Sirkulasjon, vannmasser og klima i Nordsjøen, Norskehavet og Barentshavet

Transkript

1 Abiotiske faktorer Foto: Øystein Paulsen Sirkulasjon, vannmasser og klima i Nordsjøen, Norskehavet og Barentshavet Sommeren 2014 var svært varm i Nordsjøen og Skagerrak samtidig som innstrømmingen av atlanterhavsvann var rekordlav gjennom våren og sommeren. For året sett under ett har Nordsjøen opplevd en økning av varmeinnholdet. I Norskehavet har varmeinnholdet i atlantisk vann vært over langtidsmiddelet siden 2000, mens temperaturen på det innstrømmende atlanterhavsvannet var omtrent som normalt. Barentshavet var varmere enn langtidsmiddelet, men litt kaldere enn året før. Isforholdene i Barentshavet var spesielle, og sommeren 2014 var det for første gang på lenge mer is enn langtidsmiddelet. Temperatursvingningene i de norske havområdene skyldes variasjoner i mengde og temperatur i vannet som strømmer inn fra Nord-Atlanteren, lokalt varmetap fra hav til luft og mengden av andre tilstøtende vannmasser som strømmer inn i havområdene. Når vi sammenligner temperaturen helt i sør, i midten og helt i nord av det norske havområdet, ser vi at temperaturen avtar nordover (figur 1). Fra sør til nord har temperaturen avtatt med nesten seks grader. På lang tidsskala varierer havtemperaturene i hele området i stor grad i takt. Sett i forhold til en middeltilstand svinger temperaturene mellom varme og kalde perioder, der og var kalde perioder, mens og fra 1990 til nåtid var varme perioder. Siden 2000 har det vært bemerkelsesverdig varmt både i Norskehavet og Barentshavet. De varmeste årene som noensinne er observert i Norskehavet og Barentshavet har vært i løpet av denne perioden. Temperatur ( o C) 4,6 4,2 3,8 3,4 7,3 6,9 6,5 6,1 10,2 9,8 T=4.2 o C T=6.9 o C T=9.7 o C Kola Gimsøy Færøyene Shetland Figur 1. Temperatur i atlanterhavsvannet mellom Færøyene og Shetland (rød kurve), i Gimsøysnittet (svart kurve) og i Kolasnittet (blå kurve). Langtidsmidlene, beregnet fra , er henholdsvis 9,7 C, 6,9 C og 4,2 C. Tidsseriene er ti års glidende midler. (Gjengitt med tillatelse fra FRS Marine Laboratory, Aberdeen og PINRO, Murmansk.) Ten years running mean temperature in Atlantic water in the three transects: Faeroe Shetland (red), Gimsøy (black) and Kola (blue). Long term mean ( ) is 9.7, 6.9 and 4.2 degrees C respectively. (Courtesy of the FRS Marine Laboratory, Aberdeen and PINRO, Murmansk.) 9, HAVFORSKNINGSRAPPORTEN HAV

2 Nordsjøen og Skagerrak Gjennom hele 2014 har overflatevannet i så å si hele Nordsjøen og Skagerrak vært varmere enn normalen. Temperaturen i dypvannet i Skagerrak har også lagt over normalen. Sommeren var spesielt varm i Nordsjøen og Skagerrak, samtidig som innstrømmingen av atlanterhavsvann var rekordlav gjennom våren og sommeren. Den milde vinteren ga lavt varmetap, og det gjorde at varmeinnholdet for hele året økte. JON ALBRETSEN jon.albretsen@imr.no, SOLFRID S. HJØLLO og MORTEN D. SKOGEN Sjøtemperaturene i overflaten i Skagerrak og Nordsjøen har lagt over langtidsmiddelet ( ) gjennom hele I tillegg til at både Nordsjøen og Skagerrak har vært varmere enn normalt i alle årets måneder, så har det også vært spesielt varmt i enkeltmåneder. Juli hadde den største varme-anomalien med 2 til 3 o C over normalen for hele området sett under ett. I Skagerrak var spesielt perioden juli november varm med opptil 5 o C over normalen. Året avsluttet med en varme-anomali for hele området på rundt 1 2 o C. Dypvannet i Skagerrak ( meter) er stort sett karakterisert av atlantiske vannmasser. Mens saltholdigheten i atlanterhavsvannet har hatt normale verdier gjennom hele 2014, så har temperaturen vært rundt 1 o C over normalen. Selv om det ble registrert et markant temperaturmaksimum i august, så er temperaturnivået ikke spesielt høyt