Hur fort smälter polerna?

Grönland är ett vitt och iskallt land. Temperaturen på glaciärerna kan gå ner mot minus femtio grader, och hårda vindar svider ordentligt i skinnet på den som vågar sig utomhus.

Men ofta är himlen blå, och de som varit där kan berätta om ett av jordens vackraste landskap när de snötäckta bergen gnistrar i solen.

När våren kommer tystnar vindens vinande och istället hörs ljudet av porlande vatten. Smältvatten letar sig ner i sprickor under isen, allt djupare ner allt eftersom dagarna blir mildare och sprickorna i isen allt bredare. Porlandet förvandlas till en brusande flod som forsar mot havet i tunnlar under isen. Isen smälter.

Arktis blir allt varmare. Det är här den globala uppvärmningen går snabbast.

Om all is på Grönland förvandlas till vatten stiger havsnivån runt världens kuster med sex meter, och Grönland som är världens största ö förvandlas troligen till en skärgård.

Men är det möjligt?

Enligt en ny Nasa-finansierad rapport utförd vid Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien, har Antarktis och Grönlands isar passerat jordens övriga glaciärer när det gäller att bidra till att höja havsnivåerna.

Det kommer alltså mer vatten till haven från de två stora inlandsisarna än från alla andra smältande isar sammanlagt.

Att polarområdena skulle ta ledningen när det gäller avsmältningen var väntat, men det har skett mycket tidigare än vad prognoserna, bland annat från FN:s klimatpanel IPCC, har sagt.

Inlandsisarna vid polerna i norr och söder krymper med ökande fart visar ett stort antal undersökningar.

Det gäller att skilja på de stora inlandsisarna som ligger i kilometertjocka lager över Grönland och Antarktis å ena sidan, och de betydligt tunnare skikt av is som flyter på havet runt Nordpolen och det Antarktiska fastlandet.

De är resultat av olika processer, och påverkas av olika krafter. Många missförstånd i diskussionen om vad som händer i polartrakterna beror på att man blandar samman de två begreppen.

Inlandsisen

I två jättelika inlandsisar finns det mesta av jordens sötvatten lagrat i frusen form.

Miljarder och åter miljarder ton av is trycker ner landmassorna på Grönland och Antarktis. Det är resterna av den senaste istiden som ligger kvar här.

Om all is på Grönland och Antarktis skulle smälta stiger havsnivån med runt 80 meter. I så fall dränks alla kustnära städer över hela jorden och miljarder människor skulle bli hemlösa. Men än så länge är vi mycket långt därifrån. Med den avsmältningstakt som vi kan se idag skulle det ta åtskilliga tusen år av ett allt varmare klimat.

Men med de närmast ofattbara kvantiteter det handlar om så räcker det med att några få procent av isen försvinner för att vi ska få allvarliga bekymmer.

Isarna är tröga men levande system. De rör sig. Inlandsisarna byggs på varje vinter av årets snö. Varje snölager trycks ner av nästa och nästa och nästa tills tusentals skikt av gammal snö ligger sammanpressade som sidorna i en frusen bok. Borrkärnor från islagren gör det därför möjligt att analysera klimatet hundratusentals år bakåt i tiden.

Samtidigt som den fallande snön gör istäcket tjockare trycks ismassorna ut mot kusterna och de långsamma glaciärströmmarna kalvar sina isberg ut i havet. När de här två processerna går lika fort så är systemet i balans. Om den ena eller andra tar över, så minskar eller ökar istäcket.

I den fjärde och senaste lägesrapporten från FN:s klimatpanel, IPCC, som kom 2007, konstaterade polarforskarna att det är Grönland som har den känsligaste inlandsisen. Där går uppvärmningen snabbast, och vi ser en stadig minskning av isens massa.

Men 2007 räknade man med att den under flera decennier framåt skulle bidra mindre till höjningen av havsnivån än andra glaciärer och istäcken på jorden. Samtidigt konstaterade man att isen på östra Antarktis blev så mycket tjockare varje år att det kompenserade för förlusterna i den västra delen av kontinenten. Man räknade alltså inte med någon märkbar nettominskning av den sydliga Antarktiska isen.

Men bägge de här antagandena kan nu kastas i papperskorgen.

