Arktisk sjøisovervaking: Frå vikingar til satellittar

Polhavet, òg kjent under namnet Nordishavet, dekkjer omtrent 14 millionar kvadratkilometer - om lag halvparten av arealet til Afrika. Det er, i det minste delvis, dekt av sjøis heile året. Dette isdekket spelar ei grunnleggjande rolle i jordas klimasystem. Den påverkar den globale havsirkulasjonen, hindrar energiabsorpsjon frå sola på grunn av sin høge albedo og avgrensar varmeutvekslinga mellom havet og den overliggjande atmosfæren.

Endringar i sjøisdekket kan derfor ha konsekvensar som strekkjer seg langt utover Arktis. Observasjon av desse endringane krev systematisk overvaking av Polhavet, noko som er vanskeleg på grunn av områdets storleik, avsidesliggjande plassering og harde miljø.

Ei lang historie med observasjonar av sjøis

Den eldste registreringa av sjøisobservasjonar går tilbake til så tidleg som 870 e.Kr. og vart samla av vikingane. Observasjonane inneheld talet på veker per år at sjøis vart sett langs nordkysten av Island. Det var ikkje før på 1400- og 1500-talet at andre sjøisregistreringar dukka opp, denne gongen samla av dei første polarutforskarane og sjømenn som til dømes John Cabot og Willem Barentsz i deira søken etter arktiske sjøruter.

Notata frå polarutforskarane, og seinare frå kvalfangarar og fangstmenn, gir innsiktsfull informasjon om tilstanden til sjøisen, men er avgrensa både i tid og rom. Dei første faktiske målingane av sjøistjukkleik vart tekne under Jeannette-ekspedisjonen frå 1879 til 1881 ved bruk av eit isbor. Når luftfarten tok seg opp tidleg på 1900-talet vart det mogleg for observasjonar over større romlege skalaer, som under den første overflyginga av Nordpolen av Roald Amundsen i 1926.

Andre halvdel av 1900-talet førte med seg nye teknologiar som gjorde det mogleg for oss å overvake arktisk sjøis på ein systematisk måte for første gong. Ubåtar utstyrt med oppovervendte sonarar gav estimat av sjøisens tjukkleik mens dei seila.

Sidan slutten av 70-talet har mikrobølgeradiometrar om bord på satellittar gitt kontinuerlege observasjonar av sjøis over heile Arktis, noko som førte til dei første karta som viser sjøisområde og -utstrekning, samt rutinemessig produksjon av iskart for navigasjonsformål.

I dag bærer satellittar ei rekke sensorar som skaffar observasjonar av sjøis, som altimetrar som gir estimat av fribordet som deretter blir omgjort til estimat av sjøistjukkleik, eller syntetisk aperturradar (SAR) sensorar som gir bilete av sjøisdekket som kan brukast til å estimere isdrift.

Vi treng framleis å vere på isen

Sjølv om observasjonane frå rommet gir oss den romlege og tidsmessige dekninga som er nødvendig for å overvake Polhavet og sjøisen, er vi framleis avhengige av in-situ ("på isen") eller luftborne målingar for å validere informasjonen henta frå satellittdataa. Dedikerte tokt i felten samlar sjøisobservasjonar som blir brukt som samanlikningsmateriale.

Likevel gjer dei store skilnadene i romlege og tidsmessige skalaer det vanskeleg å direkte samanlikne dei ulike observasjonane med kvarandre: frå augneblinksmålingar som borehol eller snøgroper, til dei luftborne målingane med dronar eller fly som dekkjer hundrevis av kilometer over nokre dagar, til satellittobservasjonane over Arktis som går året rundt.

Helmholtz-senteret for polar- og marin forsking på det tyske Alfred Wegener-instituttet (AWI) har drive undersøkingar av kor røff sjøisoverflata er sidan 1993 og undersøkingar av sjøistjukkleik sidan 2003. IceBird-programmet er ein del av denne overvakningsserien i form av sjøistjukkleikundersøkingar frå fly, som blir gjennomført to gonger i året, om sommaren og vinteren.

Desse tokta har dokumentert, i detalj, isdekket i Arktis mens det har endra seg raskt med klimaoppvarminga dei siste tiåra. Meir nyleg gir dei luftborne målingane ein unik referanse for å validere satellittobservasjonar av sjøisen. Under flygingane blir sjøistjukkleiken utleidd frå ei kombinasjon av elektromagnetiske (EM) induksjonsmålingar og lasermålingar.

Induksjonsmålingane blir henta med «EM-fuglen», ein torpedoforma sensor som blir taua under flyet, 15 meter over sjøisen. Dette gir avstanden mellom «fuglen» og grensa mellom isen og det underliggjande sjøvatnet. Dei tilhøyrande lasermålingane gir avstanden frå EM-fuglen til toppen av snø- eller isoverflata. Skilnaden mellom avstanden til is-vatn-grensa og avstanden til snø- eller isoverflata er den totale sjøistjukkleiken, som vist i illustrasjonen.

Om vinteren er dette heller den kombinerte snø- og istjukkleiken, medan om sommaren er det berre istjukkleiken ettersom snøen stort sett har smelta.

Sommartoktet 2024

Sommartoktet 2024 opererer frå Station Nord på Grønland og gjennomfører flygingar over Lincolnsjøen og Framstredet. I tillegg til dei vanlege, faste overvakingsrutene, samla årets tokt data om sjøistjukkleik på 86°N, der det norske forskingsfartøyet og isbrytaren R/V Kronprins Haakon fungerte som ein in-situ sjøisstasjon.

– Dette vil gjer at vi kan setje in-situ målingane som forskarar har tatt om bord på skipet inn i ein breiare samanheng. Om vêret tillèt det, siktar vi på å undersøke ein 'satellittunderflyging', som er ein flyging over bakkesporet til ein passerande satellitt, seier Catherine Taelman frå UiT Noregs arktiske universitet og forskar på årets tokt.

– Sidan vi undersøker drivande sjøis, er det viktig å minimere tidsintervallet mellom satellittpasseringa og flyginga, slik at vi får data frå nøyaktig den same isen. Eit slikt datasett gir høve til å til dømes forstå feilkjelder i målingar frå rommet. AWI IceBird-kampanjane byggjer på ei lang arv av sjøisundersøkingar i Arktis, og gir dermed essensielle data for klimastudiar, legg Taelman til.

Med berre nokre få undersøkingsdagar att, kan IceBird-laget allereie sjå tilbake på eit vellukka tokt.

– Vi nøyt alle dei vakre utsiktene over Polhavet dekt av sjøis, smeltevatn og isfjell, samt ein og annan sel. Vi kjem heim med mange nye inntrykk, motivasjon og unike data for å halde fram med forskinga vår, seier Taelman.