Hav

Arktis är ett område med ett stort hav som omges av land. Havet är i de centrala delarna flera kilometer djupt med några undervattensryggar som sträcker sig upp mot mindre än en km. Närmast land är det grunt, mindre än 100 meter, och detta område var land under istiden, men när inlandsisen smälte steg havsytan och dessa shelfhav bildades.

Det arktiska havet är inte statiskt utan påverkas på olika sätt av omgivningen. Från land tillförs flodvatten och olika ämnen, havsis bildas och smälter, och olika ämnen tillförs från luften och till luften. Men havet påverkas också genom att vatten strömmar in från och ut till omgivande hav. Vatten strömmar in från Stilla havet genom det grunda Berings sund och från Atlanten genom Framsundet och Berings hav.

De inströmmande vattnen är varma och värmer upp Arktis samtidigt som ytvattnet avkyls. Det bidrar till att lösa mer gaser som koldioxid, vilket medför ett upptag från luften. De inströmmande vattnen tillför även näringsämnen och bidrar därmed till primärproduktion (fotosyntes) som är grunden för allt liv i de haven.

Primärproduktionen är också en av de viktiga faktorerna för att binda upp kol och därmed bidra till ett upptag av koldioxid från luften. Detta upptag är effektivt under somrarna i de isfria shelfhaven, men så snart isen bildats under hösten kommer det att kraftigt minskas.

Haven i Arktis har betydelse för jordens klimat genom att ytvattnet tar upp koldioxid samtidigt som det i vissa områden sker så kallad djupvattenbildning där ytvattnet sjunker mot djupet och tar med den lösta koldioxiden.

Havets påverkan på isen

För att is skall bildas måste vattnet först och främst kylas ner till fryspunkten. Till skillnad från sjöar är detta lite svårare att uppnå i havet eftersom havsvatten alltid får högre densitet när det avkyls. Avkylt ytvatten kommer därför att sjunka ner samtidigt som varmare vatten förs upp till ytan. Detta ger en omblandning av vattenmassan som man kallar för konvektion. För att ytvattnet ska frysa krävs en stabiliserande saltskiktning eller att hela vattenmassan ända ner till botten kyls ner till fryspunkten. En stabiliserande saltskiktning innebär att salthalten ökar med djupet. Ett bottenfruset hav är svårt att uppnå i djupa områden. Om det däremot finns ett ytlager med låg salthalt som stabiliserar vattenmassan sker inte blandningen så djupt och det går lättare/snabbare att kyla av det övre skiktet till fryspunkten. Ett exempel på detta är fjordar med färskvattentillförsel från en flod där man kan få mycket snabb isbildning under hösten i det tunna sötvattenskikt som uppstår vid lugn väderlek.

På samma sätt är istäcket i Arktis beroende av att det finns ett skikt med låg salthalt i ytan. I vissa delar av Arktiska oceanen är påverkan av flodvatten liten och ytskiktet är därmed saltare. Detta är fallet i området strax norr om Svalbard. Här kan man få mer än 100 meter välblandade skikt under isen som har kontakt med relativt varmt underliggande Atlantvatten. Is bildas därför inte lika lätt där. I detta speciella område smälter det förmodligen mer is än det bildas över året. Att det kan smälta mer än det fryser beror på att det driver in is från andra områden.

En annan viktig inverkan av havet på isen är att värme från djupare lager kan blandas upp mot ytan och minska istillväxten. I stora delar av Arktiska oceanen under cirka 100 meters djup finns varmt Atlantvatten med temperatur över noll grader. Omblandning hindras effektivt och värmen från Atlantvattnet får svårt att nå isen, detta på grund av de låga salthalterna i ytan. Värmeflödet stoppas dock inte helt. En liten mängd värme når fortfarande isen och minskar istillväxten något. Om däremot salthalten i ytan skulle bli högre av någon anledning, eller temperaturen höjas väsentligt i Atlantvattnet kan man förvänta sig att istäcket blir tunnare.

Havets påverkan på land

Det Arktiska havet påverkar förhållandena på land via två vägar. Den direkta är att havsvågorna har stor betydelse för erosion av kustlinjen. Numera minskar mängden havsis och havsis som bildas på hösten når land allt senare på året. Detta har resulterat i att höststormarnas vågor som tidigare bröt mot havsisen nu bryter mot land, och därmed orsakas en mycket snabbare erosion än tidigare. Detta har blivit ett stort problem för många bosättningar längs Arktis kuster då en del byggnader kommit så nära kustlinjen att de till och med rasat ner i havet.

Den andra vägen för havets påverkan på land går via atmosfären. Här finns flera exempel som rör transport av gaser, vattenånga och energi. Energiöverföringen från havet varierar på grund av att havens reflektionsförmåga (albedo) ändras med hur mycket havsis respektive öppet vatten det finns. Detta påverkar värmeflödet till atmosfären som i sin tur påverkar värmeflödet till land. Denna påverkan sker även åt andra hållet då albedo på land påverkar värmeflödet till atmosfären som i sin tur påverkar värmeflödet från atmosfären till havet. Detta är ett typexempel på nära koppling i klimatsystemet, det vill säga exempel på att förhållanden i två olika medier starkt kan påverka varandra.

Vattenånga kan transporteras från havet till land eftersom havsvatten som avdunstar kan falla som nederbörd över land. Likadant är det med gaser. De som avges från havet till luften kan transporteras vidare in över land. De gaser som inte stannar kvar i luften kommer antagligen att åter tas upp av havet eller av land och då oftast av växtligheten.

Havets påverkan på atmosfären

Alla har kanske hört termerna havsklimat och inlandsklimat. Även här hemma skiljer sig klimatet vid kusten från det i inlandet. Just havsklimatet är en effekt av havets påverkan på luften. Luftmassor som kommer in från havet har ofta ungefär samma temperatur som havets ytvatten. Detta leder till att temperaturen vintertid blir högre vid kusten jämfört med inlandet. På sommaren blir det tvärtom svalare vid kusten. Havet är en mycket större värmereservoar än atmosfären. Värmen i en vattenkolumn som är 2,5 m hög motsvarar värmen i hela atmosfären, eller uttryckt på ett annat sätt: om man sänker temperaturen med en grad i 2,5 meter vatten räcker motsvarande värme till att höja temperaturen i hela atmosfären med en grad. Det istäckta Arktis tenderar under vintern att få ett mellanting mellan inlands och kustklimat. Det blir sällan så extremt kallt över isen som på vissa platser i centrala Sibirien eller Alaska. Detta beror på att det läcker upp en del värme från havsvattnet genom isen och i sprickor mellan flaken. Man bör tänka på att havet är relativt varm i detta sammanhang även om temperaturen är vid fryspunkten ca -1.7 °C jämfört med luften som kan vara -30 °C. Nära kusterna på sommaren kan lufttemperaturen gå upp till flera plusgrader där havet är öppet och värms upp av solen.

Havet påverkar också molnbildning i atmosfären.Genom avdunstning tillförs vattenånga från havet till atmosfären vilket påverkar mängden vattenånga och hur mycket moln som kan bildas. En dramatisk påverkan av havet på atmosfären får man i Arktis när kalla luftmassor från kontinenterna eller den centrala istäckta bassängen strömmar ut över områden med öppet hav. När den kalla luften får kontakt med vattnet, som är mycket varmare än luften, kan man få stora värmeflöden på upp mot 1 000 W/m2. Detta ger en snabb uppvärmning av luftmassan nära ytan som tenderar att bli instabil och blandas om uppåt samtidigt som det tillförs vattenånga och det blir kraftig molnbildning.