Í nýjasta hefti Nature Geoscience sem er hliðarrit Nature, er bréf til tímaritsins um nýjar niðurstöður á úrvinnslu úr þyngdarmælingar með nýrri kynslóð gervitungla sem nefnist GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Hingað til hefur verið vitað að Vestur-Suðurskautið væri að missa massa hratt – en gögn hingað til hafa bent til þess að Austur-Suðurskautið væri tiltölulega stöðugt.
Þessar nýju rannsóknir benda til þess að Austur-Suðurskautið sé búið að vera að missa massa síðastliðin þrjú ár, en rétt er að benda á að óvissa er nokkuð mikil.
Hér eru plottaðar saman massabreytingar Austur-Suðurskautsins (græn lína) og Vestur-Suðurskautsins (rauð lína) eins og það var út árið 2005. Eins og sjá má, þá var Austur-Suðurskautið í jafnvægi, á meðan mikil bráðnun var á Vestur-Suðurskautinu.
Til að hafa tölurnar á hreinu, þá þýðir algjör bráðnun Grænlandsjökuls og Vestur-Suðurskautsins um 6-7 m hækkun í sjávarstöðu, en Austur-Suðurskautið er talið geta valdið um 50-60 m hækkun í sjávarstöðu. Það býst þó enginn við að slík bráðnun geti orðið á næstu nokkuð hundrað árum, en þarna er þó komin vísbending um að þetta geti gerst hraðar en áður hefur verið talið.
Samkvæmt þessari nýju úrvinnslu þá hefur Austur-Suðurskautið, frá 2006, verið að missa um 57 gígatonn á ári (reyndar er óvissan um 52 gígatonn á ári og því gæti þetta legið á bilinu 5-109 gígatonn á ári). Þetta er samt lítið miðað við það sem Grænlandsjökull og Vestur-Suðurskautið hafa misst undanfarin ár, en þær tölur eru um 270 og 130 gígatonn á ári.
Það sem gerir úrvinnslu og túlkun á svona gögnum enn erfiðari en ella, er að jöklar á síðasta jökulskeiði ísaldar voru enn þykkari en þeir eru í dag og landið undir er að jafna sig af þeirri fargléttingu sem hefur orðið síðan þá og því að rísa. Annað sem gerir túlkun erfiða er sú klassíska spurning með gögn sem ná yfir svona stutt tímabil – eru þetta breytingar í veðri, reglubundin hegðun í jöklinum – eða loftslagsbreytingar?
Massabreytingin virðist vera mest við ströndina, en ekki er ljóst hvað veldur því. Eitt er víst að ekki getur það verið vegna bráðnunar af völdum lofthita, því hitastig á þessum slóðum er töluvert fyrir neðan frostmark. Mögulegt er að einhverskonar tengsl við breytingar í sjávarstraumum eða veðrakerfum valdi aukinni bráðnun við ströndina, en enn ein tilgátan er að stöðuvötn undir jöklinum geti með reglubundnum hætti valdið einskonar neðanjökulshlaupum sem að smyrja undirlagið og valda hröðun jökulstrauma í átt til sjávar. Það er því alls ekki víst að um sé að ræða loftslagstengdan atburð.
Hver svo sem ástæðan er, þá er ljóst að það verður að fylgjast með þessu enn frekar því þetta gæti verið vísbending um að það geti farið að hitna í kolunum í bráðnun jökla og ef þetta heldur áfram í nokkur ár, þá er ljóst að möguleikar á mun hraðari sjávarstöðubreytingum eru inni í myndinni ef Austur-Suðurskautið fer að bráðna og missa massa í einhverju magni – það er þó ekkert við þessa rannsókn sem nægir til að draga svo dramatískar ályktanir.
Hlýnunar af mannavöldum gætir nú víða um heim og vekja afleiðingar hennar sífellt meiri athygli almennings og fjölmiðla. Sumar afleiðingarnar má segja að séu í stórum dráttum eins og búast mátti við á grundvelli fyrirliggjandi vísindarannsókna en aðrar hafa komið á óvart. Þar er um það að ræða að vísindamenn uppgötva fyrst með mælingum að veigamikil áhrif vaxandi styrks koldíoxíðs eða hlýnunar eru þegar komin fram án þess að spáð hafi verið fyrir um þessi áhrif. Þar má segja að jöklar hafi leynt á sér vegna þess að tvær af þremur óvæntustu uppgötvunum af þessum toga á síðustu árum hafa verið tengdar jöklabreytingum.
Fyrst er rétt að nefna þá uppgötvunina sem ekki tengist jöklum en þar á ég við súrnun yfirborðslaga sjávar sem talin er stafa af vaxandi styrk koldíoxíðs í andrúmsloftinu. Talið var að sýrustig sjávar væri lítt háð styrk koldíoxíðs í andrúmsloftinu og var ekki talin ástæða til þess að hafa áhyggjur af hafefnafræðilegum afleiðingum af losun mannkyns á koldíoxíði. Mælingar sýna hins vegar lækkun sýrustigs um u.þ.b. 0,1 pH einingu og talið er að lækkunin verði 0,4 einingar undir lok aldarinnar miðað við ástandið fyrir iðnbyltingu (sjá t.d. http://www.ocean-acidification.net/ og http://ioc3.unesco.org/oanet/OAdocs/SPM-lorezv2.pdf). Þessar breytingar, sem ekki vöktu verulega athygli fyrr en um og eftir 2004, eru taldar mjög veigamiklar fyrir lífríki hafsins og er merkilegt til þess að hugsa að skilningur á þeim sé nýtilkominn og að þær skuli hafa komið mönnum jafn mikið á óvart og raun ber vitni.
