Observationer af indlandsisens udvikling

Ingen enkelte målinger giver et fuldstændigt billede af Indlandsisens massebalance, men ved at kombinere forskellige observationsmetoder er det muligt at skabe et overblik.

Illustration af masseændringer

Kortet og kurven viser, hvor meget isen øges, når der falder nedbør, og hvor meget den svinder, når sne og is smelter samt når isbjerge brækker af fra Indlandsisens store udløbsgletsjere. Kortet viser de seneste masseændringer udledt af data fra GRACE-satellitterne.
Kurven nederst viser udviklingen i is-masseændringer måned for måned, målt i gigaton (1 Gt er 1 mia. tons eller 1 km3 vand). 100 Gt svarer til 0,28 mm globalt havniveaustigning.
Disse data viser, at hovedparten af den tabte is stammer fra områderne i kanten af Indlandsisen, hvor andre observationer også viser, at isen bliver tyndere, at gletsjerfronterne trækker sig tilbage i fjorde og på land, og at der er øget smeltning fra isens overflade.
Højt på den centrale indlandsis er der til gengæld en mindre tilvækst i isens masse. Andre målinger tyder på, at det skyldes en mindre vækst i nedbør/snefald.
Alle ændringerne er set i forhold til juni 2006. Ud fra disse data ses det, at den grønlandske indlandsis i perioden 2003-2011 har mistet i gennemsnit 234 kubikmeter vand årligt. Det svarer til et årligt bidrag til den gennemsnitlige havstigning på 0,65 mm (Barletta et al. (2013)), kan findes på Polarportal.dk.


Målinger af isens tyngdefelt

De bedste målinger af hele iskappen er opnået med GRACE-satellitterne (Gravity Recovery and Climate Experiment). At vi i dag med sikkerhed ved, at iskapperne mister masse, skyldes det især observationer fra dem. 

De to GRACE satellitter kredser om kloden i en 485 kilometer høj bane med en indbyrdes afstand på 220 kilometer. De overflyver et givet punkt på jordoverfladen med 30 dages mellemrum.

Når tvillingesatellitterne flyver hen over en stor masse som f.eks. Indlandsisen på Grønland, trækker massen først i den forreste satellit og derpå i efterfølgeren. Det skaber små variationer i afstanden mellem de to satellitter, hvilket måles ved hjælp af mikrobølger, som afsendes mellem satellitterne.

Ændringerne i den indbyrdes afstand omregnes til tyngdefeltet og dermed til iskappens masse i et givet område. Når en iskappe mister masse på grund af øget smeltning og kælvning af isbjerge, registreres det i de gentagne målinger.

Svagheden ved tyngdemålinger er, at satellitterne ikke kan skelne mellem masseændringer i isen og masseændringer som følge af landhævning. Landet har hævet sig omkring iskapperne siden istidens afslutning, fordi undergrunden ved begyndelsen af den nuværende mellemistid blev befriet fra trykket fra istidens meget store iskapper.

Den igangværende landhævning må derfor modelleres og trækkes fra den samlede masseændring for at bestemme ændringerne i iskappen.

Tyngdemålinger med GRACE-satellitterne fra 2002 og fremefter har vist, at Indlandsisens massetab ligger mellem 150 og 300 kubikkilometer om året.  Det svarer til årlige stigninger i det globale havniveau på mellem 0,4 og 0,8 millimeter.

Analyse fra danske forskere på DTU viser, at alle dele af Grønland har tabt is siden 2002.

Desværre har GRACE-satellitterne ikke været operationelle siden juni 2016, men der kommer en ny GRACE-Follow On (GRACE-FO) satellit mission, der blev lanceret i foråret 2018.

Netværk af GPS-stationer i Grønland

Et netværk med 54 meget robuste GPS-målestationer i Grønland vil være helt udbygget i 2010. Grafik: Polenet.org

GPS-målinger viser landhævning og smeltning

Et netværk af GPS-stationer findes på grundfjeldet langs isranden på både Vestantarktis og i Grønland. Stationerne måler den igangværende landhævning, og de opnåede data gør det lettere at tolke tyngdemålingerne fra GRACE satellitterne, så iskappernes massetab kan bestemmes med større sikkerhed.

Stationerne er så følsomme, at de også kan måle landhævning som følge af nutidig smeltning af isen og selv landsænkninger, der sker om vinteren på grund af snedyben på Grønland.

Andre GPS-stationer anbringes på iskapperne, hvor de anvendes til at måle isens flydning og bestemme hastigheden af isens bevægelser på overfladen samt måle højdeændringer som følge af isens flydning. Selvom is er vand på fast form, flyder det nemlig stadig en smule.

Observationerne koordineres via det internationale program POLENET med USA som primus motor. Fra 2010 har 54 GPS-stationer været installeret hele vejen rundt om Indlandsisen på Grønland i delprogrammet GNET, mens 32 stationer er sat i drift på Vestantarktis.

