En skjult kraft dybt under havoverfladen

Mens forskere holder øje med smeltende iskapper og stigende vandstand, udspiller der sig en langt mere diskret historie under vandlinjen. Den er næsten usynlig, men alligevel kraftfuldig nok til at påvirke havstrømme, økosystemer og måske endda vores klima.

Når en kæmpe isklods bryder fri fra en gletsjer, virker spektaklet indlysende: buldren, sprøjtende vand, og så stilhed. Ved overfladen varer det kun få minutter. Men under vandet markerer det øjeblik starten på noget langt større: energiladede bølger, der bevæger sig kilometervis gennem Det Sydlige Hav.

Usynlige tsunamier der rører op i Sydhavet

Britiske videnskabsfolk har dokumenteret, at sådan kælvning kan udløse såkaldte "undervandstsunami'er". Det er ikke de vanvægge, der skyller hen over strande, men interne bølger, der ruller gennem vandsøjlen. De når meterhøje dimensioner, men forbliver fuldstændig skjult under havspejlet.

Disse hemmelige tsunamier blander koldt, salt dybhavsvand med relativt varmere lag, hvilket sender varme og næringsstoffer i vejret på et øjeblik. Den blandingsproces berører tre afgørende dele af klimasystemet:

fordelingen af varme i havet,
mængden af ilt i dybere vandlag,
tilgængeligheden af næringsstoffer til plankton og fisk.

Et heldigt fund midt på havet

De første klare tegn kom ikke fra en computer, men fra et rigtigt skib i hårdt vejr. Ombord på den tidligere britiske isbryder RRS James Clark Ross registrerede instrumenter uventede udsving i temperatur, strømning og vandets tæthed. Det skete præcis samtidig med, at et stort stykke is brød af fra en gletsjer.

Vind, tidevand og almindelig overfladeblanding kunne ikke forklare de målte energitoppe. Dataene pegede mod noget andet: kraftige interne bølger, skabt af, at enorme isblokke dykkede ned i havet som kolossale stempler.

Skibet selv har i mellemtiden fået et nyt liv. I 2021 blev det solgt til Ukraines Nationale Antarktiske Videnskabscenter og sejler nu som Noosfera.

Målingerne fra dets britiske periode udgør stadig en reference for havforskere.

En blandingsmotor der kan konkurrere med vinden

Indtil for nylig antog mange havmodeller tre hovedkilder til blanding omkring Antarktis: hårde vinde, tidevandsstrømme og varmetab ved overfladen. Nu viser det sig, at iskælvning udgør en fjerde faktor, og ingen lille en af slagsen.

I nogle områder kan energien fra undervandstsunami'er nærme sig eller endog overgå tidevandsudvekslingens. Det har en problematisk bagside. Den ekstra blanding kan skubbe varmere dybhavsvand mod gletsjerfronter. Resultatet: mere smeltning ved isbunden, hurtigere svækkelse og større sandsynlighed for, at nye store isbrokker bryder af.

Sådan opstår en feedback-løkke:

is brydes af og forårsager undervandsbølger,
bølgerne bringer varme til gletsjerbasen,
gletsjeren bliver mere ustabil,
ny kælvning følger, med nye bølger.

Den cyklus forbliver lokal, men virkningerne rækker videre. Ændringer i blanding påvirker produktionen af koldt, tungt vand, der synker og spiller en rolle i den globale havcirkulation.

Rothera og RRS Sir David Attenborough: udgangsbase i kulden

Jagt på "usynlige" begivenheder

For bedre at forstå processen arbejder teams fra den britiske forskningsstation Rothera på Den Antarktiske Halvø. Derfra sejler de med det moderne polskib RRS Sir David Attenborough til gletsjerfronter, hvor kælvning ofte forekommer.

Hver afbrækkende isvæg bliver næsten et naturligt eksperiment. Noget der ikke kan genskabes i et bassin eller laboratorium. Forskerne vil vide helt præcist:

hvilken form og størrelse af isblokke der skaber de stærkeste bølger,
hvor langt disse interne bølger bevæger sig,
hvor længe den ekstra blanding i vandsøjlen kan mærkes,
hvilken effekt dette har på plankton, fisk og mikrober.

Måling efter måling skal hjælpe med at give fænomenet en plads i globale klimamodeller. Uden det trin forbliver forudsigelser om Antarktis' rolle usikre.