Óvæntu uppgötvanirnar tvær á sviði jöklafræði sem nefndar voru hér að framan eru einnig tengdar heimshöfunum vegna þess að þær leiða til hækkandi sjávarborðs. Annars vegar er aukning á hraða ísskriðs á mörgum stöðum á Grænlandsjökli en hún er rakin til aukinnar yfirborðsleysingar sem veldur hærri vatnsþrýstingi við jökulbotninn og meira skriði jökulsins með botninum. Talið var líklegt að Grænlandsjökull mundi rýrna af völdum hlýnandi loftslags en það var til skamms tíma eingöngu rakið til aukinnar bráðnunar við yfirborð vegna hærri hita. Spár um hækkun sjávarborðs af völdum jökla byggðust þannig einkum á líkanreikningum af jöklaleysingu. Mælingar á hraða ísskriðs á Grænlandsjökli á síðustum árum sýna hins vegar mjög mikla hraðaaukningu sem ekki hafði verið spáð fyrir um. Áhrif Grænlandsjökuls á sjávarborð heimshafanna eru ekki síst tilkomin vegna þessa aukna hraða og aukinnar kelfingar í sjó fram af hans völdum.
Hin uppgötvunin tengist bæði Grænlandsjökli og Suðurskautsjöklinum og felur í sér merkileg áhrif sjávarhita á hreyfingu jöklanna. Á árunum 2000–2004 mældist mikil hraðaaukning á mörgum skriðjöklum á Suðaustur-Grænlandi sem talin er hafa stafað af hærri sjávarhita við ströndina. Hærri sjávarhiti bræðir hafís á fjörðum og dregur þar með úr viðnámi sem jökultungurnar mæta þegar þær skríða í sjó fram. Þessi hraðaaukning reyndist tímabundin en sýndi hversu viðkvæmur Grænlandsjökull getur verið fyrir breytingum sem ekki hafði verið gert ráð fyrir til þessa að skiptu miklu máli. Hliðstæðar breytingar hafa einnig mælst á Suðurskautsjöklinum, einkum á Suðurskautsskaganum sem gengur út úr Suðurskautslandinu í átt til Chile, og tengjast þá oft íshellum sem fljóta á sjónum við jökuljaðarinn. Ef umtalsverð hlýnun verður í sjónum í framtíðinni þá kunna þessi áhrif að leiða til mun meiri hækkunar á sjávarborði en gert er ráð fyrir í líkanreikningum sem liggja til grundvallar mati á hækkun sjávarborðs í síðustu skýrslu IPCC.
Þessar uppgötvanir sýna nokkuð dökka mynd af stöðu þekkingar á heimskautajöklunum og áhrifum þeirra á hækkun heimshafanna á næstu áratugum. Má ekki gera ráð fyrir fleiri óvæntum uppgötvunum sem kollvarpi aftur hugmyndum okkar um viðbrögð jöklanna við hlýnun? Það er vissulega hugsanlegt. Það hefur hins vegar orðið mikil framþróun í vísindarannsóknum á heimskautajöklunum og er athyglisvert að rifja upp hvernig skilningi á þætti jökla í hækkun heimshafanna hefur fleygt fram síðustu 10–15 árin.
Hækkun sjávarborðs heimshafanna á 20. öld var í heild um 20 cm eða um 2 mm á ári.
Samkvæmt skýrslu IPCC frá 1995 sýndu afkomumælingar og mælingar á yfirborðshæð að Grænlandsjökull og Suðurskautsjökullinn gætu samtals hafa verið úr jafnvægi sem jafngildir um ±18 cm breytingu á sjávarborði heimshafanna á 20. öld. Þetta þýðir að óvissan um framlag þeirra var talin ámóta mikil og öll hækkun heimshafanna á sama tímabili! Rétt er að taka fram að talið var ólíklegt á grundvelli ýmissa óbeinna vísbendinga að jöklarnir væru svona fjarri jafnvægi en beinar mælingar á jöklunum sjálfum voru sem sé ekki betri en þetta.
Í skýrslu IPCC frá 2001 var frá því greint að afkoma Suðurskautsjökulsins gæti samkvæmt mælingum hugsanlega verið jákvæð um +10% af heildarákomunni á jökulinn, en það samsvarar sjávarborðsbreytingu upp á –0.5 mm á ári (þ.e. lækkun hafsborðsins).
Hins vegar var einnig nefnt að ef gert væri ráð fyrir að stóru íshellurnar, sem fljóta á hafinu við jökuljaðarinn, væru nærri jafnvægi þá mætti meta framlag jökulsins til hækkunar heimshafanna +1.04 ± 1.06 mm á ári.
Það er athyglisvert að þessar tvær tölur úr IPCC skýrslunni frá 2001 hafa ekki sama formerki og fyrri talan er utan óvissumarka þeirrar síðari!
Í IPCC skýrslunni frá 2001 var framlag Grænlands til heimshafanna metið +0.12 ± 0.15 mm á ári, þ.e. það var ekki talið marktækt frábrugðið núlli.
Framlag stóru hveljökla heimskautanna til hafanna var því augljóslega mjög illa þekkt árið 2001.
Nú hafa þyngdarmælingar með nýrri kynslóð gervitungla sem nefnist GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) gerbylt þessari stöðu. Þessar mælingar er unnt að nota til þess að reikna mjög nákvæmlega breytingar á þyngdarsviði jarðar sem stafa af tilfærslu massa og þær hafa verið notaðar til þess að meta jöklabreytingar fyrir bæði stóru jökulhvelin og einnig fyrir smærri jökli eins og hér á landi og á Svalbarða. Segja má að jöklarnir hafi verið viktaðir með þessum mælingum. Meðfylgjandi mynd sýnir niðurstöður GRACE fyrir Norður-Atlandshafssvæðið3. Þar sést skýrt hvernig rýrnun Grænlandsjökuls er mest á suðaustanverðum jöklinum og einnig meðfram norðanverðri vesturströndinni. Einnig sést móta fyrir rýrnun jökla á Íslandi og á Svalbarða ef rýnt er í myndina. Niðurstöður þessara mælinga fyrir einstök svæði koma fram í meðfylgjandi töflu sem sýnir í flestum tilvikum breytingar á árabilinu 2003 til 2007.
