Et skjult drama under havoverfladen
Mens forskere holder øje med smeltende iskapper og stigende havniveauer, udfolder der sig en helt anden historie under vandlinjen. Den er næsten usynlig, men kraftfuldig nok til at påvirke havstrømme, økosystemer og måske endda vores klima.
Det spektakulære øjeblik, hvor et isbjerg løsriver sig fra en gletsjer, ser enkelt ud: drønende lyd, sprøjtende vand, derefter stilhed. Ved overfladen tager det kun få minutter. Men under vandet markerer det samme øjeblik starten på noget langt større: energirige bølger, der bevæger sig kilometervis gennem det Sydlige Ocean.
Skjulte bølger der ryster det sydlige hav
Britiske forskere har fastslået, at sådanne kalvningshændelser kan fremkalde såkaldte "undervandstsunami'er". Ikke vanvægge der skyller over strande, men interne bølger der ruller gennem vandsøjlen. De er flere meter høje, men forbliver fuldstændigt skjult under havets overflade.
Disse forsvundne tsunamier blander koldt, salt dybvand med relativt varmere lag, hvilket pludseligt får varme og næringsstoffer til at stige op.
Den blandingsproces berører tre centrale dele af klimasystemet:
- fordelingen af varme i havet
- mængden af ilt i dybere vandlag
- tilgængeligheden af næringsstoffer for plankton og fisk
Et lykketræf på åbent hav
De første tydelige beviser kom ikke fra en computer, men fra et rigtigt skib i uroligt farvand. Ombord på den tidligere britiske isbryder RRS James Clark Ross registrerede instrumenter uventede udsving i temperatur, strøm og vandets tæthed. Det skete præcis omkring det tidspunkt, hvor et stort stykke is løsrev sig fra en gletsjer.
Vind, tidevand og almindelig overfladeblandning kunne ikke forklare de målte energitoppe. Dataene pegede på noget andet: kraftige interne bølger, skabt fordi enorme isblokke dykkede ned i havet som kolossale stempler.
Skibet selv har siden fået et nyt liv. I 2021 blev det solgt til Ukraines Nationale Antarktiske Videnskabscenter og sejler nu som Noosfera. Målingerne fra dets britiske periode forbliver dog en reference for havforskere.
En blandemaskine der kan konkurrere med vinden
Indtil for nylig antog mange havmodeller tre hovedkilder til blanding omkring Antarktis: hårde vinde, tidevandstrømme og varmetab ved overfladen. Nu viser det sig, at iskalvning udgør en fjerde faktor, og ikke en lille en af slagsen.
I nogle regioner kan energien fra undervandstsunami'er nærme sig eller endda overgå tidevandsblandingens energi.
Det har en besværlig bagside. Den ekstra blanding kan skubbe varmere dybvand mod gletsjerfrontene. Resultatet: mere smeltning ved bunden af islagene, hurtigere svækkelse og større sandsynlighed for, at store brokker is igen brækker af. Sådan opstår en feedback-løkke:
- is brækker af og forårsager undervandsbølger
- bølgerne bringer varme til gletsjerbasen
- gletsjeren bliver mere ustabil
- der følger ny kalvning med nye bølger
Den cyklus forbliver lokal, men effekterne rækker videre. Ændringer i blanding påvirker produktionen af koldt, tungt vand der synker ned og spiller en rolle i den globale havcirkulation.
Rothera og RRS Sir David Attenborough: base i kulden
Jagt på usynlige begivenheder
For bedre at forstå processen arbejder teams fra den britiske forskningsbase Rothera på Den Antarktiske Halvø. Derfra sejler de med det moderne polarskib RRS Sir David Attenborough til gletsjerfronter, hvor kalvning ofte forekommer.
Hver afbrækkende isvæg bliver næsten et naturligt eksperiment. Noget der ikke kan genskabes i et bassin eller laboratorium. Forskere vil præcist vide:
- hvilken form og størrelse af isblokke der skaber de stærkeste bølger
- hvor langt disse interne bølger bevæger sig
- hvor længe den ekstra blanding i vandsøjlen forbliver mærkbar
- hvilken effekt det har på plankton, fisk og mikrober
Måling efter måling skal hjælpe med at give fænomenet en plads i globale klimamodeller. Uden det skridt forbliver forudsigelser om Antarktis' rolle usikre.