i forhold til hva som er observert de siste 25 årene (figur 2). Etter bunnvannsutskiftningen i Skagerrak med kaldt nordsjøvann våren 2010 og varmere atlanterhavsvann våren 2011, skjedde det en ny utskiftning i mars/april 2013, også denne gangen med innstrømmende atlanterhavsvann. I 2014 er det ikke registrert noen ny utskiftning slik at oksygennivået ligger litt under langtidsmiddelet (figur 3). Havsirkulasjonsmodellen NORWECOM er brukt for å beregne transport av atlanterhavsvann gjennom et tverrsnitt mellom Utsira og Orknøyene samt varmeinnholdet i Nordsjøen. Modellberegningene viser at atlanterhavsinnstrømmingen til Nordsjøen var relativt lav i 2014 med de Figur 2. Temperatur og saltholdighet på 150 meters dyp basert på målinger i 2014 ca. 10 km utenfor Torungen fyr ved Arendal. Langtidsmiddelet (tynn linje) og standardavvik (prikkete linjer) gjelder for perioden Temperature and salinity at 150 m depth based on observations in 2014 sampled approx. 10 km off Torungen lighthouse near Arendal. The long period mean (thin solid line) and the standard deviation (dotted lines) are based on measurements sampled between 1961 and Figur 3. Temperatur og oksygen på 600 meters dyp i Skagerrakbassenget for årene Temperature and oxygen at 600 m depth in the Skagerrak basin from 1952 to HAV HAVFORSKNINGSRAPPORTEN 89

3 femte laveste verdiene siden Innstrømningen var spesielt lav i sommerhalvåret (2. og 3. kvartal), der kun 2012 hadde lavere innstrømming for samme periode. I 1. og 4. kvartal var innstrømmingen nær normal (figur 4). Gjennom Den engelske kanalen var transportene ekstremt høye i 1. kvartal, og nær normale resten av Det modellerte varmeinnholdet for hele Nordsjøen for perioden viser både sesongvariasjoner (økt varmeinnhold om sommeren og tap av varme som gir varmeinnholdsminimum om vinteren) og de langperiodiske svingningene. Oppvarmingen gjennom sommeren og høsten var i 2014 litt større enn langtidsmiddelet, mens vinteravkjølingen var svak på grunn av en relativt mild vinter. Man må tilbake til vinteren 2007 for å finne et lavere varmetap. Dette resulterte i at varme ble akkumulert i Nordsjøen i 2014, og det akkumulerte varmeoverskuddet økte i forhold til 1985, som var starten på tidsserien (figur 5). Figur 4. Modellert avvik i transporten inn i Nordsjøen gjennom snittet Orknøyene Utsira mellom 1985 og Transporten er gitt i Sverdrup (1 Sv = 1 million m 3 /s). Kvartalsvise verdier (blå linje) og 12 måneders (rød linje) glidende middel er vist. Modelled transport anomaly through the section Orkney Utsira between 1985 and The three months (blue line) and 12 months (red line) running averages are displayed. Figur 5. a) Modellert varmeinnhold i Nordsjøen for perioden Måneds- og årlige verdier er vist hhv. med tynn og tykk linje. b) Varmeøkning (heltrukket) og varmetap (stiplet linje). Varmeøkning er definert som forskjellen mellom maksimum i varmeinnhold (i august eller september) og minimum (i februar eller mars) for hvert år. Varmetap er definert som forskjellen mellom minimum varmeinnhold og maksimumet foregående år. c) Varmeoverskudd (søyler) og akkumulert varmeoverskudd (linje). Positive verdier indikerer en netto varmeøkning, dvs. at oppvarmingen om sommeren er større enn varmetapet vinteren før. a) Modelled North Sea heat content for the period Monthly (thin line) and annual (thick line) values are shown. b) Heat gain (solid) and loss (dashed line). Heat gain is defined as difference between heat content maximum (in August or September) and minimum (in February or March) for each year. Heat loss is defined as the absolute value of the difference between heat content minimum and maximum the year before. c) Excess heat (bars) and accumulated excess heat (line). Positive values mean a net heat gain, i.e., the North Sea summertime heat gain is larger than the heat loss the winter before. The North Sea and Skagerrak In 2014, very high temperatures were observed in the North Sea and the Skagerrak during the summer along with remarkably low inflow of Atlantic water during spring and summer. In combination with a mild winter, this lead to an increase of the heat content in the North Sea for Foto: Øystein Paulsen 90 HAVFORSKNINGSRAPPORTEN HAV