Hæðarbreytingar geóíðu yfir Grænlandi frá febrúar 2003 til janúar 2008 (3). Myndin vinstra megin (a) sýnir mælingar GRACE gervitunglsins en sú hægra megin (b) sýnir reiknaða geóíðu út frá breytingum á ísþykkt sem leiddar eru út á grundvelli þyngdarmælinganna. Mesta breyting geóíðunnar er um 12,5 cm lækkun á ári nærri Helheim jökli á Suðaustur-Grænlandi.
Svæði
Breyting sjávarborðs (mm á ári)
Suðurskautsjökullinn1
0.4 ± 0.2
Grænlandsjökull3
0.5 ± 0.1
Jöklar á Íslandi3
0.032 ± 0.01
Jöklar á Svalbarða3
0.026 ± 0.01
Jöklar utan heimskautasvæða alls2
~1.0
Hækkun á sjávarborði alls eftir um 1990 (IPCC)
~3
Það er athyglisvert að jöklar utan heimskautasvæða leggja ámóta mikið til heimshafanna og stóru heimskautajöklarnir tveir samanlagt þrátt fyrir að flatarmál og heildarrúmmál íss í stóru jöklunum sé miklu meira. Þannig var framlag jökla á Íslandi og á Svalbarða samanlagt heldur meira en 10% af framlagi Grænlandsjökuls á árabilinu 2003 til 2007 þrátt fyrir að Grænlandsjökull sé meira en 30 sinnum stærri að flatarmáli og hafi að geyma 250 sinnum meiri ís.
Nýjustu niðurstöður þyngdarmælinganna fyrir Grænland benda til þess rýrnun jökulsins hafi enn hert á sér síðustu árin og að jökullinn hafi lagt um 0,75 mm á ári til heimshafanna síðan 20065. Það er aukning um u.þ.b. 50% frá því sem taflan sýnir fyrir árin 2003 til 2007.
Ekki fer á milli mála þegar bornar eru saman tölurnar í listanum hér að framan og tölurnar í töflunni hversu miklar framfarir hafa orðið í mælingum á ástandi heimskautajöklanna. Óvissa um afkomu Suðurskautsjökulsins og Grænlandsjökuls, sem áður var jafn mikil og mæld árleg heildarhækkun heimshafanna, hefur minnkað niður í um tíundapart af hafsborðshækkuninni, þ.e. óvissan hefur minnkað tífalt á einungis 10–15 árum. Þessar niðurstöður GRACE eru svo nýjar af nálinni að ekki náðist að taka að fullu tillit til þeirra í síðustu IPCC skýrslu sem út kom árið 2007. Þar er gert ráð fyrir sjávarborðshækkun verði á bilinu 20–60 cm til loka 21. aldar. Í nýlegri skýrslu hollenskra stjórnvalda (http://www.deltacommissie.com/doc/deltareport_full.pdf) er hins vegar reynt að taka fullt tillit til nýjustu þekkingar á líklegum breytingum á heimskautajöklunum og komist að þeirri niðurstöðu að líklegasta hækkun heimshafanna til loka aldarinnar sé á bilinu 55–110 cm, þ.e. u.þ.b. helmingi meiri en niðurstaða IPCC frá því fyrir aðeins tveimur árum (þess ber að geta að IPCC tilgreindi að bilið 20–60 cm taki ekki tilliti til áhrifa vaxandi skriðhraða jöklanna en þess er oft ekki getið þegar tölur IPCC eru notaðar). Samkvæmt þessum nýjustu niðurstöðum er gert ráð fyrir því að jöklar muni orsaka meira en helming af hækkun heimshafanna á þessari öld. Árið 2200 gerir hollenska skýrslan ráð fyrir að heimshöfin hafi hækkað um 150 til 350 cm.
Þessar nýju tölur um sjávarborðshækkun af völdum jökla eru mun hærri en áður var gert ráð fyrir sem líklegustu hækkun sjávarborðs af þeirra völdum, t.d. af IPCC. Hins vegar eru þær lægri en miklu hærri tölur sem einnig voru stundum nefndar sem hugsanlegur möguleiki ef allt færi á versta veg. Nýjustu rannsóknir á Grænlandsjökli benda til þess að fyrri hugmyndir um mjög hraða rýrnun jökulsins og annarra jökla, sem svara til um eða yfir 2 m hækkunar sjávarborðs á þessari öld, eigi ekki við rök að styðjast4. Þannig benda nýjustu rannsóknir til þess að rýrnun jökla sé mun hraðari en áður var gert ráð fyrir en jafnframt að ólíklegt sé að þeir hopi í nánustu framtíð jafn hratt og allra svartsýnustu spár gerðu ráð fyrir að væri mögulegt.
Niðurstöður GRACE fyrir Ísland og Svalbarða eru í góðu samræmi við fyrirliggjandi afkomumælingar og mældar breytingar á yfirborði jökla á þessum svæðum. Það gefur til kynna að mælingarnar séu einnig áreiðanlegar fyrir heimskautajöklana þar sem slíkar samanburðarmælingar eru ekki jafn nákvæmar. Niðurstöður GRACE sýna hversu mikilvægt er að nýta nýjustu tækni til þess að fylgjast með og draga úr óvissu um þá þróun sem nú á sér stað í tengslum við hlýnun jarðar. Saga rannsókna á stóru heimskautajöklunum síðustu 10–15 árin sýnir bæði hversu miklar framfarir geta orðið þegar háþróuð tækni er notuð til mælinga en einnig hversu miklar gloppur eru í þekkingu okkar á mörgum sviðum. Það er sjálfsagt að reyna eins og unnt er að sjá mikilvægustu breytingar fyrir með rannsóknum en einnig er mikilvægt að vera undir það búin að í framtíðinni geti komið fram óvænt áhrif sem ekki hefur verið spáð fyrir um.
