Vår evne til å forutse kommende klimaendringer som følge av menneskeskapte utslipp avhenger av en forståelse for hvordan klimasystemet har oppført seg under liknende forhold i fortiden. Den geologiske epoken Pliocen (5.3-2.6 millioner år siden) representerer det siste intervallet i jordens historie hvor globale temperaturer og atmosfæriske CO2 nivåer var sammenlignbare med det vi forventer å oppleve i kommende tiår, og utgjør derfor et nøkkelinterval for å forstå effekten av økt andel CO2 i atmosfæren på klimasystemet.

Den geokjemiske sammensetningen til karbonatmikrofossiler (foraminifera) avsatt i havbunnssedimenter utgjør verdifulle arkiv av fortidens klimaendringer. I avhandlingen benyttes to ulike analysemetoder for å estimere havtemperaturer fra flere intervaller over de siste fem millioner årene, med særlig fokus på varmeperioden i pliocen og overgangen til istidsperioder i den påfølgende epoken pleistocen. Samlet sett gir de tre artiklene i avhandlingen ny innsikt i utviklingen og variabiliteten i klima i plio-pleistocen, og fremhever at kombinasjonen av de to ulike analysemetodene målt på foraminiferer gir robuste estimater av havtemperaturer.

Avhandlingen viser at en stor temperaturgradient eksisterte mellom dypvannsmassene i Stillehavet og Atlanterhavet gjennom store deler av pliocen, der det dype Atlanterhavet var betraktelig varmere og saltere enn i dag. Resultatene antyder en fundamentalt annerledes dyphavssirkulasjon enn i det moderne havet. Videre bidrar avhandlingen med ny innsikt om den gåtefulle nedkjølingsperioden i isotoptrinn (MIS) M2 (3.3 millioner år siden). I motsetning til tidligere forskning antyder resultatene at MIS M2 trolig ikke representerer en istid på den nordlige halvkule.

Personalia

Anna Hauge Braaten (f. 1990) er født og oppvokst i Stavanger og fullførte en mastergrad i maringeologi ved Universitetet i Bergen (UiB) i 2018. Doktorgradsprosjektet ble gjennomført ved Institutt for geovitenskap og Bjerknessenteret for klimaforskning, UiB, under veiledning fra Professor Nele Meckler og Dr. Eirik Vinje Galaasen.

Planteplankton eller alger danner grunnlaget for alt liv i havet. Algene er avhengige av sollys og næringsstoffer for å vokse. Noen mikroskopiske alger produserer imidlertid giftstoffer som er skadelige for annet liv i havet eller for mennesker som spiser mat fra havet. Problemet er størst for skalldyr som filtrerer vann og samler opp giftstoffer. Takket være regelmessig overvåking i Norge, er det sjelden at mennesker blir forgiftet, men det økonomiske tapet av blåskjell som blir forurenset er stort.

Edson Silva har i sin doktorgradsavhandling utviklet metoder for å varsle farlig høye forekomster av giftige alger, såkalt skadelige algeoppblomstring eller «harmful algal bloom», HAB. Han har fokusert på norskekysten og de nordisk hav, men metodene kan også tilpasses andre områder globalt.

Framveksten av skadelige alger påvirkes av vanntemperatur og sollys, og slike observasjoner kan benyttes til å varsle HAB situasjoner. For å utvikle nye varslingsmodeller har Silva benyttet havobservasjoner fra satellitter og numeriske modeller sammen med in situ observasjoner av giftige alger i blåskjellanlegg. Han har benyttet maskinlæring for å bruke store datamengder til å øke kunnskapen om de typiske miljøtilstandene i havet som kan forårsake framvekst av giftige alger.

