is-banner

Istjocklek/isutbredning

Eftersom isen i Arktiska Oceanen består av så många olika istyper med olika tjocklekar är det svårt att bestämma ett bra värde på medeltjockleken. Vad man behöver är en bra uppskattning på tjockleksfördelningen för olika områden från vilken man sen kan bestämma en medeltjocklek.

Ett sätt att mäta tjockleken är att borra hål och mäta i hålet men detta är mycket arbetskrävande och kan aldrig ge en bra mått på medeltjockleken över större områden.

Ett bättre sätt är att använda ubåtar och mäta avståndet från ubåten till isen med ett omvänt ekolod vilket ger data med hög horisontell upplösning över stora områden. Det finns numera stora mängder upparbetade ubåtsdata som har samlats in under en lång följd av år. Under senare år har det blivit möjligt att mäta tjockleken från satellit genom noggranna lasermätningar av avståndet från satelliten till isytan. På detta sätt kan man få data på isens fribord (avståndet mellan isens övre yta och vattenytan) och tjockleken kan sen beräknas genom att man vet hur stor del av isen som är under vattnet. Från ubåtsmätningar har man visat att medeltjockleken var ca 3 meter på 70-80 talet men att den på senare tid har minskat ner mot två meter.

Utbredningen av isen i Arktiska oceanen varierar mycket från sommar till vinter. Under vintern är hela bassängen istäckt medan shelfhaven till stor del är öppna på sommaren. Isutbredningen under sommaren har minskat successivt sen 80-talet och speciellt under senare år. Under sommaren 2007 var som mest 41 % av bassängen öppen.

En animation som visar hur isutbredningen ändras med årstid och år över Arktis mellan dec. 1991 och sep. 2008.

Isutbredning sedan 80-talet NSIDC

Så här mycket har isutbredningen minskat sedan 80-talet. © NSIDC National Snow and Ice Data Center

 

Havsisen påverkar

 Havsisens påverkan på landmassorna

Temperaturen över havsisen är ca 0°C på sommaren och blåser det in från havet blir det kallt och dimmigt över land nära kusten. Är det däremot stora öppna områden i havet närmast kusten kan man räkna med högre temperaturer (i alla fall några plusgrader) över land i kustområdena.

På vintern är det däremot ofta något varmare över havsisen än i de centrala delarna på kontinenterna. I kustområdena blir det därför varmare om det blåser från det istäckta havet jämfört med om vinden kommer från landmassan. Hur kallt det blir över isen under vintern styrs till stod del av hur tjock istäcket är och hur mycket råkar och sprickor det finns. Tunt istäcke och mycket sprickor gör att luften blir varmare över isen (se också avsnittet: “Isens påverkan på atmosfären“).

 Havsisens påverkan på atmosfären

En mycket märkbar påverkan av isen på atmosfären i Arktis är under sommaren när den smältande isen gör att temperaturen i luften håller sig kring nollstrecket. Det bildas också ofta dimma och låga moln vilket ger ett speciellt arktiskt sommarklimat. Under vintern däremot, när solen är borta och värmen strålar ut till rymden, sjunker temperaturen på isytan och i atmosfären till långt under noll grader. Isen och atmosfären utgör ett kopplat system så att ju mer värme som kommer upp från havet genom isen desto varmare blir atmosfären. Detta betyder att ett tjockt sammanhängande istäcke generellt ger lägre temperatur i atmosfären än ett tunt. Öppningar i istäcket i form av sprickor och råkar kan också spela stor roll eftersom värmeflödet i dessa kan vara många gånger större än genom isen. Denna typ av inverkan av isen kanske blir klarare om man tänker sig två extremfall. I ett Arktis utan is under vintern (om det är möjligt) borde lufttemperaturen vid havsnivån vara nära frystemperaturen på vattnet (cirka -1. 5°C). I ett Arktis med mycket tjock is (till exempel 10m) utan sprickor borde man i stället få ett rent inlandsklimat som kanske skulle likna norra Sibirien på vintern med temperaturer ner mot – 50°C eller kanske ännu lägre.

