Oseanografi og klima i Barentshavet

Transkript

1 Oseanografi og klima i Barentshavet Harald Loeng og Randi Ingvaldsen Barentshavet er et grunt og svært produktivt havområde med store naturlige variasjoner i temperatur og isdekke. Her møter kaldt, arktisk vann varmere og saltere atlantisk vann. På grunn av Golfstrømmen er den sørlige delen av Barentshavet isfri året rundt. Det fører også til et rikt biologisk liv, fra planteplankton og krill til torsk, sel, hval og sjøfugl. Barentshavet er et av grunnhavene som omgir Polhavet. Det er det desidert varmeste av grunnhavene fordi det strømmer store mengder varmt og salt atlanterhavsvann inn fra sørvest sammen med varmt og ferskere kystvann. De nordlige delene av Barentshavet består i stor grad av kalde vannmasser som kommer fra Karahavet og Polhavet, selv om det også kommer mindre mengder atlanterhavsvann inn fra nord. Overgangen mellom de varme og kalde vannmassene kalles Polarfronten, og der endrer temperatur og saltinnhold seg mye over korte avstander. Polarfronten kan opptre som en barriere for organismer med preferanse for de respektive vannmassene. Hovedtrekkene i strømsystemene er vist i figur 2. Klimaet i Barentshavet kan beskrives ved en rekke klimaparametre som luftog sjøtemperatur, nedbør, vind, bølger, strøm, varmeflukser og isdekke. Sjøtemperaturen og saltholdigheten er i stor grad avhengig av mengden atlanterhavsvann som strømmer inn, men lokale forhold som tilførsel av ferskvann og varmeutveksling med atmosfæren er også viktig. Lufttemperaturen er avhengig av solinnstråling, sjøtemperatur og isforhold, men også av fordelingen av storskala trykkmønstre i atmosfæren. Vannmasser og havstrømmer Det er tre hovedvannmasser i Barentshavet som er knyttet til spesifikke strømsystemer (se figur 2). Atlanterhavsvannet og kystvannet har høy temperatur (6 7 ºC) når de strømmer inn i Gjennom varmetap fra havflaten til atmosfæren og blanding med det kalde arktiske vannet i nord, avtar temperaturen dess lenger vannet kommer inn i På grunn av atlanterhavsvannet og kystvannet er den sørlige delen av Barentshavet relativt varmt (figur 3). I sørvest er det atlanterhavsvannet vannet alltid varmere enn 3 ºC, men ser man hele Barentshavet under ett kan atlantiske forhold defineres ved temperaturer over 2 ºC. Det arktiske vannet er alltid under 0 ºC. Polarfronten er mest markert i de øvre vannmasser, men er likevel i stor grad knyttet til bunntopografien. I den vestlige delen av Barentshavet går fronten i skråningen rundt Spitsbergenbanken og til Sentralbanken, og det oppstår bare mindre variasjoner fra denne beliggenheten. Lenger øst er fronten bredere og posisjonen mer variabel. Fordi atlanterhavsvannet og kystvannet bringer med seg næringssalter og dyreplankton fra Norskehavet, er området i og sør for Polarfronten vanligvis produktivt og inneholder mye næring. Dersom disse næringsstoffene i øvre del av vannsøylen synker ned, kan det bety mye for de organismene som lever der. Dessuten danner Polarfronten en grense for utbredelsesområdene for en del arter av både plankton og fisk. I et framtidig, 21