Redan 2009 kunde siffror från den gravitationskänsliga Grace-satelliten avslöja att Antarktis som helhet tappar is varje år. Samma rapport visade att den Grönländska isen krympte i en accelererande takt. De försiktiga beräkningarna från klimatpanelen blev snabbt historia. Det hände uppenbarligen saker i de stora tunga ismassorna som man inte hade full koll på.

Grönland

Uppvärmningen av klimatet går fortast i norr. Det gör att Grönland är mer utsatt för förändringar än Antarktis. Trots att istäcket byggs på i några av de mest höglänta inre delarna försvinner betydligt mer ut i havet.

Två faktorer bidrar till att Grönlands glaciärer trycks ut mot kusterna i allt snabbare takt. Den ena är det smältvatten som bildar sjöar ovanpå isen under den varmare sommaren. Vattnet söker sig ner till berggrunden genom sprickor eller tunnlar i istäcket, för att så småningom rinna ut i havet. Vattnet läger sig mellan isen och berget och fungerar som ett smörjmedel som gör att isen lättare glider ut mot havet. Det är en effekt som uppstår under vårsmältningen.

Men det är en annan mekanism som har den största betydelsen enligt flera mätningar. Det är det faktum att de istungor sticker ut i vattnet vid det som kallas kalvningsfronten blir allt tunnare. När de tunnas ut blir de lättare och bromseffekten gentemot de ismassor som trycker på bakifrån blir snabbt mindre. Hastigheten i glaciärströmmen ökar med flera meter per dag. Den här accelerationen har effekt även på vintern.

Enligt Klimatpanelen IPCC:s gamla bedömning kommer en ökning av jordens medeltemperatur med tre grader till år 2100 orsaka en avsmältning från Grönland som höjer havsnivån globalt med en meter – under nästa årtusende.

Då räknade man inte med något bidrag från Antarktis, och en takt som är betydligt lägre än den vi ser idag.

Mycket pekar på att det kan gå betydligt snabbare, och att det kan bli varmare än tre extra grader. Men det råder fortfarande osäkerhet om hur snabbt förlusten av inlandsisarna går. Nya resultat kommer in med jämna mellanrum. Och det är inte alltid den senaste mätningen som är den mest tillförlitliga. Men man kan se en tydlig trend i resultaten:

Det går snabbare och snabbare. Det är svårt att förutsäga vart det kommer att leda eftersom det är en självförstärkande process.

Mätningar utförda med ett antal olika metoder (gravitationssatelliter, höjdmätningar med GPS, radaranalyser av utflödet av is vid glaciärmynningarna, med flera – se faktaruta) ger samstämmiga resultat:

Grönlandsisen har minskat med mellan 100 och 300 gigaton per år under de senaste årtiondena. Siffran blir högre ju närmare i tiden man mäter. Ett gigaton vatten är lika med en kubikkilometer – en kub med en kilometers sida. Vänern innehåller 150 kubikkilometer vatten, som jämförelse.

Enligt en analys som gjordes med Grace-satelliten under 2009 så accelererade avsmältningen på Grönland med 30 gigaton varje år.

Antarktis

Antarktis består egentligen av två skilda isar. I väster ligger en stor del av inlandsisen över havet i form av stora shelfer, eller ishyllor. Shelferna är alltså en del av istäcket över land, men de kan nå så djupt ner i det omgivande havet som 2 500 meter.

De fungerar som bromsar för de landbaserade västliga glaciärerna, men de är känsliga för förändringar i havsströmmar och vattentemperatur.

När de bryts ner så påverkar de glaciärströmmarna på samma sätt som när kalvningsfronten tunnas ut på Grönland.

Det är här i väster som isen försvinner. Under 2002 förundrades polarforskarna av hur snabbt shelfen som kallades Larsen B bröts sönder och flöt ut i havet. Den var 220 meter tjock och lika stor som Gotland, och hade varit stabil i 12 000 år.

Det är i västra Antarktis som den globala uppvärmningen märks. Men den överlägset största ismassan på jorden ligger över östra Antarktis.

Östra Antarktis är en iskall öken på hög höjd. Under ett två kilometer tjockt istäcke ligger en kontinent lika stor som Australien. Här finns is nog för att höja havsnivån globalt med 60 meter.