4 Norskehavet Temperaturen på det innstrømmende atlanterhavsvannet langs kontinentalskråningen var i 2014 nær eller noe over langtidsmiddelet. I vestlige Norskehavet, nord og øst for Island var temperaturen betydelig opptil 1 C over normalen. Varmeinnholdet i det atlantiske vannet i Norskehavet har vært over langtidsmiddelet siden KJELL ARNE MORK kjell.arne.mork@imr.no Mengden innstrømmende vann Hvor mye atlanterhavsvann som strømmer inn i Norskehavet avhenger i stor grad av vindforholdene. Siden disse er svært varierende, vil også innstrømmingen variere mye mellom årstidene, men også fra år til år (figur 6). Det er for eksempel sterkere sørvestlige vinder og dermed større innstrømming om vinteren enn om sommeren. Vanntransport måles i Sverdrup (Sv), og én Sv er definert som transporten av en million tonn vann per sekund. Det tilsvarer mengden vann som renner ut i havet fra alle verdens elver til sammen. I gjennomsnitt strømmer det fire Sv atlanterhavsvann gjennom Færøyrenna og inn i Norskehavet. Etter høy innstrømming i 2005 og 2006, der vinteren 2006 var det høyeste som er observert siden disse målingene startet i 1995, sank innstrømmingen. Siden 2007 har årsmidlene vært nær langtidsmiddelet, med unntak av 2009 og rundt , hvor de var henholdsvis litt under og over langtidsmiddelet. I løpet av 2014 sank innstrømmingen og var for sommeren ca. 1 Sv lavere enn langtidsmiddelet for denne årstiden. Middelet for perioden januar oktober 2014, som er slutten på tidsserien, var 0,5 Sv under langtidsmiddelet. Temperatur I samme området som innstrømmingen av atlanterhavsvann måles i Svinøysnittet blir også temperaturen i atlanterhavsvannet observert regelmessig. Temperaturen her er svært avhengig av klimavariasjonene lenger sør i Nord-Atlanteren, men påvirkes også av lokale atmosfæriske forhold og andre tilstøtende vannmasser. Etter midten av 1990-tallet har atlanterhavsvannet i Svinøysnittet blitt varmere. Siden 2000 har årsmidlene for temperatur vært over langtidsmiddelet, men det har vært flere svingninger med 2 5 års varighet, og 2007 var det varmeste året noensinne siden målingene startet i 1977 (figur 6). Da var årsmiddelet for temperaturen 0,8 C over langtidsmiddelet. Siden har temperaturen sunket, og årsmiddelet for 2014 var nær, men fortsatt noe over langtidsmiddelet. De høye temperaturverdiene som ble observert på 2000-tallet skyldtes hovedsakelig varmere og saltere vann som strømmet inn fra Nord-Atlanteren. Målinger fra Norskehavet våren 2014 viser at temperaturen i de øvre meterne var over normalen i vestlige områder (figur 7). De største positive avvikene var nord og øst for Island, der temperaturen i enkelte områder var Figur 6. Øverst: Avvik i transporten av atlanterhavsvann som strømmer gjennom Svinøysnittet ved Eggakanten i Sverdrup (1 Sv = 1 million m 3 /s). Verdiene er vist som avvik fra et gjennomsnitt. Tre måneders (blå linje) og ett års (rød linje) glidende midler. (Gjengitt med tillatelse fra Geofysisk institutt, UiB.) Nederst: Temperaturavvik i kjernen av atlanterhavsvannet for Svinøysnittet. Verdiene er et gjennomsnitt for temperaturene mellom 50 og 200 meters dyp. Enkeltobservasjoner (blå linje) og ett års glidende midler (rød linje). Upper figure: Volume transport anomalies of Atlantic water at the shelf edge through the Svinøy transect in Sverdrup (1 Sv = 1 