100 år gamle spor på havbunden sætter modeller af Indlandsisen på prøve

Computermodeller af Indlandsisen er et vigtigt redskab, når forskere skal undersøge, hvordan isen vil reagere på fremtidens klima, og hvor meget den kan bidrage til stigende havniveau.

Men modellerne har en udfordring. Indlandsisen reagerer på klimaændringer over lange tidsskalaer, mens de direkte observationer af isens bevægelser kun går få årtier tilbage. Satellitmålinger af isens bevægelse og tykkelse findes fra slutningen af 1980'erne, men få årtiers observationer er kort tid, når modellerne skal bruges til beregninger, der strækker sig over århundreder.

Nu har forskere fra De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) fundet en måde at udvide det historiske grundlag, som modellerne kan testes op imod. De har for første gang brugt spor efter isbjerge på havbunden til at undersøge, hvor godt en model kan gengive en gletsjers forandringer mere end 100 år tilbage i tiden. Konkret har forskerne brugt sedimentkerner fra Sermilik Fjord i Østgrønland til at teste modellen mod Helheim Gletsjers forandringer gennem de seneste 127 år.

”Hvis vi skal bruge modeller til at sige noget om fremtiden, er det vigtigt at vide, om de også kan gengive de forandringer, vi ved er sket i fortiden. Problemet er, at vores direkte observationer kun dækker en lille del af den tidsskala, som Indlandsisen reagerer på,” siger Signe Hillerup Larsen, forsker ved GEUS og førsteforfatter på studiet.

Isbjerge efterlader spor på havbunden

Når en gletsjer bevæger sig hen over undergrunden, optager isen sand og andet materiale. Noget af materialet følger med, når isbjerge brækker af gletsjeren og driver ud i fjorden. Når isbjergene smelter, synker materialet ned på fjordbunden.

I studiet ser forskerne særligt på sand. Sandkornene er så store, at de ikke kan transporteres langt ud i fjorden med smeltevand. Sand på fjordbunden kan derfor stamme fra isbjerge, der har transporteret det med sig. Perioder med mere sand kan være tegn på øget produktion af isbjerge og dermed større istransport fra gletsjeren.

Ved at analysere mængden af dette såkaldte ice-rafted debris (IRD) i sedimentkerner fra Sermilik Fjord kan forskerne få et billede af, hvordan Helheim Gletsjers istransport har varieret gennem tiden. Sedimentkernerne rækker langt længere tilbage end de direkte satellitmålinger og giver dermed forskerne mulighed for at sammenholde modellerne med gletsjerens udvikling over en længere periode.

Forskerne testede syv forskellige udgangspunkter for Helheim Gletsjer omkring år 1900. Derefter lod de modellen beregne gletsjerens udvikling frem til i dag under den klimaudvikling, der faktisk har fundet sted.

Hvis forskerne kun så på simuleringernes slutresultat, kunne flere af dem umiddelbart se realistiske ud. Men sedimentkernerne gjorde det muligt også at undersøge, om simuleringerne gengav de store forandringer, som gletsjeren gennemgik undervejs.

Her var forskellen tydelig. Sedimentkernerne viser tegn på en markant ændring i gletsjerens istransport i første halvdel af 1900-tallet. Kun to af de syv simuleringer gengav en tilsvarende tilbagetrækning af gletsjeren og ændring i istransporten.

”Det betyder, at det ikke er nok, at en model kan gengive gletsjerens nuværende størrelse og form. Den skal også kunne gengive de store forandringer, som gletsjeren har gennemgået på vejen dertil. Her giver sedimentkernerne os vigtig viden om, hvordan gletsjeren har ændret sig gennem det seneste århundrede,” siger Signe Hillerup Larsen.

Hvilken starttilstand en iskappemodel får, har stor betydning for dens resultater. Selv små forskelle i udgangspunktet kan føre til betydelige forskelle, når modellen bruges til at beregne ændringer mange år frem i tiden.

Ved at teste simuleringerne mod den geologiske historie får forskerne et bedre grundlag for at vælge den starttilstand, der bedst gengiver gletsjerens tidligere forandringer. Det kan styrke grundlaget for de modeller, der bruges til fremtidige fremskrivninger.

”Vi har geologiske arkiver, der rækker meget længere tilbage end vores moderne målinger. De giver os mulighed for at teste modellerne på de lange tidsskalaer, som isen faktisk reagerer på. På den måde kan vi blive bedre til at vælge det udgangspunkt, modellerne skal bruge, når vi beregner ændringer frem i tiden,” siger Camilla S. Andresen, seniorforsker ved GEUS og medforfatter på studiet.

Metoden er foreløbig afprøvet på Helheim Gletsjer. Forskerne vil nu arbejde videre med tilgangen og undersøge, hvordan geologiske data kan bruges til at teste modeller på større områder. Studiet er tilrettelagt, så metoden kan overføres til større modelområder.