Figur 1; Bunntopografien i Norskehavet.
Artikkelen ble opprinnelig publisert i Nature, Universitetsforlaget, Oslo, No 4, pp. 216-222, (1996).
Denne versjonen ble sist oppdatert 10 april 2000.
(Testet med netscape som browser)
I aviser, radio og TV har det vært flere utspill
om mulige endringer i Golfstrømmens styrke og hvordan dette
vil påvirke klimaet. Profetier om at ``dramotoren'' for Golfstrømmen
svekkes er fremsatt og gjennom lettvindte reportasjer
har det blitt skapt inntrykk av at dette
er forklaringen på den kalde vinteren som vi
hadde i 1996. I det hele er det
en noe uryddig informasjonsstrøm som mediaene bringer
om klimaendringer. Spesielt vanskelig blir det når enkeltestående ekstreme
værsituasjoner, flom, milde og kalde vintrer osv, umiddelbart knyttes opp
mot mulige globale klimaendringer.
Tatt i betraktning den store betydningen disse spørmålene har,
er det viktig at vårt reaksjonsmønster formes utfra en
rasjonell forståelse av fenomene.
Når det gjelder Golfstrømmen, eller riktigere strømmen av varmt atlantisk vann inn i Norskehavet, er det klart at den har stor betydning for temperaturforholdene i våre kystområder.
Innstrømningen skjer hovedsakelig gjennom Shetland-Færøyrenna og i noen grad over ryggen mellom Færøyene og Island. Strømmen følger kontinental- sokkelskråningen nordover langs norskekysten. Den forgrener seg ved Tromsøflaket hvor noe strømmer inn i Barentshavet, mens resten forsetter langs sokkelskråningen nordover mot Svalbard og videre inn i Polhavet. Siden terskelen i Shetland-Færøyrenna (Wyville-Thomsonryggen) ligger på ca 600 meters dyp vil strømmens mektighet i vertikalen være mindre enn dette.
Det atlantiske vannet som strømmer nordover er karakterisert ved forholdsvis stor saltholdighet (35.3-35.4 promille) og forholdsvis høy temperatur (7-9 grader). Vannmassene kan følges nordover når disse parametrene måles selv om det underveis skjer en avkjøling og oppblanding med omgivende vann slik at både saltholdigheten og temperaturen reduseres. Når det atlantiske vannet er kommet så langt nord som til Svalbard har det blitt oppblandet med arktiske vannmasser og er maskert i overflaten av vann med lavere saltholdighet.
Transporten i strømmen varierer mye både med årstiden og også på kortere tidsskala. De fleste anslagene på volumstrømmen både fra målinger og modellsimuleringer ligger mellom 3-12 Sv (1 Sv (Sverdrup) = 1 mill kubikkmeter pr. sekund). Til sammenligning tilsvarer dette for eksempel en vannmengde som er flere tusen ganger større enn ferskvannsutstrømningen fra Glomma under storflommen i våren 1995.
Fra modellsimuleringer vet man det fremherskende sørvestlige vindfeltet i Nord-Atlanteren og Norskehavet (vestavindsfeltet), er en viktig drivkraft for den nordøstgående strøm av atlantisk vann i Norskehavet (ref 1 og 2). Både modelsimuleringer og målinger viser at styrken av strømmen varierer med vindforholdene og at strømmen kan svekkes eller stoppe opp i perioder med sterk og vedvarende nordlig vind. Beregninger av transporten på grunnlag av satellittmålinger av havnivå, (ref 3), viser klare årstidsvariasjoner med maksimum i februar-mars og minimum i juli-august. Nye målinger i Svinøysnitt nordvest for Stad har gitt ny informasjon om innstømningen av atlantisk vann til Norskehavet. Målingene startet i 1995 og pågår forsatt. Det er forskere fra Universitetet i Bergen som står for disse målingene (ref 13). En rekke strømmålere er montert i forskjellige dyp langs en snittlinje over kontinetalsokkelskråningen hvor dypet er fra 500 m til 2000 m. Målingene har vist at en hovedgren av atlanterhavsstrømmen følger kanten av kontinentalsokkelen nordover. Styrken i strømmen korrelerer ofte godt til NAO-indeksen (ref 14) som er et mål for styrken i vestavindsfeltet.
Tradisjonelt har fremstillingen i skolen skapt det inntrykk
at strømmen av atlantisk vann nordover langs
norskekysten er en direkte forlengelse av den egentlige
Golfstrømmen som flyter ut Floridastredet og nordover langs
østkysten av Nordamerika. Selv om de to strømsystemene er knyttet sammen
er drivmekanismene helt forskjellige.
