Bjerknessenteret for klimaforskning er et samarbeid mellom Universitetet i Bergen, NORCE, Nansensenteret og Havforskningsinstituttet. 

I polarregioner kan sjøis være delvis dekket av et lag med snø, som senere kan bli sublimert til gass. Bilde tatt i Framstredet fra isbryteren Polarstern i juli 2015. (Photo: Jean-Louis Bonne)

Nye observasjoner vil få betydning for hvordan vi tolker fortidens klima

Et nylig publisert studie i Nature Communications gir oss en bedre forståelse for variasjoner i historiens klimavariabilitet. Resultatet kommer etter tokt mellom Nordpolen og Antarktis.

– Dette er virkelig superspennende resultater fra en mangeårig herkulisk målingsinnsats, sier Hans Christian Steen-Larsen, forsker ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret, om den nye studien i Nature Communication.

Ombord på isbryteren Polarstern har han og kolleger ved Alfred-Wegener-instituttet målt vanndampisotoper fra hav og atmosfære, like over vannoverflaten – opp og ned fra Arktis til Antarktis gjennom Atlanterhavet, gjennom en periode på to år.

Figure 1. Location of water vapour isotopic observations recorded on-board Polarstern, from 2015-06-29 to 2017-07-01
Observasjonssteder, fra 2015-06-29 til 2017-07-01

"Med disse målingene har vi vært i stand til å studere det første trinnet i den atmosfæriske hydrologiske syklusen – fordampningen fra havet – i detalj, sier Steen-Larsen.

Iskjerner hentet fra iskjerner eller høytliggende isbreer er trolig den mest berømte typen klimaarkiv. Dekryptering av tidlige temperaturvariasjoner er imidlertid ikke alltid like enkelt, da temperaturen ikke er den eneste parameteren som kan forme isotopens sammensetning.

Vannstabile isotopologer i atmosfæren – som de som er målt i dette prosjektet – fanger de fysiske prosessene i den hydrologiske syklusen bedre. Avtrykket fra vannstabile isotoper i en luftmasse bærer derfor et integrert fingeravtrykk av omgivelsesforholdene. I iskjerner blir en beskjed om tidligere klimavariasjoner bevart i isotopens sammensetning.

– I disse nye vanndampmålingene har vi funnet en sammenheng mellom deuterium-overskuddet, som er en viktig klimaparameter i iskjerner, og sjøisdekket. Dette vil gir bedre mulighet for å forstå fortidens arktiske forhold.

Improvement of the simulated vapour isotopic signal (  and d-excess) by the isotope-enable atmospheric general circulation model ECHAM5-wiso while considering the deposited snow on top of sea ice as a sublimation source and no wind speed effect on the fractionation during oceanic evaporation (ECHAMfinal, dark blue) compared to bare sea ice created from oceanic water only and wind-speed dependent fractionation (ECHAMexp, orange).
Ved bruk av den forbedrede isotop-parameteret i den atmosfæriske General Circulation Model, ECHAM5-wiso (mørk blå), ser man store forbedringer sammenlignet med observasjoner (lys blå). Simuleringer med de opprinnelige parameterene er vist i oransje.

Våre observasjoner viser at en teori – brukt i mer enn 40 år ved modellering av den hydrologiske syklusens isotopiske fingeravtrykk – ikke er i samsvar med virkeligheten. Disse modellforbedringene hadde ikke blitt vvurdert tidligere, sier Steen-Larsen:

– Med denne koblingen mellom sjøisdekket og vannisotop-signalet har vi en viktig ny forståelse av klimasystemet som gjør at vi bedre kan forstå tidligere klimaendringer. Det er en veldig spennende tid å studere paleoklimatiske arkive i iskjerner, med ny forståelse og nye dype iskjerne-oppføringer fra både Grønland og Antarktis. "

Referanse

Jean-Louis Bonne, Melanie Behrens, Hanno Meyer, Sepp Kipfstuhl, Benjamin Rabe, Lutz Schönicke, Hans Christian Steen-Larsen & Martin Werner (2019), Resolving the controls of water vapour isotopes in the Atlantic sector, Nature Communications volume 10, Article number: 1632.