Norskehavets hukommelse gjør klimavarsling mulig 

Artikkelen ble først publisert i tidsskriftet Naturen med temanummer om klimaforskning, mars 2016.

Klimaforskere er i dag svært opptatt av å finne verktøy og metoder som gjør det mulig å varsle endringer i klima noen år fremover i tid. De største utfordringene ligger i å bestemme hvilke naturlige prosesser i klimasystemet som gir forutsigbarhet, samt i usikkerheten til klimamodellene en skal bygge framtidige varsler på. Spesielt for Nord-Atlanteren er utsiktene gode hva angår brukbare hav-og klimavarsel noen år frem i tid. Det er en nær tilknytning mellom endringer i varmeinnholdet transportert av Golfstrømmens forlengelse mot Arktis, endringer i havets klima, og endringer i temperatur og nedbør over nærliggende landområder. Bergensforskere ser derfor optimistisk på mulighetene for klimavarsling langs Norskekysten både til havs og over land. 

For 100 år siden hadde vi ikke værvarsel som vi har i dag. Det ble isteden brukt forskjellige værtegn. Man så for eksempel på mengden rognebær for å kunne si noe om vinterens snøfall, eller man så etter om sauene beveget seg ned fra fjellet – da kunne en storm være i anmarsj. I 1917 begynte den berømte «Bergensskolen i meteorologi» å ta form, med Vilhelm Bjerknes i spissen, og det vitenskapelige grunnlaget for moderne værvarsling ble etablert. I dag er vi nordmenn helt avhengige av værvarselet – på samme måte som italienerne snakker om mat, så snakker vi ustoppelig om dagens vær, morgendagens vær, og neste helgs værutsikter. 

Men hva med havet? Kan man varsle endringer i havet? Hva ville dette havvarselet betydd for oss nordmenn? Bjørn Helland-Hansen og Fridtjof Nansen påviste tidlig nytteverdien av å kjenne til relativt langsiktige endringer i havtemperaturen (Helland-Hansen og Nansen 1909). Disse havforskningens «superstjerner» fant nemlig at torskefangsten under Lofotfisket vinterstid varierte i takt med havtemperaturen målt lengre sør (i nærheten av Sognefjorden) i mai året før. Men de fant ikke bare en sammenheng mellom havtemperaturen og torsken. Også lufttemperaturen under Lofotfisket svingte i takt med fjorårets havtemperatur (Figur 1). 

Vi har i dag værvarsel som kun strekker seg opp til 10 dager fram i tid. Deretter tar atmosfærens kaotiske natur over. I andre enden av tidsskalaen har man såkalte projeksjoner for hvordan klima (klima = gjennomsnittlig vær) vil utvikle seg med en 50–100 års tidshorisont, avhengig av fremtidige utslipp av klimagasser og partikler. Men i spennet mellom disse to ytterpunktene er mye ugjort og ukjent; vi kan per i dag ikke forutsi hvordan for eksempel havtemperaturen vil variere noen måneder til år fram i tid. Hvorfor er det så vanskelig når Helland-Hansen og Nansen tilsynelatende klarte det for mer enn hundre år siden? 

De største utfordringene 

Hvorvidt det er mulig å lykkes med slike havvarsel er usikkert, spesielt fordi naturen er kaotisk (tilfeldige forstyrrelser kan vokse seg store) og fordi vi ikke vet om dagens verktøy eller metoder er gode nok. Det som ligger til grunn for et havvarsel, er en klimamodell. Klimamodeller simulerer og søker å forutsi klimaet vårt ved matematiske formuleringer av fysiske lover, og er i prinsippet som en værvarslingsmodell. Disse regneoperasjonene er så omfattende at de må uføres på såkalte superdatamaskiner. 

Selv om både de daglige værvarslene og projeksjonene av framtidig klima er basert på liknende modeller, så er det avgjørende forskjeller. Daglige værvarsel er særs avhengig av værsituasjonen som dominerer i det tidspunktet man starter varselet. Er det et høytrykk som ligger standby over Norge eller er det flere lavtrykk i fra sør som er i anmarsj mot Norskekysten? Dette betyr at en værvarslingsmodell ved starten på et nytt varsel må gjenspeile atmosfærens nå-tilstand. Det var dette værvarselets far, Vilhelm Bjerknes, forstod i starten av forrige århundre. For en klimaprojeksjon, som skal si noe om klimaet langt fram i tid, så har værsituasjonen ved starttidspunktet mer eller mindre ingen betydning etter 50 år. Med andre ord, naturens kaotiske oppførsel «visker ut» informasjonen om det været som en gang var. En klimaprojeksjon er derimot kritisk avhengig av andre faktorer, som for eksempel atmosfærens innhold av drivhusgasser og hvor mye solinnstråling som treffer jorden. Man kan gjerne kalle det bakgrunnsinformasjon. Disse faktorene må være så realistiske som mulig for at vi skal si noe om global oppvarming og klimaet i et 50–100 års perspektiv. 