Betegnelsen Golfstrømmen brukt om strømmen av atlantisk vann
inn i Norskehavet tildekker de virkelige forhold og burde
derfor ikke benyttes.
En annen viktig prosess for sirkulasjonen i Norskehavet er bunnvannsdannelsen. I sentrale områder av det nordlige Norskehavet mellom Jan-Mayen og Svalbard (Grønlandshavet) fører blandingen av arktisk vann og atlanterhavsvann til at det i overflatelagene dannes en vannmasse med temmelig ensartet saltholdighet på omkring 34.9 promille. Når vinteravkjølingen setter inn vil dette blandingsvannet kunne få så stor tetthet at det kan synke til store dyp. Dette skjer i store strømvirvler i Grønlandshavet og vest i Norskehavet nordøst for Island (fig. 2). Nyere undersøkelser tyder på at bunnvannsdannelsen innenfor virvlene kan foregå i konsentrerte rørformede soner , ``skorsteiner'', med diameter på omkring 20 kilometer (ref 4). Anslagene på den gjennomsnittelige produksjonen av bunnvann er beheftet med stor usikkerhet og varierer mye. I ref. 5 angis, på grunnlag av flere kilder, 0.6-12 Sv hvor det høyeste anslaget antaes å være urealistisk stort.
Det egentlige bunnvannet i Norskehavet har temperatur på omkring minus 1.2 grader og saltholdiget på 34.9 promille. Mellom dette bunnvannet og overflatelaget ligger det mellomliggende (intermediære) lag av kalt tungt dypvann som er dannet ved avkjøling, blanding og isfrysning hvor tungt saltvann skilles ut. Den siste prosessen er særlig viktig for dyp- og bunnvannsdannelse i Polhavet. Dypvannet skiller seg lite ut fra bunnvannet med hensyn til saltholdighet, men temperaturen er noe høyere. Disse vannmassene kan være dannet både i åpent hav og på kontinentalsokkelene i Norskehavet, Polhavet og Barentshavet (ref. 6). Nyere undersøkelser tyder på at tungt vann dannes blant annet i Storfjorden ved Svalbard når overflatevannet avkjøles i de isfrie områder i vinterhalvåret. Dette vannet siger så nedover kontinentalsokkelen og ned i dypet av Norskehavet. Liknende prosesser foregår også andre steder på kontinentalsokkelen i Barentshavet og Polhavet.
Dersom saltholdigheten i overflaten blir lavere, for eksempel ved tilførsel av mer arktisk vann og mindre atlantisk vann, vil overflatelaget kunne bli for lett i forhold til de underliggende vannmasser, slik at vinteravkjøling ikke er tilstrekkelig til at det kan dannes bunnvann. Målinger fra værskipet Polarfront, som ligger i posisjon (66 N, 2 Ø) sørvest for Vøringplatået, tyder at det var en viss økning i temperaturen i dypvannet i årene 1987-1990 (Østerhus og Gammelsrød, 1996). Dette har blant annet ført til spekulasjoner om at bunnvannsdannelsen har stoppet opp.
Mektigheten av dypvanns- og bunnvannslagene i Norskehavet er vanligvis stor nok
til at disse vannmassene kan flyte, med varierende styrke, ut i Atlanterhavet
og danne bunnvann der. Denne utstrømningen skjer over tersklene i Danskestredet mellom
Island og Grønland, over ryggen mellom Færøyene og Island og i dypet av
Shetland-Færøyrenna. Forskjellige målinger
viser stor spredning i anslaget av mengden av bunnvann som strømmer ut.
I ref. 7
gjennomgåes resultatene fra nyere målinger av utstrømning av bunnvann
og dypvann gjennom de nevnte snitt.
På grunnlag av dette angis 2.8 Sv
i Danskestredet, 1.0 Sv mellom Færøyene og Island og 1.8 Sv
i Shetland-Færøyrenna. Tilsammen blir dette 5.6 Sv som er av samme størrelse
som innstrømning av atlantisk vann. Til sammenliknning beregner ref. 6
totalutstrømningen til 5.0 Sv med et noe lavere tall for
utstrømningen i Shetland-Færøyrenna og et noe høyere tall for snittet fra
Færøyene til Island enn i ref 7 (se fig. 3).
I middel over tid må det være balanse mellom inn og utstrømning. Derfor må styrken av strømmen inn og ut av bassenget regulere seg til hverandre. En øket innstrømning av atlantisk vann vil for eksempel i neste omgang måtte føre til en øket utstrømning.