Heimildir:
1Velicogna, I., og J. Wahr. 2006. Measurements of Time-Variable Gravity Show Mass Loss in Antarctica. Science, 311, 5768, 1754–1756. DOI: 10.1126/science.1123785.
2Meier, F. M., M. B. Dyurgerov, U. K. Rick, S. O’Neel, W. T. Pfeffer, R. S. Anderson, S. P. Anderson and A. F. Glazovsky. 2007. Glaciers Dominate Eustatic Sea-Level Rise in the 21st Century. Science, 317, 1064–1067, doi: 10.1126/science.1143906.
3Wouters, B., D., Chambers og E. J. O. Schrama. 2008. GRACE observes small-scale mass loss in Greenland. Geophys. Res. Lett., 35, L20501, doi:10.1029/2008GL034816.
4Pfeffer, W. T., J. T. Harper og S. O’Neel. 2008. Kinematic Constraints on Glacier Contributions to 21st-Century Sea-Level Rise. Science. Science, 321(5894), 1340–1343, doi: 10.1126/science.1159099.
5van den Broeke, M., J. Bamber, J. Ettema, E. Rignot, E. Schrama, W. J. van de Berg, E. van Meijgaard, I. Velicogna og B. Wouters. 2009. Partitioning Recent Greenland Mass Loss. Science, 326(5955), 984–986, doi: 10.1126/science.1178176.
Það er nokkuð ljóst að mikill meirihluti jökla í heiminum eru að hörfa og er meginástæða þess talin vera hlýnandi veðurfar.
Stóru jökulhvelin, jöklar Suðurskautsins og Grænlandsjökuls eru að minnka töluvert í massa (Velicogna 2009).
Massabreytingar í Grænlandsjökli (Velicogna 2009)
Massabreytingar í jöklum Suðurskautsins (Velicogna 2009)
En litlu jöklar heims eru líka að minnka og hafa hingað til átt töluverðan þátt í hækkun sjávarstöðu.
Rhone jökullinn í svissnesku Ölpunum.
Í Sviss hefur rúmmál jökla minnkað um 12% síðan 1999, en þar voru mældir um 1400 jöklar.
Á Kerguelen eyju sem er sunnarlega í Indlandshafi (lýtur franskri stjórn) hefur rúmmál jökla minnkað um 22 % á síðastliðnum 40 árum.
Massabreytingar í bandarískum jöklum.
Amerískir jöklar eru einnig að hörfa, sjá t.d. mynd með massabreytingum í bandarískum jöklum.
Í Perú er stærsti jökull innan hitabeltisins, en hann heitir Quelccaya. Árið 2002 rákust vísindamenn á gróðurleifar við jökullónið framan við jökulinn á stað sem var nýkominn undan jökli. Gróðurleifarnar voru aldursgreindar og voru um 5200 ára gamlar. Sem sagt síðast þegar jökullinn var jafn lítill og hann er nú var fyrir 5200 árum.
En jöklar á Íslandi eru líka að minnka eins og fólk veit sem fylgist vel með fréttum (t.d. nýleg frétt á RÚV – sjá einnig myndband).
Ath, fyrir Vatnajökul þá er bara sýndur sunnanverður Vatnajökull – V. Svo er H=Hofsjökull og L=Langjökull.
Langflestir jöklar heims eru að þynnast og hopa. Einstaka frétt kemur af jöklum sem eru að þykkna og þá er það talið tengjast aukinni úrkomu á því svæði.
Hér má sjá breytingar í þykkt jökla frá 1970:
Þessi mynd sýnir breytingar í þykkt jökla frá árinu 1970. Litaskalinn gulur til brúnn sýnir jökla sem hafa þynnst. Yfirgnæfandi meirihluti jökla eru að þynnast og telja vísindamenn það vera af völdum hlýnunar jarðar.
Hér fyrir neðan er svo meðaltalsbreyting í þykkt jökla yfir allan hnöttinn:
Hnattræn breyting á þykkt jökla frá 1961-2005 (mynd frá NSIDC).
Hér hefur verið farið lauslega yfir nokkra jökla sem eru að hörfa – litla og stóra, við fjöllum væntanlega meira um þá síðar – eigum t.d. von á góðum gestapistli bráðlega um málið.
En ef þið viljið fræðast nánar um það sem hefur verið skrifað um jökla hér á loftslag.is (myndbönd, nýlegar rannsóknir og annað), þá má finna það hér.
Við á loftslag.is fengum áhugaverðar spurningar frá Guðlaugi Ævari Hilmarssyni, sem ég ætla að reyna að svara.
Er hætta á, vegna hlýnunar á norðurslóð: Á stóru íshruni eða berghruni á austurströnd Grænlands? Hrunið gæti valdið ofuröldu (Tsunami) og hugsanlega valdið tjóni hér á Íslandi? Hefur sá möguleiki verið rannsakaður?
Ég ætla að endurraða spurningunum aðeins og endurorða, auk þess sem ég bæti við spurningum, til að auðvelda mér að svara þeim. Ég tek upp heitið hafnarbylgja fyrir tsunami. Spurningarnar verða þá eftirfarandi:
Eru til einhverjar heimildir um hafnarbylgjuhættu frá Austur-Grænlandi.