ICE-satellit

ICEsat måler højdeændringer i Jordens store iskapper. Grafik: NASA.

Illustration af Grønland uden is

Indlandsisen ligger i en skålformet fordybning, som er dannet ved isens tunge belastning af jordskorpen. Hvis iskappen forsvandt, ville grundfjeldet hæve sig og forme et landskab, der svarer til, hvordan Grønland så ud, før landet blev nediset. Under sidste istid var iskappen meget større end i dag, og den landhævning, der startede, da Indlandsisen svandt ind til sin nuværende størrelse, er stadig i gang.

Højdemålinger fra satellitter og fly

Højdemålinger af iskappernes overflader fra satellitter og fly viser ændringer i isens masse. De mest anvendte metoder er radarmålinger og lasermålinger (LIDAR), men også satellitter som ESA Cryosat og NASA ICEsat bliver brugt.

Ved radarmålinger sendes radarbølger ned imod isen, hvorfra bølgerne reflekteres af overfladen tilbage til flyet eller satellitten. Ankomsttidspunktet af de reflekterede bølger viser iskappens højde på et givet sted - jo hurtigere bølgerne vender tilbage, jo højere beliggende er overfladen i det område, som overflyves.

Fordelen ved satellitmålinger er, at de kan dække hele iskappen, men opløsningen er ikke så høj som ved målinger fra fly, særligtæt på kysterne, hvor randen af iskappen er stejl. 

Lasermålinger fungerer efter samme princip.

En af de bedste satellitter til højdemålinger er Cryosat, som kan påvise højdeændringer på blot 1,5 centimeter over arealer på 100 x 100 kilometer. Højdeændringer over mindre geografiske områder kan måles med høj opløsning fra fly, men til gengæld er det praktisk umuligt at dække de gigantiske iskapper i deres helhed.

Svagheden ved højdemålinger er, at højdeændringer ikke nødvendigvis er lig med masseændringer. Hvis sne fryser til is, som er mere kompakt, synker overfladen, men massen ændres ikke. Forskere bruger modeloutput fra  bl.a., DMI’s højtopløst regionale klimamodel HIRHAM5 til at bestemme denne effekt.

Højdemålingerne viser, at iskappens centrale dele vokser en lille smule som følge af øget nedbør. Men akkumulationen af sne kan ikke følge med massetabet fra de nedre dele af iskappen, hvor isen udtyndes. Dette gælder især i Sydøstgrønland.

Målinger af gletschernes hastighed

Gletsjere flyder - meget langsomt, som sirup - fra højere til lavere niveauer. Højere hastigheder, måske på grund af stigende vand ved gletcherens bund, betyder flere isbjerge og endnu hurtigere tab af is.

Målinger med radarinterferometri fra satellitter og fly kan bestemme gletscheres flydehastighed med stor præcision. Målingerne giver et topografisk billede af gletscherens overflade, som ændrer sig over tid som følge af isstrømmens bevægelser. Metoden kræver overflyvninger med jævne mellemrum.

Gletscheres flydehastighed kan også måles ved hjælp af GPS-modtagere, der anbringes på overfladen af isstrømmen. Metoden giver meget nøjagtige punkmålinger, men dækker ikke lige så store geografiske områder som satellitbillederne.

Radaroverflyvning

Radaroverflyvning. Grafik: NASA.

Målinger af afsmeltning

Afsmeltning fra iskapperne bestemmes ved punktmålinger fra vejrstationer samt via observationer fra satellitter, som måler refleksionen fra iskappen. Refleksionen ændrer sig, når sne og is smelter.

GEUS (Geologisk Institut ved Københavns Universitet) driver et netværk af avancerede målestationer i Grønland i programmet PROMICE. Dette netværk giver bedre data for Indlandsisens overflademassebalance, dvs. forholdet mellem akkumulation af masse som følge af nedbør og tab af masse som følge af afsmeltning.

Vejrstationerne opstilles på Indlandsisen, og de besøges om foråret, inden vintersneen begynder at smelte. Her sænkes et kabel ned i et borehul, som går gennem sneen og ned i isen.

Om efteråret, når smeltesæsonen er slut, besøges vejrstationen igen, og man måler, hvor meget isoverfladen er sunket som følge af smeltning om sommeren. Vejrstationerne måler samtidig lufttemperaturer, luftfugtighed, vindretninger og vindhastigheder.

Alle data fra punktmålingerne anvendes til modelberegninger, som giver et bud på afsmeltningen i større geografiske områder.

Målingerne har vist, at massetabet svinger en del fra år til år, så man skal være påpasselig med at konkludere på for korte måleserier.

Tilsammen viser GRACE-målingerne, højdemålingerne og overfladehastighedsmålinger med interferometri  kombineret med modellering af iskappernes overflademassebalance helt entydigt, at Grønland mister masse, og at dette tab er accelererende.

Temaansvarlig Ruth Mottram
Delvist baseret på tekst af Rolf Haugaard Nielsen
Opdateret 4. juni 2018