Ved å betrakte Norskehavet, Barentshavet og Polhavet som et system (basseng) kan en i første omgang unngå å føre direkte regnskap for den innbyrdes utvekslingen mellom disse og bare se på det som går inn og ut av hele bassenget. Målinger tyder på at innstrømningen til Polhavet gjennom Beringstredet og utstrømningen mellom øyene mellom Grønland og Canada er relativt små (h.hv. +0.8 Sv og -1.4 Sv) (ref 7). Tar man dessuten hensyn til innstrømning av elvevann (+0.2 Sv), hovedsakelig fra elvene i Nord-Russland og Sibir, og innstrømning av vann fra Østersjøen og Nordsjøen gjennom den norske kyststrømmen (+0.7Sv) er det nesten balanse. Derfor må det også være omtrent balanse mellom innstrømning av atlanterhavsvann og utstrømning gjennom snittet fra Skotland til Grønland over Shetland, Færøyene og Island. Denne utstrømningen foregår tildels ved utstrømning av bunnvann gjennom Shetland-Færøyrenna og over ryggen mellom Færøyene og Island samt ved utstrømning av bunn- og overflatevann med Øst-Grønlandstrømmen gjennom Danskestredet mellom Island og Grønland.
Øst-Grønlandstrømmen fører kaldt arktisk vann med temperatur nær frysepunktet og lav saltholdighet (33-34 promille) med innblandet atlantisk sørover langs kysten av Grønland (ref 6). Transporten i Øst-Grønlandsstrømmen ut til Atlanterhavet gjennom Danskestredet er anslått til å være i gjennomsnitt av størrelsesorden 1.5 Sv. Det betyr at Øst-Grønlandstrømmen er en viktig faktor i masseregnskapet. Modelsimuleringer viser at Øst-Grønlandsstrømmen er drevet hovedsakelig av de fremherskende nordøstlige vindene i området samt utstrømningen fra Polhavet gjennom Framstredet (ref. 1).
En kan nå tenke seg at utstrømning av tungt bunnvannet kompenseres med en innstrømning av overflatevann fra Atlanterhavet. Dette kan skape en utveksling mellom Atlanterhavet og Norskehavet primært drevet av avkjøling og saltholdighetforskjeller (termohalin sirkulasjon). Noen forskere ser for seg en slik sirkulasjon som ledd i en stor global sirkulasjonsløyfe ("conveyor belt") som omfatter hele Atlanterhavet og som transporterer store mengder varme og salt fra ekvator nordover mot Arktis. I følge disse teoriene, som understøttes av visse modellsimuleringer, kan varmetransporten i denne sløyfen stoppe opp som følge av redusert bunnvannsdannelse i Norskehavet (ref 8). Dokumentasjonen for dette er imidlertid mangelfull fordi modellsimuleringene som ligger til grunn er utført med modeller som har alt for grov maskeoppløsning for å gi en tilfredstillende beskrivelse av forholdene i Norskehavet. Misvisende påstander om at den termohaline sirkulasjonen i Norskehavet er drivmotoren for Golfstrømmen har også blitt fremsatt i norske media uten at disse forbehold er nevnt.
Selv om utstrømningen
av bunnvann fra Norskehavet kan ha innflydelse på innstrømningen av
atlantisk vann, tyder målinger og
modellsimuleringer med finmasket havmodeller
på at det atmosfæriske pådraget gjennom lufttrykk og vind
er de viktigste dragkreftene. Disse dragkreftene virker
tildels i Atlanterhavet slik at det bygges opp høy vannstand i områdene
sør for Færøyene som altså driver strømmen inn i Norskehavet. Dessuten virker
det atmosfæriske pådraget direkte på vannmassene i Norskehavet.
Strømmen nordover langs kontinentalsokkelen
vest for Norge fremkommer både
ved simuleringer hvor det gjennomsnitlige klimatiske vindfeltet brukes som pådrag (ref. 1 og 2)
og i simuleringer med kraftige vandrende lavtrykk (ref 9 og 10). I det siste
tilfellet er varigheten av strømfeltet tidsbegrenset til noen døgn, men
med stadig påfølgende lavtrykk vil man få et strømfelt av lengere varighet.
En annen faktor som virker på strømmen
er luftrykkforskjeller som igjen henger sammen med vindfeltet. Vannstanden vil
for eksempel stige under lavtrykk
som beveger seg over hav og lavtrykkene (stormene)
vil også på denne måten trekke vann med seg.
Massetransporten i tidevannsbølgene og sokkelkantbølger (shelf-waves)
som forplanter seg nordover langs norskekysten bidrar også til den nordgående
strømmen i området (ref 10).