Getur hlýnun á Austur-Grænlandi valdið hruni massa í sjó fram og myndað hafnarbylgju?
Hversu stór þarf massinn að vera sem hrynur til að mynda hafnarbylgju sem getur valdið tjóni á Íslandi?
Geta hafnarbylgjur frá Austur Grænlandi valdið tjóni á Íslandi?
Eru til einhverjar heimildir um hafnarbylgjuhættu frá Austur-Grænlandi?
Til að byrja með ætla ég að fullyrða, eftir nokkra heimildaleit, að litlar upplýsingar eru til um þennan möguleika – útiloka það þó ekki. Líklega væri best að ræða við danska jarðfræðinga sem líklegastir eru til að hafa gert slíka könnun. Samt sem áður þá er til nokkuð af heimildum bæði um hafnarbylgjur annars staðar frá (t.d. Vestur Grænlandi) og um hættu á hafnarbylgju yfir höfuð. Oftast eru þó heimildirnar bundnar við annars konar ástæður fyrir hafnarbylgjunni.
Hafnarbylgja (e. tsunami):
Flóðbylgjur verða einkum til í tengslum við lóðréttar hreyfingar á hafsbotninum eða tilfærslur á massa sem leiða til þess að vatn kemst á hreyfingu. Alþjóðaorðið tsunami er japanskt að uppruna og merkir hafnarbylgja á frummálinu. Jarðskjálftar eru algengasta orsök flóðbylgna en eldgos og skriðuföll geta líka valdið umtalsverðum flóðbylgjum, jafnvel stærri en skjálftar gera (Páll Einarsson – Vísindavefurinn).
Hafnarbylgjur verða oftast vegna atburða sem verða neðansjávar. Á myndinni má sjá jarðskjálfta, neðansjávarskriðu og neðansjávareldgos.
Yfir 90% af öllum hafnarbylgjum, verða vegna jarðskjálfta, en margt verið skrifað um möguleikana á neðansjávarskriðum sem gætu valdið hafnarbylgjum, líkt og Storegga skriðan sem varð fyrir sirka 8000 árum. Sú hafnarbylgja er talin hafa verið að minnsta kosti 3 m há (jafnvel 5-6 m há) þegar hún náði Íslandi, en ekki hafa fundist setlög og ummerki um hana hér á landi, að því er kemur fram í greininni sem ég skoðaði (Bondevik o.fl. 2005):
Storegga neðansjávarskriðan. Vinstra megin sýna bláir punktar hvar setlög eftir hafnarbylgjuna hafa fundist og í hvaða hæð. Hægra megin sýnir hvar útreikningar benda til að bylgjan hafi verið eftir 2 klukkutíma (Bondevik o.fl. 2005).
Einnig geta hafnarbylgjur myndast við fall massa niður í sjó fram. Mikið hefur t.d. verið rætt um möguleikann á risa-hafnarbylgju ef eldfjöll á Kanaríeyjum eða Hawaii myndu skyndilega hrynja, vegna samblands af eldgosi og hruni landmassa í sjó fram (Pararas 2002).
En við erum að spá í hafnarbylgjur sem verða vegna hruns í sjó fram, þá tengt hörfun jökla af völdum hlýnunar jarðar. Því skulum við skoða hvað vitað er um slíkt.
Getur hlýnun á Austur-Grænlandi valdið hruni massa í sjó fram og myndað hafnarbylgju?
Kelfing jökla
Við vitum að jöklar kelfa í sjó fram víða á Grænlandi (þ.e. það brotnar framan af skriðjöklum sem ná í sjó fram). Hafnarbylgjur myndast oft á tíðum við kelfingu jökla og geta valdið tjóni í nærliggjandi byggðum, en oftast eru þær þó ekki nógu stórar til að ná mannabyggðum. Þó gerist það stundum á Grænlandi eins og þetta myndband sýnir (frá 1995 – ekki með nákvæma staðsetningu):
Ég hugsa að það sé þó hægt að fullyrða að hafnarbylgjur af völdum íshruns úr jöklum og kelfingu, verði aldrei það stórar að þær nái að hafa áhrif á Íslandi.
Berghlaup – bergflóð (e. rock fall/rock slide/rock avalanche)
Það er óumdeilt að við núverandi loftslagsbreytingar þá eru jöklar Grænlands að hörfa. Í gegnum tíðina hafa jöklar Grænlands grafið djúpa og bratta dali í fjallgarða Grænlands og því má áætla að við hörfun jökla þá verði hlíðar fjallanna óstöðugar, líkt og gerðist víða hér á Íslandi í lok síðasta jökulskeiðs ísaldar og snemma á nútíma:
Flest berghlaup á Íslandi eru talin hafa fallið á nútíma, skömmu eftir lok ísaldar. Einfaldasta skýringin á orsökum þeirra er að á meðan skriðjöklar fylltu dali hafi þeir sorfið hlíðar þeirra en jafnframt haldið að þeim og komið í veg fyrir að stöðugt brattari hlíðar þeirra hryndu niður. Þegar jöklarnir hurfu úr dölunum hvarf stuðningur þeirra við óstöðugar hlíðarnar, sem við það hrundu ofan í og jafnvel um þvera dalina (Höskuldur Búi Jónsson, Hreggviður Norðdahl og Halldór G. Pétursson – Náttúrufræðingurinn 72, 2004).
Berghlaup úr Svarfaðardal. Talið er að þetta berghlaup eins og flest önnur berghlaup á Íslandi, hafi fallið stuttu eftir að jökla leysti, þegar hlíðar fjallsins voru í ójafnvægi eftir undangröft ísaldarjökuls.