million m 3 /s -1 ). Three months (blue) and one year (red) moving averages are shown. Courtesy of the Geophysical Department, University of Bergen. Lower figure: Temperature anomalies, averaged between 50 and 200 meters, in the core of the Atlantic water in the transect Svinøy NW. The single observations (blue line) and one year moving averages (red line) are shown. Volumfluks Temperatur Figur 7. Temperatur (venstre figur) og temperaturavvik (høyre figur) ( C), midlet over meters dyp for mai Avviket er i forhold til gjennomsnittet for perioden Konturintervall er henholdsvis 1 C og 0,25 C. The distribution of temperature and temperature anomaly, averaged between m depth, in May The anomaly is relative to the long term mean ( ). HAV HAVFORSKNINGSRAPPORTEN 91

5 1 ºC over langtidsmiddelet. Disse områdene er påvirket av transport av arktisk vann fra vest med Øst-Islandsstrømmen, og store årlige variasjoner i temperaturen blir observert her. Figur 8. Varmeinnholdet i Norskehavet for våren i et område som dekker atlantisk vann. Verdiene er gitt som avvik fra et langtidsmiddel. Heat content anomaly, averaged over the Norwegian Sea, during spring Varmeinnhold Fra 1951 har det blitt utført årlige temperaturmålinger om våren i store deler av Norskehavet. Dette gjør det mulig å beregne varmeinnholdet i atlantisk vann, midlet over hele Norskehavet. Varmeinnholdet (figur 8) har siden 1951 vært preget av varme og kalde perioder. Fra midten av 1960-tallet til 2000 var varmeinnholdet for det meste lavere enn normalen, med unntak av noen år rundt begynnelsen av 1970-årene og rundt Siden 2000 har varmeinnholdet vært høyere enn langtidsmiddelet, der 2003 og 2004 har de høyeste verdiene i tidsserien. I 2014 var varmeinnholdet også relativt høyt. The Norwegian Sea The temperatures in the Atlantic water along the Norwegian continental shelf were in 2014 close to or slightly above normal. In the southwestern Norwegian Sea, North and East of Iceland, the temperatures were considerable higher than normal, as high as one degree Celcius above the long-term mean. The heat content of Atlantic water in the Norwegian Sea has since 2000 been above the long-term mean. Barentshavet Havtemperaturen i Barentshavet var lavere, men fremdeles over langtidsmiddelet i Sett under ett var innstrømmingen omtrent som i 2013 og havtemperaturene litt lavere. Isforholdene var spesielle med mye is fra mai til desember. Sommeren 2014 var det for første gang på lenge mer is enn langtidsmiddelet. RANDI INGVALDSEN randi.ingvaldsen@imr.no Mengden innstrømmende vann Temperatur og mengde innstrømmende atlanterhavsvann til Barentshavet er avgjørende for temperaturforholdene i havområdet, men de to forholdene varierer ikke nødvendigvis i takt (figur 9). Temperaturen er fortrinnsvis bestemt av variasjoner i Norskehavet, mens volumtransporten i stor grad avhenger av vindforholdene vest i Barentshavet. På grunn av vindens påvirkning er det store variasjoner i vanntransporten. Om vinteren vil de kraftige, sørvestlige vindene ofte føre til sterk innstrømming. Om sommeren vil svakere østlige vinder gi mindre innstrømming. Om våren er det ofte en 2 4-ukersperiode med nordavind. Det gir lav innstrømming eller vann som faktisk strømmer fra Barentshavet til Norskehavet. Tidspunktet for dette minimu- Figur 9. Øverst: Avvik i transporten av atlanterhavsvann som strømmer inn i Barentshavet målt i området mellom norskekysten og Bjørnøya (Fugløya Bjørnøya-snittet). Avviket er målt i forhold til middelet over perioden og transporten er gitt i Sverdrup (1 Sv = 1 million m 3 /s). 