Nyere studier av borekjerner fra bunnsedimenter viser at det under og like etter istiden har foregått relative raske forandringer i temperaturforholdene i Norskehavet og Grønlandshavet (ref 12). Det er indikasjoner på at bunnvannsdannelsen peiodevis har stoppet opp blant annet under isavsmeltingen. Dette medførte muligens avkjølingen som ledet til ny femrykking av is under yngre Dryas for ca 11000 år siden. Det er derfor naturlig å spørre hvordan slike endringer skjer og hvordan dette eventuelt henger sammen med endringer i bunnvannsdannelse og innstrømningen av atlantisk vann til Norskehavet.
Etter det vi vet i dag er vestavindsfeltet med de vandrende lavtrykkene den viktigste kontrollerende faktoren for innstrømningen av atlanterhavsvann. Endringer i sirkulasjonen i atmosfæren slik at vestavindfeltet svekkes vil ha en hurtig og dramatisk effekt. Dersom de atmosfæriske forhold endres slik at vestavindsfeltet og de vandrende lavtrykk får en sørligere bane over Nord-Atlanteren vil Norskehavet bli liggende i en sone med fremherskende nordøstlige vinder. Modellsimuleringer tyder på at dette hurtig vil bremse innstrømningen av atlantisk vann til Norskehavet. Omleggingen av sirkulasjonen som følge av endringer i bunnvannsdannelsen vil derimot foregå langsommere. Det er muligens slik at endringer strømforholdene i Norskehavet over tidsrom av uker eller måneder primært skyldes det atmosfæriske pådraget mens endringer over tidsrom på titalls år skyldes endringer i den termohaline sirkulasjonen.
Nyere modellsimuleringer viser også at retningen av Golfstrømmen langs østkysten av Nordamerika er følsom for variasjoner i den sørgående Labradorstrømmen med arktisk vann som møter Golfstrømmen utenfor Newfoundland. En sterkere Labradorstrøm kan derfor føre til at Golfstrømmen bøyer (separerer) tidligere av fra østkysten av Amerika og velger en mer østlig bane over Atlanterhavet. Dette vil selvfølgelig ha stor betydning for temperaturforholdene sørvest for Færøyene og Shetland ved innløpet til Norskehavet.
Et gjennomgående varmere klima med
smelting av havis i stor skala vil som nevnt kunne
gjøre overflatelaget i Norskehavet
for lett til at bunnvann kan dannes ved vinteravkjøling. Det er uklart
hvordan dette vil virke inn på sirkulasjonsmønstret i Norskehavet.
Vil i så fall innstrømningen av atlantisk vann fortsetter og
balanseres ved utstrømning av overflatevann gjennom en
sterkere Øst-Grønlandsstrøm eller vil innstrømningen av atlanterhavsvann
stoppe opp ? Det siste kan skje dersom innstrømningen er sterkt
koblet til den termohaline sirkulasjonen.
Modellsimuleringer bør gjennomføres for å
avklare dette. Dette er imidlertid ingen lett oppgave fordi en trenger
modeller med svært fin maskeoppløsning slik at bunnvannsdannelse,
blanding av vannmasser og strømmen av tungt bunnvann
over rygger og i renner blir realistisk representert i modellen.
I det foregående har jeg forsøkt å gjøre rede for viktige faktorer som gjennom et komplisert samspill påvirker sirkulasjonen i Norskehavet. Selv om vi allerede vet mye er det forsatt mange uavklarte forhold. Det er imidlertid i dag ikke noe entydig bevis for at en systematisk omlegging av sirkulasjonen i Norskehavet har begynt. I mellomtiden kan vi spørre;
Hva er det som utløser slike endringer og hvor raskt kan det skje? Hva er den relative betydningen av vinddrag og termohalin sirkulasjon for innstrømningen av atlantisk vann? Vil endringer i sirkulasjonsmønstret i Norskehavet være en følge eller årsak til store dramatiske klimaendringer som for eksempel dannelse av innlandsis over Skandinavia? Hvordan er vekselvirkningen mellom vestavindsfeltet og strømmen av atlantisk vann inn i Norskehavet?
Ingen bør forlede folk til å tro at svarene på de spørsmålene vi stiller her er enkle eller at den fulle løsningen kan finnes i nær fremtid. Bare ved systematisk forskning og korrekt formidling av de faktiske forholdene skaper man det beste grunnlag for en rasjonelt handlingsmønster dersom dramatiske omlegninger av de klimatiske betingelser eventuelle skulle komme.