set under POLOMINTS-projektet, koordineret af British Antarctic Survey. Videnskabsfolk fra Storbritannien, USA og Polen arbejder tæt sammen med institutter som Scripps Institution of Oceanography og University of Southampton.
Finansieringen via det britiske Natural Environment Research Council viser, at det her ikke kun handler om akademisk nysgerrighed. Beslutningstagere har brug for bedre estimater af fremtidig havspejlsstigning og vil vide, hvor stabile de store isflager langs Antarktis stadig er i en verden med højere CO₂-koncentrationer.
Hvad betyder disse bølger for resten af verden?
Fra Sydpolen til Nordsøkysten
Den energi, der frigives ved kælvende gletsjere, forbliver ikke pænt indkapslet omkring Sydpolen. Interne bølger kan flytte varme og salt over store afstande og påvirker dermed havstrømme, der i sidste ende også styrer vejret omkring Vesteuropa. Små forskydninger i det Sydlige Ocean kan efter år blive mærkbare i mønstre af nedbør og storme meget længere mod nord.
For lavtliggende deltaområder betyder dette en ekstra usikkerhed. Hvis undersøiske bølger accelererer isflagers smeltning, kan havspejlet stige hurtigere end i mange nuværende scenarier. Byer ved kysterne, herunder København og andre danske kystbyer, må ved langsigtet planlægning tage højde for sådanne accelererede forløb.
| Aspekt | Mulig påvirkning |
|---|---|
| Havblanding | Accelereret udveksling mellem varmt dybdevand og koldt overfladevand omkring gletsjere. |
| Issmeltning | Hurtigere erosion på undersiden af flydende isflager, mere kælvning. |
| Økosystemer | Ændret fødetilbud for plankton, krill og hvaler, muligvis andre migrationsmønstre. |
| Havstrømme | Potentiel tilpasning af storstilet cirkulation i det Sydlige Ocean. |
| Havspejl | Højere bidrag fra Antarktis til global havspejlsstigning på lang sigt. |
Et nyt opmærksomhedspunkt for modeller og simuleringer
For modelbyggere udgør dette fænomen en udfordring. De skal indarbejde en proces, der varierer stærkt i rum og tid, og hvor der findes få lange målerækker. For at lukke det hul udvikles der nu forenklede beskrivelser, der efterligner den gennemsnitlige påvirkning fra tusinder af kælvninger om året.
Med sådanne simuleringer kan forskere teste, hvor følsom den antarktiske kyst er over for flere eller færre kælvende gletsjere. De kan også sammenligne scenarier: hvad sker der med havstrømmene, hvis hyppigheden af disse undersøiske bølger fordobles, eller hvis bestemte gletsjere bliver ustabile?
For studerende og interesserede tilbyder undersøiske bølger i sig selv et fascinerende studieobjekt. De kombinerer tyngdekraft, tæthedsforskelle og havbundens topografi. Laboratorieeksperimenter med salt- og ferskvandslag eller computermodeller, hvor en isblok falder ned i et lagdelt bassin, kan hjælpe med at gøre denne dynamik mere intuitiv.
En anden forskningslinje fokuserer på risici for infrastruktur. Undersøiske kabler, måleplatforme og fremtidige anlæg til grøn energi i polarhave kan muligvis møde uventede strømningstoppe fra interne bølger. Designere, der allerede nu tester flydende vindmølleparker eller autonome bøjer i kolde farvande, bør tage højde for sådanne ekstrakræfter.
