Selv om nøyaktige temperaturmålinger startet først på 1800-tallet, vet vi mye om hvordan klimaet var i gamle dager. Forskere bruker indirekte metoder, alt fra å studere årringer på trær til å måle innholdet i luftbobler fanget i isbreer.

Sedimentkjerner er en annen mulighet: Nede på havbunnen avleires det hele tiden dødt, organisk materiale i sedimenter. Jo lenger ned du borer deg i dem, jo eldre spor finner du.

Stoffene du finner der, kan innimellom si noen om hvilke forhold dyrene levde under da de døde og sank ned på bunnen.

Faktisk kan sedimentkjerner gi oss informasjon som går mange millioner år tilbake.

Nå har en gruppe forskere brukt slike sedimentkjerner til å utvikle en ny metode for å finne ut av havtemperaturen i forhistorisk tid.

Metoden er mer presis enn det som har vært tilgjengelig, og er spesielt god i arktiske strøk. I en forskningsartikkel beskriver de hvordan de bruker metoden til å rekonstruere havtemperaturer i sedimentkjerner som er fra 120 år til 750.000 år gamle.

Vi har snakket med en av forskerne som står bak studien, Katrine Husum fra Norsk polarinstitutt.

Katrine Husum: – Vi har utviklet en metode for å rekonstruere havoverflatetemperaturer – det man kaller SST, som rett og slett står for «sea surface temperature».

Det er veldig viktig å kunne rekonstruere overflatetemperaturen, fordi havet påvirker klimaet. Det er en dynamikk mellom hav og atmosfære som er avgjørende for å forstå klimasystemet.

Jeg forsker på paleoklima, altså fortidens klima. Og det er kjernen i det vi gjør. Termometeret ble jo oppfunnet for rundt 400 år siden, og de fleste systematiske temperaturmålinger er kanskje 50 år gamle. Det finnes noen få tidsserier som er 100 år gamle.

Og da er vi allerede inne i en periode der mennesket påvirker klimaet gjennom industrialisering og alt det medfører. Så hvis vi vil vite noe om naturlig variabilitet, altså hva som er naturlige maksimums- og minimumstemperaturer, må vi lenger bakover enn de siste 100 til 150 årene.

Det er derfor jeg holder på med det jeg gjør: å finne ut hva den naturlige variabiliteten er, før menneskelig påvirkning.

Og det som er spesielt utfordrende for polarområdene, er at mange av de eksisterende metodene ikke fungerer under rundt 8 grader.

Temperaturen endrer strukturen på fettet

Energi og Klima: – Og overflatevannet i polare strøk er vel typisk ofte kaldere enn det?

– Nettopp. Vi har hatt noen metoder for å rekonstruere lavere temperaturer, men de har gjerne ikke fungert lenger enn ned til rundt 4–5 grader. Så det vi faktisk har oppnådd nå, er en metode som virker for de øverste 0–10 meterne av vannmassen – og klarer å rekonstruere temperaturer langt under 4 grader. Det er et gjennombrudd.

Det er en usikkerhet på nærmere 3 grader, så det er ikke et presist instrument. Men tatt i betraktning at vi nå kan komme under 4 grader og rekonstruere realistiske polartemperaturer, er det likevel veldig godt.

– Og til dette bruker dere altså fettstoffer fra kiselalger. Hvordan funker det? Hvordan kan disse stoffene «huske» temperaturen?

– Det handler om at vi går ned på molekylnivå. Jeg er ikke kjemiker, altså, men enkelt forklart: Disse fettstoffene har det som kalles dobbeltbindinger i molekylstrukturen sin. Det vi vet, fordi vi kan observere det, er at det er en forskjell i hvor mange dobbeltbindinger disse fettstoffene har, og at det henger sammen med temperatur: Jo kaldere, desto færre dobbeltbindinger, og omvendt.