Silvas avhandling viser at vertikal lagdeling av vannmassene i Nordsjøen og Barentshavet er en abiotisk/fysisk faktor som bidrar til høye konsentrasjoner av alger om våren. Hvis dette er giftige arter kan algeoppblomstringen være skadelig. Varslingsmodellene som han har utviklet kan beregne sannsynligheten for at giftige alger når skadelige nivåer, selv i områder hvor algeoppblomstringen aldri har blitt målt. Modellen kan også varsle mengden av giftige alger i kystfarvann én til fire uker fremover i tid.

Personalia

Edson Silva er instituttstipendiat ved Nansen Senter for Miljø og Fjernmåling (NERSC) og doktorgradskandidat ved Universitetet i Bergen (UiB). Hans veiledere er Dr. François Counillon (NERSC), Dr. Julien Brajard (NERSC), og Prof. Noel Keenlyside (Geofysisk institutt, UiB).

Han har en bachelorgrad i oseanografi og en mastergrad i fjernmåling fra INPE, Brasil. I sin doktorgrad bruker han maskinlæring for å utvikle varslingsmodeller for skadelige algeoppblomstringer.

Under den siste istid har den storskala sirkulasjonen i Atlanterhavet (AMOC: Atlantic Meridional Overturning Circulation) vært knyttet til raske klimaendringer og arktisk sjøis. AMOC - dette store systemet av overflate- og dypstrømmer - bidrar til omfordeling av varme fra tropene til de høye nordlige breddegradene.

Med tanke på de pågående klimaendringene og rask tilbaketrekning av sjøis, er det avgjørende å forstå koblingene mellom havsirkulasjonen og arktisk sjøis.

I dag overvåkes sirkulasjonen i Atlanterhavet, spesielt over Golfstrømmen ved 26°N; men hva vet vi om den nordligste delen av havstrømmene når de nærmer seg kanten av sjøisen? I min avhandling vil jeg ta deg med til Arktis, til regionen der det varme atlantiske vannet møter det kalde arktiske klimaet, mister varmen sin og synker til havets dyp.

Personalia

Anais Bretones (f. 1994) er oppvokst i Lyon, Frankrike, og har en mastergrad i fysisk oseanografi fra Universitet i Vest-Bretagne i Brest. I 2017 påbegynte hun doktorgraden i klimadynamikk ved Institutt for Geovitenskap, Universitetet i Bergen, og har i denne perioden også vært tilknyttet Bjerknessenteret for klimaforskning.

Veilederne under doktorgradsarbeidet har vært professor Kerim H. Nisancioglu og postdoktor Mari F. Jensen.

I noen områder i verden er det nå mulig å varsle klimaendringer opp til ti år på forhånd.

Det er for eksempel mulig å varsle hvorvidt vi forventer at de neste årene skal bli spesielt varme og nedbørsrike. Slik informasjon om nedbørsmengder og temperatur er for viktig flere næringer og beslutningstakere, inkludert fiskerinæringen, kraftselskap og jordbruksnæringen.

Subpolare strøk i Nord-Atlanteren er et av de områdene som peker seg ut med høyest forutsigbarhet eller prediktabilitet. Dette området har også en betydelig påvirkning på klimaet over Vest-Europa.

Passos har brukt den norske klimavarslingsmodellen og observasjoner for å undersøke tre ulike aspekter: hvordan ulike metoder for dataassimilering (hvordan observasjoner blir tatt opp i en modell) påvirker prediksjonsevnen i Nord-Atlanteren og Arktis regionen, forholdet mellom forskjellige fysiske mekanismer som gir prediktabilitet på lengre tidsskala (fra tiår til tiår), samt hvordan dataassimilering i havet forbedrer varsling av klimaet i Europa.

Funnene i doktorgradsoppgaven bygger opp under utviklingen av dynamiske varslingssystemer og bidrar til å gjøre dem operasjonelle i nær framtid.

Personalia

Leilane Passos (f. 1985) er født og oppvokst i Vitória, Brazil, og har en mastergrad i i Fysisk Oseanografi fra Universitetet i São Paulo.

