Arktisk sjøis

Sjøisen er en følsom komponent i det arktiske klimasystemet, hvor frysing, smelting og bevegelse styres av termodynamisk og dynamisk påvirkning fra atmosfære og hav. Sjøisen spiller en meget viktig rolle i klimasystemet på grunn en høy albedo og isolerende effekt som reduserer varmeutveksling mellom hav og atmosfære. Arealet av isdekkede områder viser stor variabilitet både sesongmessig og fra år til år. Systematiske observasjoner av isarealet på global skala er gjort siden 1979 gjennom daglige målinger fra satellitter med passive mikrobølge- instrumenter. I tillegg til isareal er også isdrift målt fra 1990 gjennom det internasjonale arktiske bøye-programmet. Isdriften i det sentrale polbassenget er målt gjennom dette programmet, men store deler av de omkringliggende randhav, inkludert Barents- havet og Grønlandshavet, har ikke hatt systema-tisk dekning med disse bøyene. I Framstredet har isdrift og istykkelse vært målt i faste posisjoner fra bunnforankrede bøyer siden 1990. I andre del-er av Arktis har istykkelse vært obsdel-ervdel-ert nokså

uregelmessig med forskjellige obervasjonssyste-mer. Satelittmålinger av istykkelse er blitt utviklet siden 1990-tallet basert på altimeterdata. De første målingene av istykkelse som dekket hele Arktis ble innsamlet av IceSat satelitten i 2003. Senere har flere satellitter bidratt til å skaffe data om istyk-kelse, men alle satelittbaserte målinger av istykkelse trenger validering mot andre typer data for å oppnå pålitelige resultater.

Isutbredelse

Analyse av isutbredelsesdata fra 1979 til i dag viser store mellomårlige endringer i de ulike sektorene av Arktis. Dette gjelder spesielt de siste årene (figur 3.5.10a). Den midlere årlige isutbredelsen er redu-sert fra 13,2 mill km² til 11,6 mill km² fra 1979 til 2012. Dette tilsvarer 11,8% over 34 år. Reduksjo-nen er minst i mars og høyest i september. Dette er basert på grundige analyser av passive mikrobølge satellittdata der en rekke algoritmer er sammen-lignet og et ensemble er brukt til å finne det beste estimatet av isutbredelsen ([130],figur 3.5.10b).

Figur 3.5.10 (a) Minimumutbredelse av sjøisen i Arktis i september 2014 (hvitt område), i de foregående fire årene (heltrukne linjer) og midlere utbredelse for perioden 1981 – 2010 (ref. http://artic-roos.org); (b) Midlere årlig isutbre-delse i km² for hele Arktis for perioden 1979 til 2012 basert på 5 av de 11 algoritmene som er brukt basert på passiv mikrobølge data [130].

a) b)

For de ulike randhavene kan endringene være nokså forskjellig fra den midlere utbredelsen for hele Arktis. I Barentshavet har isutbredelsen avtatt mest om vinteren og mindre om sommeren (figur 3.5.11 a,b). I de første årene etter 1979 kunne store deler av Barentshavet være isdekket om vinteren, men dette har endret seg betydelig i de siste årene. Fra ca. 2005 har det vært isfritt hele vinteren i store deler av det nordøstlige Barentshavet opp mot nord-spissen av Novaya Zemlya (figur 3.5.11 a).

Isutbredelsen i september bestemmer hvor mye flerårsis det vil være i det påfølgende år. Redusert isutbredelse om sommeren har derfor medført at det er blitt mindre flerårsis i de siste årene. Reduksjo-nen i flerårsisen har vært mest dramatisk i perioden 2002 til 2008 da ca. 40 % av flerårsisen forsvant (figur 3.5.12). Etter 2008 tyder dataene på at flerårsisen varierer i utstrekning [131].

Figur 3.5.11 (a) Midlere isutbredelse for mars 2014 (hvitt areal) og mars 1979 (rød linje). (b) Tidsserie av månedlig isutbredelse i Barentshavsektoren for mars og september fra 1979 til 2014 (fra http://arctic-roos.org).

a) b)

Figur 3.5.12 Fordeling av flerårsis i Arktis for (a) mars 2002 og (b) mars 2008. Røde og gule områder viser hvor flerårsisen er dominerende, mens blå områder er førsteårsis. Kartene er basert på scatterometerdata fra Quickscat som er lastet ned fra http://nsidc.org.

a) b)

Istykkelse

Istykkelse er ikke målt på samme systematiske måte som isarealet, fordi satellittmålinger av istykkelse ikke har vært tilgjengelig før i det siste tiåret. Data for de siste 3 – 4 tiår har vært innsamlet med forskjellige metoder i ulike deler av Arktis, og resultatene er ikke nødvendigvis konsistente. Den viktigste endringen i istykkelse er observert i det store Arktiske dyphavsbassenget hvor flerårs- isen har vært dominerende inntil for få år siden.