Att istäcket kan påverka atmosfärstemperaturen öppnar möjligheten för en återkoppling som stabiliserar istäckets tjocklek; en så kallad negativ återkoppling. Med negativ återkoppling menar man att om man stör systemet på något vis kommer det att tvingas tillbaks till grundtillståndet på grund av återkopplingen (ett exempel på positiv återkoppling finns i avsnittet isens påverkan på havet). En förutsättning för återkopplingen är att flödet av värme i atmosfären upp mot Arktis (se avsnitt om atmosfärens påverkan på isen) beror på temperaturen i den Arktiska atmosfären, så att lägre temperatur ger högre värmeflöde och vice versa. Om nu isen blir tjockare av någon anledning (det vill säga man inför en störning på tjockleken) så kommer temperaturen i atmosfären att sjunka enligt ovan. Då ökar värmeflödet i atmosfären vilket minskar tjockleken och återgår till grundtillståndet. Det bör nämnas att förutsättningarna för denna återkoppling är något osäkra och under debatt men det är ett bra exempel på en möjlig negativ återkoppling.

 Havsisens påverkan på havet

När is bildas på havsytan tillförs salt till det underliggande vattnet och salthalten ökar. Detta beror på att iskristallerna inte innehåller något salt vilket i stället koncentreras i fickor med ofruset vatten mellan kristallerna, så kallad brine eller saltlake. Havsis innehåller därför alltid en del flytande vatten i form av saltlake. Den största delen av saltlaken dräneras ut snabbt när isen bildas men en del blir kvar under lång tid. Nyligen bildad tunn is kan innehålla ca 14 promille salt medan tjock flerårsis kan ha en salthalt ner mot 2 promille. När saltlaken dräneras ut ur isen höjs salthalten i vattnet närmast isen som får högre densitet an sin omgivning och sjunker ner. Samtidigt förs vatten med lägre salthalt upp mot ytan och man får s.k. konvektiva rörelser som ger ett välblandat ytskikt närmas isen. På sommaren när isen smälter får man i stället ett smältvattenskikt med låg salthalt närmast isen. Detta smältvatten får lägre densitet än sin omgivning och hindrar i stället eventuell omblandning.

Isen påverkar också hur mycket soljus som tränger ner i havet under sommaren. Den vita ytan reflekterar tillbaks en stor del av solstrålningen, mer än 80 %. Den resterande delen av strålningen som faktiskt tränger in i isen hindras till stor del att nå ner i vattnet på grund av luftbubblor och partiklar i isen. Det visar sig att merparten av det solljus som tillförs ytvattnet under sommaren i stället kommer genom öppna områden i istäcket som sprickor och råkar. Öppet vatten reflekterar bara bort ca 10 % av solljuset. Förhållandet mellan mellan reflekterat ljus och infallande ljus kallas albedo. Om allt ljus reflekteras är albedot ett, och om allt ljus absorberas är albedot noll. Den stora skillnaden i albedo mellan is och öppet vatten ger upphov till en viktig återkoppling mellan is och hav. När solljuset tränger ner i havet i de öppna områdena mellan isflaken så värms vattnet en aning och man får en ökad smältning av isen runt omkring. Isflaken smälter både underifrån och från sidan. En del riktigt tunna flak smälter bort helt. Detta gör att ytan som är täckt av is minskar samtidigt som ytan med öppet vatten ökar. Mer öppet vatten gör att mer solstrålning absorberas, vilket i sin tur ger mer smältning osv. Detta ger en positiv återkoppling mellan is och albedo som brukar kallas is-albedo-återkoppling. Med positiv återkoppling menar man att den har en destabiliserande inverkan på systemet, det vill säga har man en liten störning så tenderar denna på grund av återkopplingen att bli större och större. I detta fall kan störningen vara en ökad fraktion öppet vatten som ger mer absorption av solstrålning, mer smältning och mer öppet vatten. Ett exempel på negativ återkoppling ges i avsnittet om isens påverkan på atmosfären.

Isen påverkar också hur mycket mekanisk energi som överförs från vinden ner i vattnet. När isen blir tillräckligt tjock kan den bli stark nog att stå emot vindkraften och istäcket blir mer orörligt. Vinden får då mindre möjlighet att generera blandning i vattnet och driva havsströmmar.

En annan viktig process är isbildning i områden som hålls öppna under vintern trots att det bildas mycket is. Detta kan till exempel ske vid en kust med frånlandsvind när isen drivs bort från kusten samtidigt som is bildas närmast kusten. Sådana områden kallas Polynyas (från ryskan) och kan producera stora mängder is utan att frysa till. Är det samtidigt grunt kan det avstötta saltet från isbildningen generera en mycket hög salthalt i det underliggande vattnet. Sådant vatten får hög täthet och kan bilda så kallade tunga bottenströmmar som strömmar ner längs kontinentalbranten och förnyar djup- och bottenvatten.

Polarisen

Polarisen
x