Hér fyrir ofan er minnst á berghlaup, en það er ein tegund skriðufalla:
Sem dæmi um mismunandi gerðir skriðufalla hérlendis má nefna grjóthrun, aurskriður úr giljum og urð utan á fjallahlíðum, ýmiss konar jarðföll eða jarðvegsskriður, aurblandin krapahlaup, berghlaup og jarðsig af ýmsum gerðum. Sem dæmi um helstu orsakir skriðufalla má nefna miklar rigningar og skyndileg úrhelli, asahláku og miklar leysingar, aukið grunnvatnsrennsli, undangröft jarðlaga og jarðskjálfta (Halldór G. Pétursson – Náttúrufræðistofnun Íslands).
Hér á Íslandi er það nú þegar farið að gerast að við núverandi hlýnun eru berghlaup byrjuð að gerast. T.d. er Berghlaupið í Morsárjökli sem varð árið 2007 dæmi um berghlaup sem líklega er að hluta til afleiðing hörfunar jökla. Þorsteinn Sæmundsson og fleiri hafa rannsakað það ítarlega.
Það er frekar líklegt að þær aðstæður geti skapast við hörfun jökla á Austur-Grænlandi að þá verði hlíðar fjallanna óstöðugar. Einnig er líklegt að misfellur myndist í berglagastaflanum eftir að jöklar hörfa. Þá er einnig algengt að aukning verði í jarðskjálftum við að jökulfargið minnkar, sem hleypt geti af stað stórum skriðuföllum. Til að staðfesta þetta allt saman þurfa að fara fram jarðfræðileg könnun, því það er mismunandi eftir bergtegundum hversu mikinn bratta hlíðarnar þola.
Mynd sem sýnir hvar jöklar Grænlands eru að þynnast og hörfa hvað hraðast (gul og rauð svæði).
Hversu stór þarf massinn að vera sem hrynur til að mynda hafnarbylgju sem getur valdið tjóni á Íslandi?
Sú skriðufallategund sem líklegust er talin vera nógu stór til að geta valdið stórri hafnarbylgju eru svokölluð berghlaup og bergflóð, en um þau segir:
Á íslensku nefnist það berghlaup þegar heilar fjallshlíðar hafa hlaupið eða skriðið fram í einu vetfangi og myndað hauga úr bergmulningi á láglendinu neðan við. Samkvæmt erlendum skilgreiningum á berghlaupi (e. rock slide) þá er það hreyfing bergmassa sem rennur á undirlagi eða skerfleti, sem er sem næst samsíða halla fjallshlíðar. Misgengi, sprungur og lagskipting, auk veikbyggðra millilaga, auka því líkur á berghlaupum. Í hlíðinni myndast brotsár þar sem bergmassinn var áður og er það oft áberandi en fer þó eftir stærð berghlaupsins og því hvort síðari atburðir hafa afmáð þau ummerki eða ekki. Hraði við myndun berghlaupa er á bilinu nokkrir millimetrar á dag og upp í tugi metra á sekúndu. Stundum gerist það að berghlaup breytist í bergflóð (e. rock avalanche), líklega sökum mikillar fallhæðar og mikils rúmmáls þess bergmassa er fer af stað í einu. Í hlaupinu molnar bergmassinn og nær umtalsverðum hraða, eða allt að 175 km/klst. (um 50 m/sek.), og getur flust svo kílómetrum skiptir út frá hrunstað (Höskuldur Búi Jónsson, Hreggviður Norðdahl og Halldór G. Pétursson – Náttúrufræðingurinn 72, 2004).
Rétt er að minnast á hafnarbylgjur sem gætu hafa orðið hér við land, en Árni Hjartarson skrifaði grein í Náttúrufræðinginn árið 2006, en þar segir meðal annars að ekki hafi orðið slík skriðuföll á sögulegum tíma. Hann getur þess þó að um 10% berghlaupa sem fallið hafa eftir jökulskeið ísaldar hafi mögulega fallið í sjó fram og þá hugsanlega myndað hafnarbylgjur (Árni Hjartarson 2006).
Stór skriðuföll hafa í gegnum tíðina myndað hafnarbylgjur á sögulegum tíma, t.d. í Alaska 1958, auk þess sem búið er að kortleggja nokkra staði líklega til að mynda hafnarbylgjur, t.d. við strönd Alaska (Wieczorek o.fl 2007).
Paatuut, Vestur Grænlandi, 21. nóvember 2000
Stórt berghlaup eða bergflóð féll í sjó fram við Paatuut í Vaigat sundi sem er sundið sem aðskilur Disko-eyju og Nuussuaq á Vestur Grænlandi.
Kort sem sýnir helstu staðsetningar, jarðfræði og skriðuhættu við Disko eyju og nágrenni (Dahl-Jensen o.fl 2004).
Seinnipart dags þann 21. nóvember 2000 þá urðu íbúar lítils fiskiþorps á vesturströnd Grænlands varir við skrítnar öldur sem komu upp að ströndinni og veltu og brutu báta í mél innan um ísjakana. Daginn eftir varð ljóst að stór skriða hefði fallið við Paatuut, sem er í 40 km fjarlægð frá þorpinu. Skriðan féll úr bröttum hlíðum fjalls, þar sem basaltberglög liggja ofan á veikari sandsteinslögum. Seinna þegar rýnt var í jarðskjálftagögn kom í ljós að skriðan stóð yfir í sirka 80 sekúndur og miðað við fjarlægðina sem hún ferðaðist niður að sjó þá var um að ræða bergflóð (meðalhraði skriðunnar var um 144 km/klst). Heildarmassinn var 90 milljónir rúmmetra en talið er að um 30 milljónir rúmmetra hafi farið í sjó fram og myndað flóðbylgjuna.
Örið og ummerki eftir bergflóðið (efri myndir). Yfirgefna fiskiþorpið Quillissat fyrir og eftir flóðbylgjuna (neðri myndir). Dahl-Jensen o.fl 2004.