Östra Antarktis har under åren påverkats mycket lite av de processer som syns i väster och på Grönland, och som är en följd av klimatförändringarna.

Satellitdata har bara visat på blygsamma minskningar av den totala ismassan längs östra Antarktis kuster, och de har kompenserats av att det istället blivit mer is över de centrala delarna av höglandet, precis som på vissa delar av Grönland. Det är en följd av ökat snöfall, ett lokalt väderfenomen som i grunden beror på att atmosfären blivit varmare, vilket gör att luften kan hålla mer fukt, och alltså ger mer nederbörd. Östra Antarktis har varit den stora stabila delen där det mesta av världens is ligger tryggt förankrad.

Men det var sant bara till 2006. Sedan dess har även östra Antarktis en nettoförlust av ismassa varje år. Enligt en studie i Nature Geoscience från 2009, som bygger på mätningar av gravitationsförändringar (se faktaruta) tappar hela Antarktis 190 kubikkilometer, eller gigaton, is varje år. Mer än en fjärdedel av det kommer från den östra delen, som alltså inte är så stabil som man tidigare trott.

Havsis

Havsisarna skiljer sig på många sätt från inlandsisarna. Varje vinter lägger de sig som ett lock över havet på samma sätt som isen lägger sig i Bottenviken.

Nordpolen är alltid täckt av is, men istäcket krymper och växer i takt med årstiderna. Det har sin största utbredning i februari eller mars, och smälter sedan under sommaren för att nå sin minsta yta i september. Men även då ligger cirka 5 miljoner kvadratkilometer av det arktiska havet under isen. Det är ungefär lika stor yta som hela EU.

Vid Antarktis, däremot försvinner havsisen nästan helt varje sommar.

Isen i Arktis fungerar som en stor spegel som reflekterar tillbaka solljus ut i rymden. När den smälter bort under sommarmånaderna ersätts den av svart vatten, som istället suger upp värmeenergin från solen. Isen vid Nordpolen har därför stor betydelse för jordens energibalans. Ju mindre havsisen blir runt nordpolen, desto mer värms området upp – det blir en återkoppling, en så kallad feedback-effekt.

Och det är ingen tvekan om att isen blir mindre. Idag går det att använda farleder i Arktis som tills helt nyligen varit igenfrusna för kommersiell fartygstrafik.

Rekordåret 2007 var sommarens istäcke runt Nordpolen fyrtio procent mindre än 1980, och tjugo procent mindre än föregående rekordår, 2005.

Flera speciella väderfaktorer bidrog till att göra 2007 till ett ovanligt dåligt isår, och under de följande åren kunde isen återhämta sig en aning. Men den senaste sommaren, 2010, var resultatet ändå det tredje lägsta sedan satellitmätningarna började.

Vinterisen i februari 2011 var den minsta någonsin tillsammans med bottenrekordåret 2005.

Sedan 1979 har den nordliga havsisen minskat i yta med i genomsnitt lite mer än fyra procent per årtionde. Men de sista tio åren har det gått betydligt fortare. Minst 20 procent har isen krympt under sommarmånaderna, beroende på vilka år man använder som jämförelse.

Men isens utbredning talar bara om vad som händer på ytan.

En allt mindre del av det frusna istäcket ligger kvar mer än ett år. Mer och mer is blir ettårig, och därmed tunnare. Den tjockaste isen som är mer än två år gammal utgjorde 1980 hälften av istäcket. Nu är den knappt en tiondel.

Även under åren 2008 och 2009 då isen återhämtade sig efter 2007 års miniminivå var den tunnare än förr. Det gör att havsisens volym stadigt minskar.

Flera forskare förutsäger att Arktis blir helt isfritt under sommarmånaderna redan inom ett par decennier.

Är de smältande polarisarna en bluff?

Det är inte ovanligt att höra påståenden om att det i själva verket blir mer och mer is i Antarktis, och att det talar emot hela bilden av att klimatet blir varmare.

Men det gäller för det första att skilja på inlandsis och havsis.

Det stämmer att havsisen runt Antarktis har blivit större under de allra senaste decennierna. Det kan bero på förändrade vindförhållanden eller havsströmmar.

Samtidigt har havsisen i norr minskat betydligt mer än av den ökat i söder.