Sonarmålinger fra ubåttokter har vært den viktig-ste kilden til istykkelsesdata i perioden fra 1975 til 2000. Dette datasettet består av over 2000 målinger, som hver dekker en rekke transekter på kryss og tvers i dyphavsbassenget. Etter 2000 har data fra ubåter blitt betydelig redusert mens andre typer målinger har overtatt, spesielt elektromagnetiske induksjonsmålinger fra helikopter/fly, altimeter målinger fra satellitt/fly og sonarmålinger fra bunnforankrede rigger under isen.

Altimeterdata fra satellitter er de eneste som kan dekke hele Arktis med regelmessige målinger.

Metoden består i å måle isens fribord, som er høyden fra den isfrie havoverflate til toppen av isen, og omregne fribord til istykkelse. Dette forutset-ter at snødekket og isens tetthet er kjent. NASAs laseraltimetersatellitt, IceSat, har levert målinger av

isens fribord i utvalgte perioder fra 2003 til 2008.

Analyser av disse dataene har gitt unike synoptiske månedsmiddel av istykkelse over hele Arktis. Data-ene viser at både flerårsisen og førsteårsisen har blitt tynnere fra 2003 til 2008 over store deler av Arktis, som vist i figur 3.5.13 [132].

Ved å analysere data fra de ulike målemetodene har man funnet at midlere istykkelse i det sentrale Ark-tiske basseng har avtatt fra 3,59 m i 1975 til 1,25 m i 2012, en reduksjon på 65 %, [133]; (figur 3.5.14).

For perioden fra 2000 til 2012, hvor flere typer data er tilgjengelig og estimatene dermed bedre, er det funnet at reduksjonen er 0,58 m pr dekade med en nøyaktighet på + 0,07 m. Dette er en dramatisk endring som viser at den tykke flerårsisen i det indre av Arktis er kraftig redusert. Det er likevel fortsatt en del flerårsis igjen, men den er for det meste lokalisert nord for Canada/Grønland (figur 3.5.13) og faller delvis utenfor området som er analysert i [133].

Fra 2010 har radar altimeterdata fra CryoSat vært tilgjengelig, og de første målinger av istykkelse i polarområdene har blitt publisert [134]. Foreløpige resultater viser at istykkelsen ikke har endret seg signifikant i de siste få årene. Men målemetoden er under utvikling [135] og man kan ikke trekke konklusjoner før resultatene er grundig validert mot andre metoder.

Figur 3.5.13 Istykkelsedata fra laser altimeteret på IceSat som er midlet over 4 -5 ukers perioder i februar-mars.

Kartene viser istykkelse i meter for (a) 2004, (b) 2006 og (c) 2008. Merk at den tykkeste isen (rød-gul-grønn) faller sammen med lokalisering av flerårsisen, som også er vist i figur 3.2.12.

Figur 3.5.14 Istykkelsesdata fra 1975 til 2012 basert på sonarmålinger fra ubåttokter (røde punkter) og andre data fra fly, satellitt, og undervannsrigger (svarte punkter). Oransje linje er tredje ordens polynom tilpasning til ubåtdata-ene som er brukt til å beregne tykkelse. Grønn linje er tredje ordens polynom tilpasning til alle dataubåtdata-ene som er vist i figuren. Fra [133].

Sjøisvariabel Endring Observert trend

Isutbredelse Reduksjon -3.8 % per dekade

Utbredelse av flerårsis Reduksjon -13.5 % per dekade

Istykkelse Reduksjon -15 % per dekade

Isdrift Økning +0,55 cm/s per dekade

Smeltesesongens lengde Økning +5,7 dager per dekade

Tabell 3.5.1 Oppsummering av endringer og trender i isforhold de siste dekadene.

Konklusjon

Reduksjonen i den arktiske sjøisen, som er blitt dokumentert gjennom flere typer målinger, er et av de mest tydelige tegn på klimaendringer i nord- områdene. De viktigste endringene er at 1) isut-bredelsen er redusert for alle måneder i året, men mest for september-oktober; 2) andelen av flerårsis er betydelig redusert, noe som medfører at 3) den midlere istykkelsen er betydelig redusert, siden større deler av isdekket består av førsteårsis som er typisk 1-2 m tykk. Disse endringene har videre ført til at både midlere isdrifthastighet og lengden av smeltesesongen har økt. Disse endringene er oppsummert av FNs klimapanel [2] og er gjengitt i tabell 3.5.1.