Når forskerne forsøker å produsere havvarsel noen år fram i tid, så må de ta hensyn til at både startsituasjonen og bakgrunnsinformasjonen spiller vesentlige roller. Dette byr på store utfordringer for forskerne, da det ligger usikkerheter i begge informasjonskildene. 

Usikkerhet knyttet til klimamodellene.

Klimamodeller skiller seg videre fra en værvarslingsmodell ved at de i tillegg til å simulere atmosfæren (hvor vårt kaotiske vær utfolder seg), også omfatter «tregere» deler av klimasystemet som havet, kryosfæren (den frosne delen av jordens overflate, som havis, snø og de store iskappene på Grønland og Antarktis) og vegetasjon (planteliv på jord). Denne «tregheten» er det som gir klimasystemet minnet gjennom startsituasjonen og dermed muligheten for vellykket hav-og klimavarsling. 

Havet bærer på det store «minnet» i klimaet. 

Det eksisterer en rekke ulike klimamodeller fra forskningsinstitutt rundt om i verden. De oppdateres kontinuerlig for bedre å gjenskape klimaet vårt. Per i dag er det utfordringer knyttet til å simulere mange deler av klimaet, som for eksempel sjøisen i Arktis. Her er det store forskjeller mellom modellene, hvor noen modeller har for lite sjøis og noen har for mye sjøis. Hvordan kan klimamodellene forbedres? Dette er en av hovedutfordringene for forskerne som jobber med å varsle havet noen år frem i tid. 

Havets kapasitet 

Forskerne er ikke bare interessert i framtidige endringer i havet, men også sammenhengen med temperatur og nedbør over land. Derfor snakker forskere ikke bare om havvarsling, men om klimavarsling. Så langt har det imidlertid vist seg å være vanskelig å si noe om hva som vil skje over land, mens for fiskenes hjemsted – havet – ser fremtiden lysere ut når det gjelder å varsle klimaet. Det er derimot ikke alle havområder som viser like stort potensial for varsling, og per i dag er det Nord-Atlanteren og Det indiske hav som gjør det best. Men grunnen til at disse områdene skiller seg ut er ikke den samme. I Det indiske hav er det bakgrunnsinformasjonen (økende innhold av drivhusgasser) som er mest avgjørende for hvordan havet vil endre seg for eksempel om 10 år, mens for Nord-Atlanteren er det startsituasjonen i havet som har aller størst betydning for hvordan for eksempel havtemperaturen vil endre seg. Dette betyr at variasjonene i Golfstrømmens nordlige gren har stor betydning for endringer i denne regionen. 

Også potensial for klimavarsling. 

At det er mulig å varsle endringer i havtemperaturen i Nord-Atlanteren noen år fremover i tid kan virke utrolig med tanke på at dagens værvarsel kun strekker seg en uke eller så frem i tid. Grunnen er ikke så komplisert. Været fra dag til dag sitter i atmosfæren, som er kaotisk og dermed har hukommelse som en gullfisk. Havet, derimot, bærer på det store minnet i klimaet vårt. Dette tallfestes ved at vann har 1000 ganger så stor treghet og 4000 ganger så stor varmekapasitet som luft. Havet kan for eksempel «huske» at noe spesielt skjedde i atmosfæren for mange år tilbake. Dette er grunnen til at forskere ser for seg at havsirkulasjonen eller Golfstrømmen kan bringe med seg «et minne» fra tropene og nordover til våre havområder (Figur 2). Dette «minnet» kan for eksempel være uvanlig varme eller kalde vannmasser som blir transportert nordover med Golfstrømmen og som deretter virker inn på atmosfærens tilstand og dermed reflekteres i forholdene over land. Forskere er særs interessert i å finne slike naturlige prosesser eller mekanismer i havet som gir prediktabilitet, eller forutsigbarhet. 