2 varmere klima er det uklart hva som vil skje med Polarfrontens posisjon. I vest kan det tenkes at topografiens rolle er så sterk at fronten opprettholder sin nåværende geografiske plassering. I øst vil trolig fronten skyves gradvis nordover, eventuelt forsvinne helt dersom mengden av atlanterhavsvann som strømmer inn opprettholdes samtidig med at temperaturen øker. Dersom fronten bryter sammen, må vi forvente et helt annet vannmasseregime i det nordlige På den annen side antyder enkelte modellkjøringer en framtidig reduksjon i mengden av atlanterhavsvann på ca. 25 % i løpet av århundret, og det kan i så fall bidra til at fronten ikke flytter seg nordover. Det er i det hele tatt stor usikkerhet knyttet til framtidige strømforhold på grunn av en mulig reduksjon i atlanterhavsstrømmen. Temperaturforholdene ved bunnen er ganske ulike dem høyere oppe i vannsøylen. Polarfronten er ikke veldefinert, og temperaturskillet går mer vest-øst enn nord-sør (figur 3). Atlantiske forhold (med temperaturer høyere enn 2 ºC) dominer helt i sør, mens arktiske forhold (med temperaturer lavere enn 0 ºC) dominerer mesteparten av det østlige Barentshavet bortsett fra helt i sørøst. I vestlige deler går det et belte nordover som har bunntemperaturer mellom 0 og 2 ºC. Strømmen i Barentshavet følger i stor grad topografien (figur 2). Den topografiske påvirkningen fører til at vannet strømmer langs skråningene heller enn på tvers av dem. Strømmene er sterkere over skråningene enn over de flatere partiene. Dessuten medfører denne effekten at strømmen generelt følger skråningene rundt de grunnere bankene i retning med klokken, og rundt de dypere bassengene i retning mot klokken. Dette gjelder for øvrig ikke bare for Barentshavet, men for hele den nordlige halvkule. Sjøtemperatur Den aller viktigste årsaken til klimavariasjonene er endringer i mengden atlanterhavsvann som strømmer inn i Barentshavet, og temperaturen i dette Figur 1: Kart over bunntopografien i 22

3 Kilde: Loeng og Sætre (2001). vannet. Sett i forhold til en middeltilstand kan vi si at temperaturene svinger mellom varme og kalde perioder. Figur 4 viser at det var kaldt i begynnelsen av det forrige århundre, men temperaturen steg etter hvert til et maksimum i 1937/38. Temperaturen holdt seg høy ut 1950-årene, men avtok deretter til et minimum i tidsrommet Mellom 1977 og 1997 var det tydelige avgrensede varme og kalde perioder som varte i 3 7 år. Etter dette har temperaturene vært høyere enn langtidsmiddelet, og spesielt i de siste fem årene har temperaturen vært jevnt høy. Generelt indikerer temperaturutviklingen en økning siden begynnelsen av 1980-årene. For temperaturforholdene ved bunnen har dette betydd at områdene dominert av atlantiske forhold har hatt en jevn, men relativt svak økning (figur 5). Områder dominert av arktiske temperaturer viser betydelig større variasjon. Mens det i den kalde perioden var arktiske forhold i nesten 2/3 av Barentshavet, var det omtrent ikke områder igjen med slike forhold i årene I 2005 og 2006 var det varmerekorder i Barentshavet, mens temperaturen siden 2007 har gått noe ned. Den forrige Øverst: Figur 2: Strømsystemene i Nederst: Figur 3: Middeltemperatur fra målinger i 50 meters dyp (a), og ved bunn (b). Figurene er basert på data fra perioden Bunnkonturer er også tegnet på kartene. 23