Och om man jämför med hur det såg ut ännu längre tillbaka, till exempel på 1950-talet, så är den yta som är istäckt i havet runt Antarktis på vintern klart mindre idag än den var då.

Det förekommer då och då också påpekanden om att isen kring Nordpolen mår alldeles utmärkt. Det är bara att titta på mätdata.

Och det går faktiskt att plocka ut mätpunkter ur de långa serierna – som man plockar ut russinen ur kakan – så att det ser ut som om den istäckta ytan ökar. Men långa sammanhängande mätserier ger en klar bild. Inte bara sommarens is, utan även vinterisen blir mindre och mindre i Arktis.

För en tydligare bild med förklaringar , se här

Is bildas underifrån

En överraskande upptäckt från våren 2011 är att en stor del av isen på östra Antarktis växer underifrån. Värme från berggrunden kan smälta is som pressas mot marken flera tusen meter under ytan. Smältvattnet trycks sedan uppåt längs Antarktis bergssidor av ismassan. När vattnet kommer högre upp kan det frysa till igen och bygger på det viset upp istäcket från unersidan.

Hur den här processen förändrar hela dynamiken hos inlandsisen vet man inte, men det kan ha betydelse för vad som händer i framtiden.

Hur mäter man?

Det finns flera sätt att mäta vad som händer med de stora inlandsisarna. En vanlig metod är att använda radarmätningar från satelliter av hur mycket is som trycks ut i form av isberg i det omgivande havet, och sedan jämföra de mätningarna med GPS-satellitmätningar av hur mycket ny is som lagras ovanpå istäcket varje år. Summan av de två visar nettoförändringen.

Den andra metoden går ut på att mäta de små förändringar i jordens gravitationsfält som uppstår när istäcket omfördelas och blir tjockare eller tunnare. De mätningarna görs med Grace-satelliten som hanteras från Nasa:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena i Kalifornien.

De senaste rapporterna har kombinerat de olika teknikerna och får därmed hög trovärdighet i och med att de två metoderna ger samstämmiga resultat.

En rapport i Nature Geoscience från 2010 hävdar å andra sidan att isförlusterna från Grönland och Antarktis är överdrivna. Forskarna bakom den här studien har använt ett nytt sätt att beräkna effekten av den landhöjning som blir följden av att isen försvinner. När landet reser sig påverkar det gravitationen och därmed mätresultatet. Det nya resultatet visar på en isförlust som är hälften så stor som flera andra.

Det här nya beräkningssättet har fått en del kritik, men visar på osäkerheterna som fortfarande råder.

Och även om värdet på avsmältningen halveras så blir ändå slutsatsen att isarna försvinner snabbare än klimatpanelen IPCC trodde 2007.

Högre havsnivåer

Vad som händer med isarna år från år varierar. Prognoser om vad som kan hända bygger på långa mätserier för att få statistisk säkerhet.

Hittills har prognoserna stadigt skrivits upp under de senaste tio åren.

En av de senaste sammanställningarna, från mars 2011, använder 2006 som ett jämförelseår.

Då minskade polarisarna – Grönland och Antarktis – i genomsnitt med 475 miljarder ton, eller kubikkilometer, per år. Takten i avsmältningen ökade med 36 miljarder ton om året.

Det räcker till att höja världshaven med 15 cm till 2050. Till det kommer alla andra glaciärer med 8 cm. Högre temperaturer gör att vattnet i havet tar större plats. Den värmeexpansionen bidrar med ytterligare 9 cm till en total beräknad höjning på 32 cm till 2050.

2007 räknade klimatpanelen IPCC med en höjning på mellan 18 och 59 cm till 2100. Nu fyra år senare räknar experter på avsmältningen alltså med att hamna i den övre delen av det intervallet redan femtio år tidigare.

2007 hade man enligt klimatpanelen inte kunskap nog för att räkna in de dynamiska processer som påverkar isflödena. Idag vet man lite mer, men långt ifrån allt.

”Copenhagen Prognosis” från 2009, där några av världens ledande klimatforskare sammanfattade klimatläget inför Köpenhamnsmötet, varnade för att havsytan snarare kan höjas närmare två meter vid det här seklets slut.

Hur det blir vet vi inte. Ännu.