Temperatur og salinitet i Framstredet

Kronprins Haakon i Framstredet
Foto: Ann-Kristin Balto / Norsk Polarinstitutt

Vestspitsbergenstrømmen (VSS) er den eneste strømmen som transporterer varmt (>3°C) atlanterhavsvann til Nordishavet. Vannets kjernetemperatur stiger, og det er derfor nødvendig med overvåkning for å kunne forutsi endringene i det arktiske klimasystemet. Varme fra VSS gjør at den østlige delen av Framstredet er det nordligste permanent isfrie sjøområdet i verden, og er også den dominerende faktoren som kontrollerer lufttemperaturer over Svalbard.

Hva overvåkes?

Temperatur og saltholdighet i Vest-Spitsbergenstrømmen

Laster graf ...

Kjernetemperaturen i Vestspitsbergenstrømmen (VSS) øker. En liknende varmetrend kan observeres i helårsmålinger fra permanente hydrografiske målebøyer (moorings) i Framstredet. Endringene er tett forbundet med økende temperaturer i den subpolare Nord-Atlanteren. I løpet av den siste positive fasen av den Nordatlantiske Oscillasjonen (NAO) har transporten av varmt subtropisk atlanterhavsvann inn i den norske kyststrømmen økt. Lufttemperaturene over de nordlige sjøene og adveksjonshastigheten kan også påvirke temperaturen til Vestspitsbergenstrømmen i Framstredet.

Laster graf ...

Temperatur og salinitet i Vestspitsbergenstrømmen (VSS) samvarierer ujevnt, med topper som kan skilles av opptil ett år. Når man sammenligner kjernetemperaturen og saliniteten til VSS ser man at de varmere profilene ikke er så salte som de burde vært for å opprettholde en konstant tetthet i vannet. Det betyr at en varmere VSS også har en lavere tetthet per dags dato. Profiler fra 1989 og 1993 har spesielt lave saliniteter sammenlignet med temperaturer. Disse profilene har sannsynligvis vært påvirket av den store saltholdighetsanomalien på 1980-tallet som krysset over Sørkapp sør for Svalbard i 1988 og dermed ville ha nådd Framstredet i 1989.

Status og trend

Gjennomsnittet for de siste ti årene (årlig interpolert) for gjennomsnittstemperaturene mellom 20 og 200 m i kjernen av VSS økte fra 4,4°C i 1963 til 5,8°C i 2016; en økning på 1,4°C på 52 år, eller 0,27°C per tiår. Ingen trender er estimert for perioden før 1963, ettersom de få observasjonene som er samlet inn før 1963 ikke viser innbyrdes variasjon i løpet av et år, noe vi ser i den senere delen av tidsserien.

Selv om man ser en tydelig varmende trend, kan man også se en del temperaturanomaliteter i tidsserien. Den tydeligste av disse var i 2006, da den høyeste gjennomsnittlige kjernetemperaturen ble observert (6,6°C). Temperaturene holdt seg på et høyt nivå fra 2002-2007, så 2006-maksimumet kan bli sett på som en del av en femårig unormalt varm periode.

Et annet unormalt varmt år inntraff i 1984. Det er ikke noe som tyder på en varmeperiode rundt 1984 på samme måte som rundt 2006, men dette kan være delvis på grunn av en mangel på observasjoner i 1985 og 1986. Merkelig nok ble både 1984 og 2006-uregelmessighetene etterfulgt av utpreget lokalt temperaturminimum tre-fire år senere, men med bare to hendelser som dette kan ikke dette ses på som et signifikant mønster.

Nåværende (2015, 2016) kjernetemperaturer er veldig høye, og 4°C isotermen er for tiden forskjøvet nedover mer enn 100 meter sammenlignet med gjennomsnittsdybden i 2008-2013, som den var i 2002-2007, den varme perioden rundt varmetoppen i 2006.

Temperaturprofilen fra 1998 er unormalt kald, og viser et lavt punkt i tidsserien. 1998-profilen viser omfattende innfelling med kaldere, ferskere vannmasse i kjernen til VSS, noe som sannsynligvis ikke er så uvanlig ettersom det er en lav tetthetsgradient for å forhindre det. Liknende, men mindre omfattende innfellinger kan ses i 1987, 1993, 2004 og 2008-profilene. Innfellingen observert i 1998 og i andre profiler, letter den isopyknale miksingen der VSS mister omtrent halvparten av varmeinnholdet sitt.