3 måneders (blå linje) og 1 års (rød linje) glidende middel er vist. Nest øverst: Temperaturavvik i kjernen av atlanterhavsvannet i forhold til langtidsmiddelet ( ). Verdiene er avvik fra langtidsmiddelet mellom 50 og 200 meters dyp, og tilsvarer målte verdier (blå linje) og 1 års glidende middel (rød linje). Nest nederst og nederst: Isdekket areal i Barentshavet ved maksimum (april) og minimum (september) isutbredelse. Beregningen er foretatt for området o Ø, o N. Upper panel: Volume flux anomalies (in Sv) in the Atlantic water in the south-western entrance to the Barents Sea. The lines show 3 months (blue) and 1 year (red) moving average. Second panel: Temperature anomalies in the Atlantic water in the meters layer. The lines show measured values (blue) and 1 year (red) moving average. Lower panels: Ice area in the Barents Sea (10 60 o E, o N) at maximum (April) and minimum (September) ice coverage. 92 HAVFORSKNINGSRAPPORTEN HAV

6 met kan ha stor betydning for transporten av dyreplankton inn i Barentshavet. I gjennomsnitt transporteres det nesten 2 Sverdrup (Sv) atlanterhavsvann inn i Barentshavet. Vanntransporten varierer også i perioder på flere år, og den var betydelig lavere i årene frem mot 2002 enn i årene (figur 9 øverst) var et ekstremår hvor mengden atlanterhavsvann som strømmet inn var på sitt høyeste (vinteren) men også svært lav (høsten). Etter dette har innstrømmingen vært forholdsvis lav. Høsten 2013 var innstrømmingen omtrent som langtidsmiddelet. Året 2014 begynte med svært lav innstrømming, men den tok seg noe opp sent på vinteren/tidlig på våren. Måleserien har foreløpig bare data tilgjengelig frem til våren 2014, så det er ikke kjent hvordan innstrømmingen har vært høsten Temperatur Snittet Fugløya Bjørnøya, som fanger opp alt atlanterhavsvann som går inn i Barentshavet i vest, viser at atlanterhavsvannet som strømmer inn i Barentshavet fra sør hadde temperaturer rundt 0,8 o C over langtids middelet i begynnelsen av 2014 (figur 9). Utover året minket temperatur avvikene noe, og på sensommeren og høsten var temperaturene i det innstrømmende vannet bare 0,3 o C over langtidsmiddelet. Målinger fra hele Barentshavet på sensommeren viser imidlertid at i den østlige delen av havområdet var det fremdeles varmt og temperaturer opp til 2 o C over langtidsmiddelet (figur 10). Is Isdekket i Barentshavet har stor sesongmessig variasjon (figur 11). Det er vanligvis mest is sent på vinteren (april) og minst is sent på sommeren (september). Det er imidlertid også store mellomårlige variasjoner (figur 9). Høy temperatur på det innstrømmende atlanterhavsvannet fører vanligvis til store, isfrie områder i Barentshavet, og i de siste 40 årene har det vært en generell nedadgående trend i isdekket, spesielt om vinteren. Vinteren 2014 hadde omtrent like mye is som året før (figur 9). Fra mai og resten av Figur 10. Temperaturavvik i meters dyp i august september 2014 i forhold til langtidsmiddelet ( ). Temperature anomalies in meters depth in August September 2014 (compared to the mean from ). året var det imidlertid til dels betydelig mer is enn i 2013 (figur 11), og både i august og september var det mer is i Barentshavet enn langtidsmiddelet. De store ismengdene på våren og sommeren var knyttet til mye nordavind. The Barents Sea The ocean temperature in the Barents Sea was in 2014 lower than the year before, but still above the long-term mean. The inflow was at the same level as in The sea ice conditions were exceptional with more ice than has been the usual in the last years from May to December. During summer there was even more ice than the long-term mean. Figur 11. Sesongvariasjon av isdekke i Barentshavet (10 60 o Ø, o N). Langtidsmiddelet (svart stiplet linje) og standardavvik (grått felt) gjelder for perioden Seasonal variations in ice cover in the Barents Sea (10 60 o E, o N). Long-term mean and standard deviation are calculated based on the period Foto: Kjartan Mæstad HAV HAVFORSKNINGSRAPPORTEN 93