I 2019 påbegynte hun doktorgraden i klimadynamikk ved Geofysisk Institutt, Universitetet i Bergen, og har i denne perioden også vært tilknyttet Bjerknessenteret for klimaforskning. Veilederne under doktorgradsarbeidet har vært Helene R. Langehaug (NERSC), Marius Årthun (UiB), og Tor Eldvik (UiB).

Havsirkulasjonen styrer fordelingen av havets ulike biogeokjemiske egenskaper, spesielt antropogent karbon og oksygen. Havet spiller en avgjørende rolle i klimasystemet, og har absorbert 90% av den ekstra varmen som stammer fra våre karbondioksidutslipp og omtrent 25% av selve utslippene.

Dette har imidlertid en pris – havet mister pusten sin.

Transporten av vann fra overflaten til det indre av havet, som tar med seg karbon fra atmosfæren og tilfører oksygen til havet, blir stadig svakere ettersom havet varmes opp.

Ved å bruke en omvendt sirkulasjonsmodell har Davila arbeidet med å fastslå opprinnelsen, transporten og skjebnen til antropogent karbon og oksygen i havet. Avhandlingen kvantifiserer hvordan områder på høye breddegrader binder karbon på århundreskala og tilfører oksygenfattig vann til åpne områder i havet med oksygenminimum.

Disse resultatene gir innsikt i hvordan fremtidige sirkulasjonsendringer kan påvirke opptaket av karbon og oksygen.

Personalia

Xabier Davila (f. 1994) er født og oppvokst i Bilbao, Spania, og har en mastergrad i Marine Environment and Resources fra Universitet i Basque Country, Uni. i Southampton og Uni. i Liege.

I 2019 påbegynte han doktorgraden i oseanografi ved Geofysisk Institutt, Universitetet i Bergen, og har i denne perioden også vært tilknyttet Bjerknessenteret for klimaforskning. Veilederne under doktorgradsarbeidet har vært Are Olse (UiB), Siv Lauvset (NORCE), Jake Gebbie (WHOI), og Elaine McDonagh (NORCE)

Iskjerner som bores in store isdekker, som Grønlandsisen, inneholder informasjon om fortidsklima. Disse klimaspesifikke «fingeravtrykkene» ble dannet i fortiden og lagret i isen. Forskere kan bruke disse lagrede fingeravtrykkene til å rekonstruere fortidsklima og bruke dette til å lære om fremtiden.

I tiår har forskere antatt at de klimatiske fingeravtrykkene er dannet i luften, hvor de blir fanget ved dannelse av snø. I hennes arbeid kan Laura J. Dietrich nå vise at utveksling av vanndamp mellom overflatesnø og luft spiller en viktig rolle i formering av disse klimaspesifikke fingeravtrykkene, også. Sammen med kollegaer, har Laura J. utviklet en ny modell for å simulere prosessene som foregår på overflaten, som danner disse klimatiske fingeravtrykkene. Denne nye informasjonen vil hjelpe å forbedre de nåværende rekonstruksjonene av fortidsklima, og hjelpe med å informere om hvordan jorden reagerer på drasktiske endringer i temperatur.

Personalia

Laura J. Dietrich ble født i Tyskland i 1995 og studerte meteorologi ved Universitetet i Hamburg fra 2013-2019. I hennes studier, undersøkte hun fuktighet i atmosfæren observert av satellitter og relevansen for klimaendringer. I januar 2020 flyttet hun til Bergen og startet sitt doktorgradsprosjekt ved Geofysisk Institutt, Universitetet i Bergen under veiledning av førsteamanuensis Hans Christian Steen-Larsen, forsker Cécile Agosta, og postdoktor Anne-Katrine Faber.

Isbreer beveger seg og isdynamikken kontrolleres av mange prosesser. En av disse prosessene er snøsmelting om sommeren på toppen av isbreene. Smeltevannet kan renne ned gjennom sprekker i isen og påvirker hvordan isen glir på underlaget. En bedre forståelse av denne prosessen er viktig for å forutsi hvordan isbreer kommer til å respondere på fremtidig klima, siden smeltevannsproduksjonen forventes å øke i fremtiden.