Den gjennomsnittlige kjernesaliniteten varierer jevnere enn gjennomsnittlig kjernetemperatur. Mens det var en ekstrem topp i kjernetemperaturen i 2006, var kjernesaliniteten i 2006 svært forhøyet i en treårsperiode rundt temperaturtoppen (2005-2007). Det samme mønsteret opptrådte før 1984-temperaturtoppen; i begge tilfeller kunne man observere forhøyede saliniteter i året før temperaturtoppen inntraff.

Hvis man sammenligner gjennomsnittlig kjernetemperatur og salinitet i VSS for hvert år det er tilgjengelige observasjoner ser man at de varmere profilene ikke er så salte som de burde være for å opprettholde en konstant tetthet. For tiden har derfor varmere vann i VSS også lavere tetthet; i 2006 var tettheten i kjernen mer enn 200 gm3 lavere enn den var på noen tidspunkt på slutten av 1970-tallet og starten av 1980-tallet.

Profilene fra 1989 og 1993 har noen av de laveste observerte tetthetene, men de er allikevel ikke spesielt varme. Den lave tettheten kom av en usedvanlig lav salinitet som påvirket hele vannsøylen under det ferske overflatevannlaget. Disse profilene ser ut til å ha blitt påvirket av den store saltholdighetsanomalien i 1980-årene, som krysset Sørkapp-området sør for Svalbard i 1988 og dermed ville ha nådd Framstredet i 1989. Disse 1989 og 1993-profilene kan inneholde observasjonene som er målt lengst nedstrøms fra den store saltholdighetsanomalien på 1980-tallet.

Årsaker

Den varmende trenden detektert i VSS stemmer overens med observasjoner samlet ved hjelp av en rekke hydrografiske mooringer utplassert i Framstredet fra 1997 til i dag (Beszczynska-Möller et al., 2012), men raten av oppvarming bestemt ved hjelp av de to tilnærmingene er veldig forskjellige: 0,3°C per tiår (denne studien) og 0,6°C per tiår (Beszczynska-Möller et al., 2012). Det er derimot ikke riktig å lage kvantitative sammenligninger, ettersom resultatet i stor grad avhenger av regionen og dybderekkevidden som ble brukt. Videre ser denne indikatoren bare på situasjonen slik den er på sensommeren, mens Beszczynska-Möller et al. (2012) beskriver årlige gjennomsnittstemperaturer. Allikevel fanger begge studiene opp de største anomaliene gjennom tidsserien: den varme/salte perioden fra 2005-2007 og den kalde/ferske perioden i 1998.

Både den langvarige varmetrenden og de lokale temperatur-anomalien observert i VSS kan linkes til forandringer i den subpolare Nord-Atlanteren. Polyakov et al. (2008) fant at de øvre 2000 meter av Nord-Atlanteren ble oppvarmet med 0,03°C per tiår fra 1920 til 2000. Polyakov et al. sin oppvarmingsrate er kun en tiendedel av raten estimert mellom 20 og 200 meter i VSS, men den er fordelt på de øverste 2000 meterne. Mye av oppvarmingen rapportert av Polyakov et al. (2008) har sannsynligvis forekommet i de øvre vannlagene, og gjennomsnittlige temperaturendringer i disse øvre lagene var sannsynligvis mye høyere.

Hátún et al. (2005) identifiserte øvre vanntemperatur og maksimum salinitet i den subpolare Nord-Atlanteren I 1997-8 og 2003. Går man ut fra en forsinkelse på 2-3 år (eg. Polykov et al., 2005) vil anomalien i 2003 korrespondere med anomalien i 2006 observert i Framstredet. Denne indikatoren registrerte ikke en varm anomali i VSS som korresponderte med 1997-8-anomalien i den subpolare gyren, men Beszczynska-Möller et al. (2012) observerte en varm anomali på vestsiden av Framstredet i 2000 som sannsynligvis kom med VSS.

Ettersom VSS er en forlengelse av den nordatlantiske strømmen har det blitt foreslått at egenskaper kan korrelere med NAO-indeksen (e.g. Polyakov et al., 2008), som gikk inn i en positiv fase på midten av 1990-tallet etter en lang negativ fase som startet tidlig på 1960-tallet. I positive NAO-faser er det økt sirkulasjon i hele den meridionale sirkulasjonen, inkludert den nordlige transporten av varmt subtropisk atlanterhavsvann i den nordatlantiske strømmen.

Holiday et al. (2008) foreslo at den positive NAO-tilstanden var en faktor som bidro til oppvarming av den norske atlanterhavsstrømmen fra 1995 til i dag, men det er sannsynligvis ikke den eneste faktoren. Lufttemperaturen over de nordiske sjøene, som påvirker nedkjølingen av atmosfæren (e.g. Furevik et al., 2001) og adveksjonsraten (e.g. Karcher et al., 2003), har også blitt foreslått som viktige påvirkningsfaktorer.