Verdensomspennende forskning 

Det er ikke bare i Bergen at forskere forsøker å finne ut hvordan man best mulig kan lykkes med klimavarsling. Denne forskningen er verdensomspennende, og spesielt i Europa finner vi forskningsmiljø som satser på denne type forskning. I høst arrangerte CLIVAR (som står for Climate and Ocean: Variability, Predictability and Change) en stor internasjonal konferanse hvor fokuset var på utfordrin ger og muligheter for klimavarsling. CLIVAR er for øvrig et av de fire større prosjektene i klimaforskningsprogrammet under Verdens meteorologiorganisasjon, WMO.

Mer enn 100 forskere fra mer enn 40 ulike nasjonaliteter deltok på konferansen, og naturlig nok varierer forskernes fokus med hvor de kommer fra. I Asia, og spesielt i landene India og Kina, forsøker forskerne å forstå hvordan man kan varsle endringer i monsunen, fenomenet som forårsaker tørke og regntid i store deler av Asia. I Sør-Amerika er fokuset på et helt annet hav, Stillehavet, og forskerne ønsker der å kunne forutsi når havområdet utenfor Chile og Peru er spesielt varmt eller kaldt. Om det er varmt eller kaldt forteller om vi er inne i såkalte El Niño-eller La Niña-perioder, som har betydning for været over store deler av kloden. 

Bergensforskere 

Forskere ser med optimisme på fremtidige havvarsel i Nord-Atlanteren.

I Norge er vi naturlig nok også spesielt interessert i våre nære farvann, som Norskehavet og Barentshavet. Bergensforskerne ser med optimisme på mulighetene for å produsere havvarsel noen år frem i tid. Dette har sitt opphav i at forskere tidligere har observert perioder med uvanlig høye og lave temperaturer i havområdet utenfor Irland, og videre sett at disse signalene har flyttet seg nordover med Golfstrømmens forlengelse inn i våre havområder. I løpet av en treårsperiode kan signalet ses igjen aller lengst nord i Norskehavet ved Svalbard, enten i Framstredet eller på vei inn i Barentshavet. Denne forflyttingen av vekselvis varme og kalde vannmasser langs Norskekysten synes å være relativt regelmessig, og gir dermed gode muligheter for å kunne forutsi endringer i havtemperatur og klima langs kysten hvis man vet hva som tidligere skjedde lenger sør – i henhold til Helland-Hansens og Nansens visjon fra mer enn 100 år tilbake. 

En nær sammenheng mellom forlengelsen av Golfstrømmen og iskanten i Barentshavet. 

Spesielt i Barentshavet er det god grunn til optimisme. Her har Bergensforskere lansert en varslingsmodell mellom den varmen som blir transportert med havstrømmene inn i Barentshavet og sjøisutbredelsen (Figur 3). Jo mer varme inn med Golfstrømmens forlengelse mot Arktis, jo mindre isdekke den påfølgende vinter. Om fremtidige varsel kan forutsi iskanten i Barentshavet, så er dette av stor praktisk betydning for fiskerier, skipsfart og utvinning av olje og gass i havområdene nord for Norge.

Den 23. konsesjonsrunden for norsk kontinentalsokkel illustrerer behovet for å kunne varsle endringer i iskantens posisjon. Olje-og energidepartementet har fra 40 ulike oljeselskap mottatt nominasjoner på 140 blokker for leting i det sørøstlige Barentshavet (Figur 3, utlyste blokker). Et bærende prinsipp i forvaltningsplanen for Barentshavet er at eventuelle framtidige aktiviteter skal finne sted i åpent hav, altså ikke i isdekte områder og spesielt ikke ved iskanten hvor økosystemet er spesielt sårbart.

Veien fremover 

Så hvor er vi nå? Når kan vi lykkes med å produsere treffsikre og regelmessige hav-og klimavarsel for de neste 1–10 år? Mulighetene er der og observasjonene fra våre havområder er lovende, men så langt er modellsystemene sprikende i sine svar om fremtiden. I forskningen er det derfor fortsatt mye å gjøre for fullt ut å forstå hvordan klimamodellene våre på best mulig måte kan skape brukbare havvarsel og klimavarsel. 

For 100 år siden visste vi ikke at vi ville bli så avhengige av værvarselet som vi er i dag. Kanskje det samme gjelder for havvarsling – om 100 år så vet vi gjerne ikke hva vi skulle gjort uten havvarselet?