Højteknologi til en stille kæmpe
En undervandstsunami kan ikke ses i brændingen. Derfor kombinerer videnskabsfolk forskellige teknologier for at løse puslespillet:
- Satellitter og faste kameraer følger revner og brud i gletsjervæggene
- Droner filmer kalvninger tæt på uden fare for besætningen
- Autonome undervandrobotter sejler langs stejle isfronter og registrerer hver detalje
- Målepæle på havbunden opfanger trykkbølger og ændringer i strøm
- Algoritmer med maskinlæring søger i satellitbilleder efter nye kalvningshændelser
- Numeriske modeller simulerer hvordan de interne bølger opstår og spreder sig
Udfordringen består i at forbinde alle disse datakilder. Først da opstår et billede af den samlede energi, som denne blandingsproces tilfører det antarktiske kystvand.
Sheldon-gletsjeren: et friluftslaboratorium under isen
Meter for meter gennem vandprofilen
Sheldon-gletsjeren fungerer som en slags forsøgsterræn. Autonome fartøjer sejler der langs isfronten og dykker under den flydende iskant. De måler trin for trin temperaturen, saltindholdet og mængden af opløste stoffer.
På den måde ser forskere, hvordan en enkelt kalvningshændelse ændrer havets vertikale struktur. Én begivenhed kan skabe timevis ekstra blanding med effekter ned til titusvis af meter under overfladen.
Gennem den pludselige blanding kan næringsrigt dybvand skyde op til zonen hvor plankton lever, begyndelsen på hele fødekæden.
Det kan lokalt skabe en kort produktionspik, hvor alger og plankton vokser hurtigt. For krill, fisk og i sidste ende pingviner og sæler er det ekstra skub nogle gange præcis hvad der skal til for at overleve i et barskt miljø.
Biologi og klima i én proces
Studiet af disse undervandsbølger ligger på krydsfeltet mellem fysik og biologi. Havstrømme bestemmer hvor næringsstoffer dukker op og hvor de forsvinder. Det påvirker hvor meget CO₂ plankton kan optage og hvor hurtigt dødt organisk materiale synker til det dybe hav.
Hvis undervandstsunami'er bliver hyppigere eller stærkere i takt med at klimaet opvarmes og gletsjere bliver mere ustabile, ændres muligvis også kulstoflagringen i det Sydlige Ocean. Det kigger klimamodeller indtil nu knapt på.
Et internationalt projekt med globale konsekvenser
POLOMINTS: samle viden omkring Sydpolen
Forskningen er del af programmet POLOMINTS, koordineret af British Antarctic Survey. Videnskabsfolk fra Storbritannien, USA og Polen bidrager hver med deres ekspertise, fra højopløselige målinger til komplekse simuleringer.
Finansiering fra det britiske Natural Environment Research Council viser, at det handler om mere end akademisk nysgerrighed. Bedre kendskab til blandingsprocesser omkring Antarktis hjælper med at estimere fremtidig havniveaustigning, stormmønstre og ændringer i fiskebestande.
Hvorfor disse bølger også rammer Danmark
Fra det Sydlige Ocean til Nordsøen
Det Sydlige Ocean fungerer som en slags akse i den globale havcirkulation. Vand der synker og stiger ved Antarktis påvirker årtier senere strømme andre steder, inklusive det Nordatlantiske Ocean. Det system hænger sammen med vejrmønstre over Europa og styrken af den atlantiske meridionale omvæltningscirkulation, som der cirkulerer stadigt flere bekymringer om.
Hvis undervandstsunami'er frigør mere varme ved antarktiske gletsjere, kan det øge tempoet i issmeltningen. På længere sigt tæller det for det globale havniveau. Kystlande som Danmark følger derfor sådanne fund nøje, fordi tilpasning af diger og fysisk planlægning kræver års forberedelse.
Hvad dette fortæller om klimamodeller
Forskere forsøger trin for trin at integrere denne slags nyopdagede processer i klimamodeller. Det sker via forenklede formler, der beskriver effekten af en række kalvningshændelser. Simuleringer tester derefter forskellige scenarier: hyppigere kalvning, større isbjerge, ændrede vindmønstre.
For beslutningstagere betyder de forbedrede modeller et bredere billede af risici: ikke bare hvor meget is der forsvinder, men også hvor hurtigt ændringer i havstrukturen opstår. Det kan få konsekvenser for fiskeribeheer, beskyttede marine områder og internationale klimaaftaler.
Den som følger Antarktis, ser at hver ny måling dér lægger en ekstra brik mellem is, hav og atmosfære. Undervandstsunami'er var længe en blind vinkel. Nu udgør de et nyt kapitel i historien om et kontinent, der endnu langtfra har afsløret alle sine hemmeligheder.