Det kan vi se ved å analysere vannprøver fra i dag, fra moderne forhold med god kontroll på temperatur og vanndybde. Vi forstår ikke fullt ut årsaken til dette ennå, men sammenhengen er klar.

Det som er særlig lovende, er at dette ikke ser ut til å være regionalt spesifikt. Vi har analysert over 200 prøver fra både Arktis og Antarktis. Noen av de eldre metodene hadde problemer nettopp med det – de fungerte godt i noen områder, men ikke andre, fordi kalibreringene var for lokale. Men denne nye metoden vår ser ut til å gi et globalt signal: Dobbeltbindingene responderer på temperatur uansett hvor du befinner deg.

Mer presise klimamodeller

– OK, men hvordan bruker du denne kunnskapen i praksis? Kan du flette dette direkte inn i klimamodeller, for eksempel?

– Ja, i hvert fall i klimamodeller der man bruker fortidsdata. Har du en modell med havoverflatetemperatur fra lang tid tilbake som parameter, kan du legge inn disse rekonstruksjonene direkte som temperaturdata.

– Men hva hjelper det? Gjør det modellene mer presise? Hva er begrensningene?

– Du får altså temperaturdata som kan legges inn på linje med vanlige temperaturmålinger – men utfordringen er usikkerheten på nærmere 3 grader og tidsoppløsningen.

Når du har en måleinstallasjon ute i havet, kan den måle hvert minutt, hver time, hver dag, hver måned. Et datapunkt fra oss representerer derimot kanskje ett år, ti år, hundre år eller tusen år.

Den tidsoppløsningen er en utfordring. Og den kommer vi aldri fullt ut til å løse, fordi det er en iboende egenskap ved de geologiske arkivene vi jobber med. Der må man bruke klimamodeller som tar høyde for det, og være klar over at resultatene man får ut, ikke er presise på samme måte som instrumentdata. Man jobber mer i stor skala. Det er fortsatt ikke noe fininnstilt instrument. Men vi jobber stadig med å gjøre det bedre.

Vil forstå grensene for hva som er «naturlig» havtemperatur

– Hva betyr dette for hvordan vi forstår havets rolle i klimaendringene?

– Vi får plutselig mulighet til å studere polarområdene på nye måter, fordi vi nå er i stand til å produsere robuste, realistiske rekonstruksjoner av havtemperaturer der.

Det betyr at vi kan gå tilbake til tider før menneskelig påvirkning og få informasjon vi rett og slett ikke har hatt tilgang til – fordi vi ikke hadde data, og ikke var i stand til å skaffe dem.

– Endrer dette bildet av hvor raskt havet reagerer på oppvarming?

– Det er jeg ikke sikker på. Det jeg tror vi kan få bedre svar på, er hva de naturlige rammene er – hva er det naturlige intervallet av havtemperaturer vi beveger oss innenfor? Vi kan undersøke nærmere, særlig med fokus på polarområdene, som det finnes veldig få data fra.

Neste: Få ned feilmarginen

– Hva er det viktigste du håper å forbedre videre?

– Vi har som sagt med denne metoden en feilmargin på opp til 3 grader, og den må vi arbeide videre med å få ned. Det krever flere prøver – både fra moderne vannmasser og fra overflatesedimenter, altså nåtidens havbunn. Og vi vil kjøre metoden på sedimentkjerner som går lenger tilbake i tid, men vi trenger mer materiale.

Så det er to ting parallelt: metodeutvikling for å redusere feilmarginen, og bruk av metoden på nye arkiver bakover i tid.

– Hvis du skal trekke ut én ting beslutningstakere bør ta med seg fra dette arbeidet – hva er det?

– Det er at denne typen fortidsdata kan belyse hva som er naturlig variabilitet – hva er det naturlige intervallet vi kan bevege oss innenfor. Og at vi nå faktisk kan gå inn og hente mer informasjon fra polarområdene, som lenge har vært en nesten blind flekk i klimadataene.