Flóðbylgjan hafði víðtæk áhrif á þau mannvirki sem voru næst upptökunum, en mikill hluti bygginga sem voru neðan við 30 m yfir sjó eyðilöggðust í yfirgefnu þorpi – Quillissat – sem er í 20 km fjarlægð frá upptökunum. Næst upptökunum náði flóðbylgjan 50 m hæð. Í 30 kílómetra fjarlægð var yfir 500 ára gamall grafreitur í 8-14 m hæð skemmdist nokkuð (sem bendir til að svona atburður hafi ekki orðið í allavega 500 ár. Við áðurnefnt fiskiþorp, sem heitir Saqqaq þá skall fyrsta bylgjan af mörgum sirka 11 mínútur eftir að skriðan féll, margar bylgjur fylgdu í kjölfarið næstu 2 og hálfan tíma, vegna endurkasts – en Saqqaq er ekki í beinni línu frá upptökunum. Þær bylgjur voru tæplega 2 m háar og skemmdu 10 báta, en engin mannvirki. Það skal tekið fram að við endurkast þá missa bylgjurnar hluta orkunnar, auk þess sem fjarlægðin er orðin meiri
Geta hafnarbylgjur frá Austur Grænlandi valdið tjóni á Íslandi?
Til að það geti gerst, þá þurfa margir samhangandi þættir að vera til staðar.
Í fyrsta lagi þá þurfa jöklar að hörfa – sem er að gerast.
Í öðru lagi þá þarf hlíð að verða óstöðug og hlaupa fram – líklegt að geti gerst, en fer eftir berglagastaflanum og öðrum þáttum.
Í þriðja lagi þá þarf massinn að vera mjög mikill sem að fellur fram – frekar ólíklegt.
Í fjórða lagi þá þarf massinn að falla í sjó fram.
Í fimmta lagi þá þarf hann að falla þar sem bylgjurnar hafa möguleika á að dreifast óhindrað frá landi – sem sagt ekki inn í þröngum fjörðum sem dempa bylgjuna.
Nú er stysta fjarlægð á milli Íslands og Grænlands tæpir 300 kílómetrar og miðað við þær þekktu hafnarbylgjur sem gerðust bæði á Vestur Grænlandi og Alaska, þá hafa þau yfirleitt mikil staðbundin áhrif. Líklega þarf gríðarlega stórt bergflóð að falla í sjó fram, svo að áhrif þess muni geta hér á landi, auk þess sem það þarf að verða fyrir opnu hafi.
Austurströnd Grænlands og Ísland.
Án ábyrgðar þá myndi ég áætla af ofangreindu að ekki séu miklar líkur á að hafnarbylgjur frá Austur Grænlandi geti valdið tjóni á Íslandi. Þær geta þó líklega valdið staðbundnu tjóni á Austur-Grænlandi – en þar er byggðin mjög dreifð. Það er þó margt sem spilar inn í sem veldur óvissu og líklega þarf að fara fram almennileg könnun á þessum möguleika til að hægt sé að svara þessu með einhverri vissu.
Í Fréttaaukanum í Sjónvarpinu sunnudaginn 11. október verður m.a. rætt við Tómas Jóhannesson jarðeðlisfræðing um bráðnun Grænlandsjökuls. Talið er að Grænlandsjökull sé að bráðna hraðar en áður var talið og yfirborð sjávar hækki fyrir vikið, ástæður og áhrif eru hins vega óljós segir í kynningu þáttarins. Umsjónarmenn þáttarins eru þau Elín Hirst og Bogi Ágústsson. Hérundir má sjá stutta kynningu þáttarins. Einnig er við hæfi að benda á frétt af Loftslag.is um þynningu jökla á Grænlandi og Suðurskautinu.
Umfangsmikil rannsókn á jöklum Suðurskautsins og Grænlands sýnir að jökulþynning á Grænlandi er byrjuð á Norður-Grænlandi og hefur dreifst um allt Suðurskautið. Þynningin er að aukast inn á land á báðum jökulbreiðunum (e. Ice Sheet), samkvæmt nýrri grein í Nature. Í greininni kemur fram að þynningin hefur haldið áfram í áratugi eftir upppbrotnun íshellna/jökulþylja (e. Ice Shelf) og segir þar að ástæða þess sé hlýrri sumur, en þó ennfremur hlýrri hafstraumar.
Einn aðalhöfunda, Pritchard hjá Breskum Suðurskautsrannsóknum segir í viðtali sem birtist í PlanetEarthOnline: “Jöklar geta minnkað vegna minni snjókomu, vegna aukinar sumarbráðnunar eða vegna þess að jöklar byrja að flæða hraðar – sem gerir þá óstöðuga. Við sýnum fram á að margir jöklar á báðum svæðum eru óstöðugir, vegna þess að þeir eru að bráðna hraðar”.
Vísindamennirnir notuðu gögn frá NASA, úr svokölluðum ICESat gervihnetti til að bera saman mismun á hraða jökulstrauma – gögn frá árinu 2003-2008. Niðurstaðan bendir til að jöklar hafi þynnst vegna hröðunar í átt til sjávar – svokölluð aflræn þynning (e. dynamic thinning) og Pritchard sagði ennfremur “Við höldum að þetta sé það sem gerðist með stóru jökulbreiðurnar í lok síðustu ísaldar. Rannsóknir sýna að þetta er að gerast á mörgum stöðum á Suðurskautinu og Grænlandi. Við urðum undrandi á því hversu umfangsmikil þessi bráðnun er”.
