Det kan høres selvsagt ut, at varmt vann får is til å smelte. Men så enkelt er det ikke. Tidligere har det varme atlantiske vannet som strømmer inn i Arktis i forlengelsen av Golfstrømmen, hatt liten kontakt med overflaten og isen. Et ferskvannslag under den tykke sjøisen hindret blanding av det varme underliggende vannet.

Men de siste årene har det vært en annen situasjon i Arktis. I årene 2011–2014 har det vært uvanlig store isfrie områder midtvinters nord for Svalbard. Mange forskere jobber med å finne ut hvorfor det er så store endringer i sjøisen. En gruppe russiske forskere sammen med forskere fra Bjerknessenteret har nylig undersøkt et område nord for Svalbard og Franz Josefs land, nærmere bestemt mellom 80-83°N og 15-60°Ø, for å finne ut av årsaksrekkefølger rundt innstrømming og oppblanding av varmt vann, og smelting av sjøisen.

Sea Ice Edge, Whalers Bay, May 2015 from The Bjerknes Centre on Vimeo.

Iskanten er normalt definert som et område der 15 prosent er dekket av is. I filmen ser vi hvordan iskonsentrasjonen varierer over korte avstander. Isen vi ser er mest førsteårsis, som er tynn og brukket opp. Film av Lars Henrik Smedsrud fra helikopteret på veg fra Svalbard og ut på sjøisen.

Mer salt gir mer blanding

Fra før kjenner vi isalbedo-tilbakekoblingen som en selvforsterkende prosess rundt smelting av sjøisen: Høyere temperatur gir mer smelting, som gir mindre refleksjon av solstråling fra isdekket og dermed mer varme til havet og igjen høyere temperatur.

– Hypotesen vi tok utgangspunkt i er en ny selvforsterkende tilbakekobling. Det går ut på at reduksjonen i tykkelsen av den arktiske sjøisen i dette området i utgangspunktet gir større vekst hver vinter. Denne isveksten utløser mer salt, og gir dermed større oppblanding av varmt atlantisk vann, som ligger under blandingslaget, og vanligvis ikke kommer i kontakt med isen, sier Lars Henrik Smedsrud, en av forskerne i studien. Han er professor i polar oseanografi ved UiB og Bjerknessenteret.

Det øverste laget i havet kalles blandingslaget, og her er det samme salt og temperatur et stykke nedover på grunn av vindblanding og/eller det vi kaller termohalin konveksjon. Termohalin konveksjon er en blandingsprosess som kan skje når vannet i overflaten blir tyngre, enten på grunn av avkjøling eller at det blir saltere ved fordampning eller isdannelse. Når vi har lite is om sommeren, kommer mer solstråling ned i blandingslaget. Sjøisen som dannes følgende vinter er derfor tynnere.

– Vi vet at den tynnere isen blir lettere presset sammen og er derfor mer mobil. Det gjør igjen at det lettere dannes råker i isen. Når slike åpninger i isdekket dannes over det atlantiske vannet, vil det føre til effektiv isvekst om vinteren, som utløser mer salt og gjør vannet i blandingslaget tyngre, og vi får denne oppblandingen av varmt vann som vi kaller termohalin konveksjon. Denne oppblandingen reduserer ismengden, enten ved å holde istykkelsen lav eller ved å hindre isdannelsen fullstendig, sier Anne Britt Sandø, forsker ved Havforskningsinstituttet og Bjerknessenteret.

Sannsynlig hypotese

I den nye undersøkelsen har forskerne undersøkt flere stadier i denne årsaksrekkefølgen i det utvalgte området. Statistiske analyser av observasjoner og bruk av en numerisk modell sannsynligjør at det er disse hendelsene som virkelig kan forklare reduksjonene i isdekket nordøst for Svalbard vinterstid. Tradisjonelt har dette isdekket vært et hinder for direkte kontakt mellom hav og atmosfære, og tilhørende varmetap. Konveksjon og storstilt oppblanding av det varme atlantiske vannet har dermed ikke vært mulig. Det nye i denne undersøkelsen er at forskerne har vist at det reduserte isdekket har muliggjort nettopp dette.

– I dag er virkelig situasjonen slik at vi har tynnere is som blir mer presset sammen og slipper mer sol inn på sommeren i det området vi har undersøkt. Dette gir mindre is på sommeren og mindre ferskvann i overflatelaget. Det gir også mindre is om høsten, men det fryser i utgangspunktet mer på vinteren. Mer frysing gjør at det utløses salt, og det blir konveksjon som igjen gjør at atlantisk varme kommer opp. Isen forblir tynn, selv om det fryser mer enn det gjorde før, sier Smedsrud.

Dette er altså en ny selvforsterkende prosess mellom redusert sommerisutbredelse og økt innflytelse av varme fra havet. Denne prosessen har tidligere ikke vært antatt å virke inne i polhavet, men i dette arbeidet beskriver forskerne at i den nye situasjonen i Arktis med tynnere is og varmere atlantisk vann er dette med på å forklare pågående endringer inne i polhavet.