Den sparsommelige samlingen av observasjoner i Framstredet er fortsatt litt for kort til å kunne undersøke de fullstendige årsakene til variasjonene i egenskapene til VSS gjennom en tiårsperiode, et spørsmål som går utenfor omfanget av dette arbeidet. Allikevel viser paleo-oseanografiske beregninger at moderne temperaturer i VSS er enestående over de siste 2000 årene (Spielhagen et al. 2011).

Konsekvenser

På korte tidsskalaer er kjernetemperaturen til VSS i Framstredet sannsynligvis en god indikator for det lokale klimaet og utbredelsen av sjøis rundt Svalbard, ettersom lokalt direkte varmetap til atmosfæren og sterk tidevannsmiksing over grunne områder slipper ut varme fra VSS.

Varme fra VSS gjør at Øst-Framstredet er det nordligste permanent isfrie sjøområdet i verden (Haugan, 1999). Piechura og Walczoqski (2006) fant en sterk korrelasjon mellom gjennomsnittlig sommertemperatur for VSS og det isfrie området rundt Svalbard den kommende vinteren. Korrelasjonen med isfrie områder om sommeren er svakere, ettersom stråling fra solen, vindstress og atmosfærisk oppvarming også påvirker utbredelsen av sjøis om sommeren, mens om vinteren er det oseanisk varme som er eneste signifikante påvirkningsfaktor. Det er en større korrelasjon mellom lokalt isdekke og temperaturen for den nordlige sirkulerende delen av VSS, ettersom denne delen passerer det grunne Yermakplatået der varmt vann har størst sjanse til å interagere med sjøisen. Nordishav-grenen ligger under et overflatelag og frigir mesteparten av varmen sin videre inn i Nordishavet (Cokelet et al., 2008). Mange prosesser bidrar til en uproporsjonal oppvarming av Nordishavet som kalles «Arktisk Amplifisering», men dette fenomenet er et resultat av reduksjonen av sjøis på grunn av varme fra havet, som blottstiller store og varme åpne vannarealer der havet kan absorbere mer solenergi og dermed bli videre oppvarmet (Overland et al., 2016), en prosess som i stor grad blir drevet av varme fra VSS.

Temperaturen til atlanterhavsvannet i VSS er også den dominerende faktoren som kontrollerer lufttemperatur over Svalbard (e.g. Beuchel et al., 2006). Walczowski og Piechura (2011) fant at variasjoner i temperaturen til VSS kan forklarer 92 % av variasjonen i årlig gjennomsnittlig lufttemperatur målt på stasjonen på Hornsund.

Om overvåkingen

Den første hydrografiske undersøkelsen i det østre Framstredet ble gjennomført i 1910, men den første profilen som er god nok til å bli inkludert i denne indikatoren ble samlet inn i 1926. Selv om det ble gjennomført flere hydrografiske undersøkelser i årene imellom, ble den andre kvalifiserte profilen først samlet inn i 1962. Etter dette har kvalifiserte profiler blitt samlet inn rimelig jevnlig, med unntak av en niårig pause fra 1964 til 1973. Siden 1997 har kvalifiserte profiler blitt samlet inn årlig som en del av Norsk Polarinstitutts Arctic Ocean Outflow Observatory i Framstredet. De første 47 årene av tidsserien er noe mindre opplysende enn den senere delen ettersom endringer gjennom hvert enkelt år ikke blir tatt hensyn til. Allikevel vil de tidligste årene av tidsserien gi et utgangspunkt, noe som blir en relevant indikator for klimaendringer på hundreårig skala.

Indikatoren beskriver kun sensommersituasjonen ettersom det er for få observasjoner til å opprette en tidsserie på noe annet tidspunkt av året. Å tilpasse overvåkingsprogrammet til å også gjøre vinterobservasjoner vil være verdifullt ettersom vinteren er den sesongen der koblingen mellom lokal isutbredelse og varmetilførsel fra havet er sterkest (Piechura & Walczowski, 2006), og observasjoner fra sensommeren i VSS vil sannsynligvis ikke kunne beskrive vintersituasjonen ordentlig, der forskjellige prosesser kan være dominerende.

Steder og områder

Forhold til annen overvåking

Overvåkingsprogram
Internasjonale miljøavtaler
Frivillig internasjonalt samarbeid
Relatert overvåking