For å forstå hvordan smeltevann påvirker breenes bevegelser over lange tidsskalaer, utarbeidet vi i denne avhandlingen isbevegelseshastighetskart for alle breene i sørvest-Grønland for perioden 2000-2019. Tidligere studier har vist at gjennomsnittsbevegelsen i disse breene har bremset opp mellom 2000 og 2012, og kartene våre bekrefter dette. For perioden 2012-2019 viser noen studier at breene akselererer igjen. Sistnevnte støttes ikke av våre resultater. Årsaken er at tidligere studier har brukt hele regionens gjennomsnittshastighet (tilsvarer et datapunkt per år), mens vi i denne avhandlingen har sporet ishastigheten på individuelle 150-kvadratmeters piksler (millioner av datapunkter per år). Vi viser at denne mer detaljerte fremgangsmåten er nødvendig fordi isbevegelsen ikke er uniform innenfor isdekket.

Videre viser vår studie at det er viktig å sørge for at bildene som hastighetskartene baseres på, er tatt i samme periode hvert år, for å oppnå tall som er sammenlignbare fra år til år. Sammenhengen mellom produksjon av overflatesmeltevann og ishastigheter ble også undersøkt, ved å kombinere hastighetskartene med klimareanalyser. Vi viser at ishastighet ikke varierer lineært med smeltevannsavrenning, men at ishastigheten først stiger, så synker, og deretter stiger igjen med økende avrenning. Det er ikke tidligere påvist at høy smeltevannsproduksjon kan føre til høyere ishastigheter. I vår studie analyserte vi bare en liten del av kartdatasettet i detalj. Ishastighetskartene for årene 1984 til 2020 for sørvest-Grønland er åpent tilgjengelige.

Personalia

Paul Halas ble født i 1995 i Frankrike. Han studerte hydrogeologi og bærekraftig utvikling ved Ecole Nationale Supérieure en Environnement, Géoressources et Ingénierie du Développement durable (ENSEGID) i Bordeaux. Han begynte doktorgraden i 2019 ved Institutt for Geovitenskap, Universitet i Bergen, under veiledning av Basile de Fleurian, Jérémie Mouginot og Petra Langebroek. Han studerer fjernmåling for isdynamikk.

Grønlandsisen er en av de største bidragsyterne til global havnivåstigning. En av de største usikkerhetene i prognosene for fremtidige bidrag til havnivåstigning er utfordringen i å fremskrive endringer i de hurtigflytende utløpsbreene langs kysten. Spesielt er de dynamiske prosessene der isen møter havet i fjordene lite beskrevet.

Observasjoner fra nyere tid, samt rekonstruksjoner av fortidens endringer i utløpsbreene indikerer at breene kan respondere raskt på endringer i klima.

Avhandlingen bruker detaljerte modeller for å bedre forstå hvordan varme fra Atlanterhavet har påvirket historisk dokumenterte tilbaketrekninger og fremrykninger av Sermeq Kujalleq - den raskest bevegende utløpsbreen på Grønland. Vi bruker målingene av tidligere endringer i breen for å kalibrere modellen.

I tillegg, undersøker vi isfjorden der breen møter havet ved å karakterisere virkningen av smeltingen av isfjell over en sesong, og interaksjonen mellom smeltevann fra isfjellene og smeltevann fra Grønlandsisen. Det meste av smeltevannet fra overflaten av Grønlandsisen finner veien til fjorden under breen som «subglasialt smeltevann». Det subglasiale smeltevannet driver sesongvariasjonen av både fjordsirkulasjonen, smeltingen av brefronten, samt isfjellsmeltingen.