Ný kort sem sýna bráðnun jökla á Grænlandi og Suðurskautinu. Rauðu svæðin sýna svæði þar sem jöklar eru að þynnast hraðast (Mynd: ICESat, NASA)
Margt bendir til þess að vindar séu búnir að breyta sjávarstraumum og séu farnir að ýta hlýjum sjó í beina snertingu við fremsta hluta jöklana, en þeir jöklar sem eru að þynnast hraðar eru Pine Island jökullin, en einnig Smith og Thwaites jökullinn, en báðir eru á Vestur-Suðurskautinu. Þeir eru að þynnast um 9 m á ári.
Jökulhörfun vegna aflrænnar þynningar er eitthvað sem lítið er vitað um, svo lítið að IPCC ákvað að taka það ekki með í reikninginn við áætlanir sínar um mögulega hækkandi sjávarstöðu. Það er ein af ástæðunum fyrir því að margir vísindamenn eru nú að spá meiri sjávarstöðuhækkunum en IPCC gerði, þeir eru farnir að gera ráð fyrir aukinni bráðnun Grænlands- og Suðurskautsjöklum. Pritchard segir að “aflræn þynning á Suðurskauts- og Grænlandsjöklum getur orðið langstærsti þátturinn í hækkandi sjávarstöðu … mesta þynningin er þar sem hröðun jökla er mest vegna uppbrotnunar íshellna”.
Ágripið á ensku:
Many glaciers along the margins of the Greenland and Antarctic ice sheets are accelerating and, for this reason, contribute increasingly to global sea-level rise. Globally, ice losses contribute 1.8 mm yr-1 , but this could increase if the retreat of ice shelves and tidewater glaciers further enhances the loss of grounded ice or initiates the large-scale collapse of vulnerable parts of the ice sheets. Ice loss as a result of accelerated flow, known as dynamic thinning, is so poorly understood that its potential contribution to sea level over the twenty-first century remains unpredictable. Thinning on the ice-sheet scale has been monitored by using repeat satellite altimetry observations to track small changes in surface elevation, but previous sensors could not resolve most fast-flowing coastal glaciers. Here we report the use of high-resolution ICESat (Ice, Cloud and land Elevation Satellite) laser altimetry to map change along the entire grounded margins of the Greenland and Antarctic ice sheets. To isolate the dynamic signal, we compare rates of elevation change from both fast-flowing and slow-flowing ice with those expected from surface mass-balance fluctuations. We find that dynamic thinning of glaciers now reaches all latitudes in Greenland, has intensified on key Antarctic grounding lines, has endured for decades after ice-shelf collapse, penetrates far into the interior of each ice sheet and is spreading as ice shelves thin by ocean-driven melt. In Greenland, glaciers flowing faster than 100 m yr-1 thinned at an average rate of 0.84 m yr-1, and in the Amundsen Sea embayment of Antarctica, thinning exceeded 9.0 m yr-1 for some glaciers. Our results show that the most profound changes in the ice sheets currently result from glacier dynamics at ocean margins.
Hér er myndband frá Greenman3610 um sjávarstöðubreytingar. Hérna veltir hann því fyrir sér hvað IPCC hafi sagt í 4 matsskýrslu sinni um sjávarstöðubreytingar og hvað er innifalið í þeim spám? Hvað þýðir kraftmikil (dynamical) breyting á ísflæði? Þetta eru spurningar sem Greenman3610 reynir m.a. að leita svara við í þessu myndbandi.
Í nýlegri grein í Nature birtist önnur mynd af bráðnun Grænlandsjökuls en áður hefur verið talið, en hann er talinn hafa bráðnað mjög hratt þegar hitinn var sem hæstur á nútíma (e. Holocene climatic optimum – fyrir 6000-9000 árum síðan). Þeir telja þetta vera vísbendingu um að hlýnunin geti haft dramatískari afleiðingar en áður hefur verið talið.
Um er að ræða ískjarnarannsókn og ætlunin var að finna út hvernig fornloftslagsbreytingar gengu fyrir sig á Grænlandi. Á fyrrnefndu hlýindatímabili (e. holocene climatic optimum – oft kennt við birkiskeiðið fyrr hér á Íslandi) var óvenju hlýtt á jörðinni, sérstaklega á norðurhveli jarðar. Hingað til hafa ískjarnagögn bent til þess að þetta hlýindatímabil finnist ekki á Grænlandi og niðurstaðan hefur því almennt verið sú að Grænlandsjökull bregðist ekki hratt við aukningu hitastigs og að hann hafi jafnframt verið nokkuð stöðugur síðastliðin 12.000 ár.
Höfundar greinarinnar rannsökuðu og efnagreindu ískjarna á sex mismunandi stöðum á Grænlandsjökli og komust að því að þetta hlýindatímabil hafði einnig áhrif á Grænlandsjökul – hitinn á Grænlandi var þá um 2-3°C hærri en nú – en þá missti hann um 150 m af þykkt sinni og hopaði um allt að 200 kílómetra við jaðrana.
Höfundar benda á að ef slík hlýnun verður í framtíðinni, þá sé líklegt að Grænlandsjökull muni missa jökulísmassa sinn hraðar en áður hefur verið talið – með tilheyrandi hækkunar sjávarstöðu, sem gæti orðið meiri og hraðari en áður hefur verið spáð.
Það er ekki á hverjum degi sem maður fer í flugferð um Suðurskautið, sífrera norðurslóða og Norðurpólinn á einum degi. Skellum okkur í ferðalag með NASA.
Í nýjasta hefti Nature Geoscience sem er hliðarrit Nature, er bréf til tímaritsins um nýjar niðurstöður á úrvinnslu úr þyngdarmælingar með nýrri kynslóð gervitungla sem nefnist GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Hingað til hefur verið vitað að Vestur-Suðurskautið væri að missa massa hratt – en gögn hingað til hafa bent til þess að Austur-Suðurskautið væri tiltölulega stöðugt.