Højteknologi til en tavs kæmpe

En undervandstsunami kan ikke ses i brændingen. Derfor kombinerer videnskabsfolk forskellige teknologier for at løse gåden:

Satellitter og faste kameraer følger revner og brud i gletsjervæggene.
Droner filmer kælvninger på nært hold uden fare for besætningen.
Autonome undervandsfartøjer sejler langs stejle isfronter og registrerer hver detalje.
Målepæle på havbunden opfanger trykbølger og ændringer i strømning.
Algoritmer med maskinlæring søger i satellitbilleder efter nye kælvningshændelser.
Numeriske modeller simulerer, hvordan de interne bølger opstår og spredes.

Udfordringen består i at forbinde alle disse datakilder. Først da opstår et billede af den samlede energi, som denne blandingsproces tilfører det antarktiske kystvand.

Sheldon-gletsjeren: et friluftslaboratorium under isen

Meter for meter gennem vandprofilen

Sheldon-gletsjeren betragtes som en slags testområde. Autonome fartøjer sejler der langs isfronten og dykker under den flydende isrand. De måler trin for trin temperaturen, saltindholdet og mængden af opløste stoffer.

På den måde ser forskerne, hvordan en enkelt kælvningshændelse ændrer havets vertikale struktur. Én begivenhed kan sørge for timevis ekstra blanding med effekter til titusvis af meter under overfladen.

Den pludselige blanding kan få næringsrigt dybhavsvand til at skyde op til zonen, hvor plankton lever – begyndelsen på hele fødekæden. Det kan lokalt forårsage et kort produktionsboom, hvor alger og plankton vokser hurtigt. For krill, fisk og i sidste ende pingviner og sæler er det ekstra stød sommetider præcis, hvad der skal til for at overleve i et barsk miljø.

Biologi og klima i én proces

Studiet af disse undervandsbølger ligger på krydsfeltet mellem fysik og biologi. Havstrømme bestemmer, hvor næringsstoffer dukker op, og hvor de forsvinder. Det påvirker, hvor meget CO₂ planktonet kan optage, og hvor hurtigt dødt organisk materiale synker til dybhavet.

Hvis undervandstsunami'er bliver hyppigere eller stærkere i takt med, at klimaet opvarmes og gletsjere bliver mere ustabile, ændres muligvis også kulstoflagringen i Det Sydlige Hav. Det kigger klimamodeller indtil nu næppe på.

Et internationalt projekt med globale konsekvenser

POLOMINTS: bundling af viden omkring Sydpolen

Forskningen er en del af programmet POLOMINTS, koordineret af British Antarctic Survey. Videnskabsfolk fra Storbritannien, USA og Polen bidrager hver med deres egen ekspertise, fra højopløselige målinger til komplekse simuleringer.

Finansiering gennem det britiske Natural Environment Research Council viser, at det handler om mere end akademisk nysgerrighed. Bedre kendskab til blandingsprocesser omkring Antarktis hjælper med at estimere fremtidig havspejlsstigning, stormmønstre og ændringer i fiskebestande.

Hvorfor disse bølger også påvirker Danmark

Fra Det Sydlige Hav til Nordsøen

Det Sydlige Hav fungerer som en slags pivot i den globale havcirkulation. Vand, der synker og stiger igen langs Antarktis, påvirker årtier senere strømme andre steder, inklusive Nordatlanten. Det system hænger sammen med vejrmønstre over Europa og styrken af den atlantiske meridionale omvæltningscirkulation, som der cirkulerer stadig flere bekymringer om.

Hvis undervandstsunami'er frigiver mere varme ved antarktiske gletsjere, kan det øge tempoet i issmeltning. På længere sigt tæller det for den globale havstand. Kystlande følger derfor sådanne fund nøje, fordi tilpasning af diger og fysisk planlægning kræver års forberedelse.

Hvad dette fortæller om klimamodeller

Forskere forsøger skridt for skridt at integrere denne slags nyopdagede processer i klimamodeller. Det sker via forenklede formler, der beskriver effekten af en række kælvningshændelser. Simuleringer tester så forskellige scenarier: hyppigere kælvning, større isbjerge, ændrede vindmønstre.

For beslutningstagere betyder de forbedrede modeller et bredere billede af risici: ikke kun hvor meget is forsvinder, men også hvor hurtigt ændringer i havstrukturen indtræffer. Det kan få konsekvenser for fiskeriforvaltning, beskyttede marine områder og internationale klimaaftaler.

Den, der følger Antarktis, ser, at hver ny måling dér tilføjer endnu et led mellem is, hav og atmosfære. Undervandstsunami'er var længe en blind vinkel. Nu udgør de et nyt kapitel i historien om et kontinent, der langtfra har afsløret alle sine hemmeligheder.