Samlet sett viser avhandlingen at endringer i is-hav-grensesnittet kan utløse både rask tilbaketrekning og rask fremrykning av Sermeq Kujalleq. Subglasialt smeltevann er nøkkeldriveren for dynamikken til breen der den møter havet i fjorden og fordeler varmen fra Atlantisk vann i fjorden opp langs brefronten og isfjellene.

Det atlantiske vannet i fjorden er en viktig varmekilde for smelting av brefronten og isfjellene, mens det subglasiale smeltevannet er kritisk i å fordele varmen i vannsøylen og kontrollerer til en stor grad den dynamiske responsen vi observerer i utløpsbreen Sermeq Kujalleq.

Personalia

Karita Kajanto (f. 1989) har bachelor og mastergrad i teknisk fysikk fra Aalto University School of Science i Finland. Hun har jobbet med doktorgraden i marine isbreer siden 2017 ved Institutt for Geovitenskap, Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret for klimaforskning.

Avhandlingen er gjennomført under veiledning av professor Kerim Hestens Nisancioglu (UiB og Bjerknessenteret), førsteamanuensis Hélène Seroussi (Dartmouth College, USA), og Dr. Basile de Fleurian (UiB).

Snøen som faller ned over Grønlandsisen blir deponert som lag av is på interiøret av isflaket. Siden hvert lag er skapt på forskjellig tidspunkt, fungerer hele settet av lag som et arkiv av isflakets evolusjon fra den fjerne fortiden til nåtiden. Hvert av disse lagene kan gi oss informasjon om mengden av nedbør eller smelting av overflaten til Grønlandsisen (overflatemassebalansen) da laget ble dannet. Det logiske spørsmålet er derfor om det finnes en måte å anvende dette arkivet for å rekonstruere fortidens nedbør og å få informasjon om datidens Jordens paleoklima. 

For å svare dette spørsmålet, er det nødvendig å formulere et forhold mellom fortidens nedbør og nåtidens lagtykkelse. Ved første øyekast virker dette forholdet åpenbart: jo mer snø som legger seg ned som følge av nedbør, jo tykkere lag blir dannet. Derimot etter at laget har blitt deponert, forblir ikke tykkelsen den samme. Isflak utvikler seg over tid, og ismassen beveger seg fra et sted til et annet, som endrer tykkelsen til lagene. Bruken av numeriske modeller som simulerer bevegelsen av is blir da nødvendig.

Denne avhandlingen bruker en isokron numerisk isflakmodell, som eksplisitt beskriver utviklingen av lagene til isflaket. Med hjelp av denne modellen er forholdet mellom nedbør og lagtykkelse linearisert ved å kjøre en serie av følsomhetssimuleringer som kvantifiserer hvordan små forstyrrelser av nedbør påvirker lagtykkelsen. På denne måten er påvirkningen av isdynamikk omgått ved å erstatte det med denne lineariske forholdet. Når lineariteten er etablert, blir det mulig å invertere problemet og å få nedbøren fra fortiden fra en gitt lagtykkelse. 

Å forstå og å simplifisere forholdene mellom nedbør og lagtykkelse lar oss rekonstruere med nøyaktighet paleoklimaet og lar oss forstå hvordan tidligere hendelser påvirket nåtidens form og størrelse av isflaket. 

Personalia

Alexios Theofilopoulos ble født i 1990, i Aten, Hellas. Han studerte ved den mekaniske ingeniørlinjen ved det Nasjonale Tekniske Universitet i Aten, og avsluttet en Master i Anvendt Miljøvitenskap ved Nasjonal og Kapodistrian Universitet i Aten.

Han begynte med doktorgrad i 2017 ved Institutt for Geovitenskap, Universitet i Bergen, under veiledning av Andreas Born. Han studerer numeriske isdynamikk.

Disputas

Tid: 30.9.2022 - 10.15–13.00

Sted: Auditorium 5, Realfagbygget

Kontakt

Alexios Theofilopoulos

E-post: Alexios.Theofilopoulos@uib.no