GEUS får stor bevilling til at nærstudere dynamikkerne i Indlandsisens øverste svampede lag

Med et European Research Council (ERC) Starting Grant på 13 millioner danske kroner i ryggen kan seniorforsker i Afdeling for Glaciologi og Klima Anja Rutishauser sætte gang i projektet Beyond the Column: Greenland Firn in 3D – FIRN3D.

Det er med hendes egne ord et drømmeprojekt, hvor hun over en femårig periode skal undersøge dynamikkerne og fysikken i interaktionen mellem smeltevand og det øverste lag af Grønlands indlandsis kaldet firn.

Firn er komprimeret sne med utallige luftlommer. Laget er en overgangszone mellem sne og is og kan være op til 100 meter tykt. På grund af de mange luftlommer fungerer laget lidt som en svamp, der opsuger en stor del af smeltevandet fra overfladen, hvorefter en del af det fryser til is igen.

Mister lagringskapacitet

Vi ved dog stadig meget lidt om, hvad der foregår inde i denne svamp. Hvordan bevæger smeltevandet sig gennem firnen? Hvor dybt trænger det ned? Hvor og hvor meget af smeltevandet genfryser, og hvor meget løber videre og strømmer af iskappen?

“Det er utrolig vigtigt at vide mere om samspillet mellem smeltevand og firnlag, fordi det har stor betydning for, hvordan firnen vil udvikle sig i fremtiden, og hvor meget smeltevand fra iskappen der vil nå ud i havet og bidrage til havniveaustigninger,” forklarer Anja Rutishauser.

Ligesom en svamp kan blive mættet, er der også en grænse for, hvor meget smeltevand firnens luftlommer kan lagre. I takt med den globale opvarmning mister firnen sin interne lagringskapacitet, da den stigende mængde smeltevand hvert år medfører, at en stadig større del af luftlommerne bliver fyldt op.

Derudover dannes der tykke islag, som blokerer for, at smeltevandet kan trænge længere ned i firnens dybereliggende luftlommer og udnytte lagringskapaciteten der.

Disse faktorer udgør et afgørende vendepunkt (på engelsk ’tipping point’), som kan føre til, at Grønlands bidrag til havniveaustigninger øges betragteligt.

For at lære mere om samspillet mellem firn og smeltevand vil Anja Rutishauser og hendes kommende projektteam bruge metoden radartomografi på tværs af borehuller, som ofte bruges i hydrologisk forskning. Men det kræver mere end et standardinstrument at kunne foretage den type målinger i firn – et materiale, der er fundamentalt anderledes end f.eks. jord og klipper – og under de barske forhold i Grønland. Samtidig skal systemet kunne fungere autonomt. Derfor er forskerne nødt til at udvikle et specialdesignet system, som kan stå på udvalgte lokaliteter på Indlandsisen og lave autonome målinger gennem et helt år.

Instrumentet vil gøre det muligt at skabe 3D-billeder af smeltevandets bevægelse og strømning gennem firnen på den grønlandske indlandsis. Derudover vil forskerne bruge firnkerner til at måle firnens densitet og stratigrafi, det vil sige kornstørrelse og de eksisterende islag.

I kombination med andre data fra Indlandsisen, blandt andet lufttemperatur, solindstråling og vindhastighed, vil forskerne på den måde få et langt bedre billede af, hvad der sker med smeltevandet i selve firnen.

I sidste ende skal 3D-radarbillederne indgå i en 3D-model af smeltevandets flow.

“Lige nu har vi ingen 3D-tidsserier af observationer af dette samspil, så vi er grundlæggende blinde over for de processer, der foregår. Med FIRN3D vil vi gerne opnå en bedre forståelse af de fysiske processer, der styrer samspillet mellem firn og smeltevand, og derefter finde en måde at repræsentere disse processer i storskala-firnmodeller, som anvendes til at forudsige fremtidens massebalance på iskappen og afstrømningen af smeltevand,” siger Anja Rutishauser.  

De nuværende firnmodeller anvender meget forenklede beskrivelser af processerne i firnlaget. Det giver en betydelig usikkerhed i forudsigelserne af fremtidige ændringer i firnen og af smeltevandsafstrømning og iskappens massebalance.