4 varmerekorden var fra Temperatur og mengde innstrømmende atlanterhavsvann varierer ikke nødvendigvis i takt. Mens temperaturen fortrinnsvis er bestemt av temperaturvariasjoner i Norskehavet, er mengden i stor grad avhengig av vindforholdene vest i Barentshavet, og denne varierer mye mer. Naturlige variasjoner og klimaendringer Det er to hovedkomponenter i de endringene som observeres i klimaet. Det er de menneskeskapte endringer som skyldes økt utslipp av klimagasser til atmosfæren. Dette bidraget til temperaturøkningen er svært lite per år, men fordi det alltid gir oppvarming og aldri avkjøling, blir det stort over lang tid. I tillegg er det de naturlige svingningene som alltid har vært der og vil være der. Den naturlige variabiliteten er vanskelig å forutsi, fordi vi kjenner en del, men ikke alle komponentene og mekanismene som styrer. Det vi imidlertid vet, er at de naturlige svingningene har ulik karakter, fra døgnvariasjoner via dekadiske og multidekadiske til minst års istidssykluser. Det som er av interesse i denne sammenheng er svingningene med perioder fra mellomårlig og opp til multidekader. Den best kjente er svingningen med periode på 18,6 år, som er knyttet til månens bane rundt jorden, og dens harmoniske svingning med perioder rundt 55 og 74 år. Disse periodene finnes i en rekke tidsserier som er beskrevet i litteraturen. En annen velkjent periode er solflekkperioden på 11 år, og denne er tydelig påvist i Barentshavet av russiske forskere. Det er også funnet en del perioder av varighet mellom 2,6 og 17,5 år i analyser av tidsserier fra Barentshavet og Norskehavet, uten at man kan forklare årsaken til de fleste av disse periodene. Nå kan imidlertid mange av de mellomårlige til dekadiske variasjonene knyttes til den Nord-Atlantiske Oscillasjonen (NAO). Dette er en indeks som beskriver forholdet mellom lavtrykk og høytrykk i Nord-Atlanteren. For eksempel vil en positiv NAO vanligvis føre til varme forhold i Barentshavet, men sammenhengen mellom temperaturforholdene i Barentshavet og NAO varierer dessverre med tiden slik at dette ikke er helt entydig. I Norskehavet fører en positiv NAO til en sterkere og mer landnær Atlanterhavsstrøm langs norskekysten. Nord-Atlanteren er en region med store multidekadiske svingninger, og observasjoner viser svinger på år. Paleodata støtter opp om den multidekadiske variasjonen i Atlanteren. Det er vist at langtidsvariasjoner i Barentshavet følger indeksen for den Atlantiske Multidekadiske Oscillasjonen (AMO). Selv om det er stor usikkerhet om mekanismene bak disse multi- Figur 4: Temperaturutviklingen i Atlanterhavsvannet i det russiske Kola-snittet som ligger sentralt i Den venstre del av kurven (fram til 2010) viser årlige observasjoner, mens den grønne kurven viser dataene glattet over 30 år. Den røde kurven viser trenden i samme periode. Den høyre del av figuren ( ) er mulig utvikling i framtiden. Den røde kurven er basert på modellkjøringer, mens de to grønne kurvene antyder hvordan naturlige langtidssvigninger og år til år variasjoner kan påvirke utviklingen. 24

5 dekadiske svingingene, er det akseptert at den meridionale (nord-sør) sirkulasjonen (MOC) er en viktig komponent. Noen modeller viser en svekket MOC de neste dekadene med en netto avkjøling i Nord-Atlanteren. En slik avkjøling vil forplante seg videre til Klimamodeller gir et mål på hvor stor menneskeskapt oppvarming vi kan forvente å få under gitte utslippsscenarier av CO 2 til atmosfæren. En slik prognose viser ofte en jevn stigning i temperaturen med angitt usikkerhet. De naturlige variasjonene vil altså addere seg oppå disse trendene, og på kort sikt er bidraget fra de naturlige svigningene mye større enn det menneskeskapte signalet. Med bakgrunn i naturlige klimasykluser og modellkjøringer er det forventet at de naturlige temperaturendringene vil vise en avtagende tendens de nærmeste årene. Dette vil i den perioden motvirke det menneskeskapte klimasignalet slik at vi kan vente mindre utslag i klimaendringene i Barentshavet i denne perioden. Når de naturlige svingningene viser en oppadgående trend igjen, sannsynligvis en gang etter 2030, vil vi derimot få en raskere temperaturøkning fordi både naturlig og menneskeskapt temperaturendring virker sammen. Effekter på livet i havet De årlige og dekadiske svingningene har en vesentlig større variasjon enn de multidekadiske. Dette er illustrert i figur 4. På grunn av varierende styrke og varighet på disse svingningene vil de også ha forskjellig effekt på økosystemet. Årlige til dekadiske svingninger i temperaturen har effekt på den lokal produksjonen i de lavere trofiske nivåer, og til dels sterke virkninger på bestandsnivå. I havet påvirkes for eksempel rekruttering av fisk og årsklassenes styrke, men de mer kortperiodiske svingningene har en begrenset virkning på økosystemet som en helhet. De multidekadiske svingningene og menneskeskapte endringene i klimaet kan føre til habitatendringer og endringer i produksjon på høyere trofiske nivå, og dermed kan ha store virkninger på økosystemene og effekt på fiskeriene. Dette er beskrevet i en annen artikkel i dette heftet. Figur 5: Utbredelse av Barentshavets bunnvann i perioden Forfatterne: Harald Loeng er forskningsleder ved Havforskningsinstituttet med ansvar for forskningsprogrammet Klimafisk. Han er oseanograf av utdanning, men mye av hans forskning er rettet mot hvordan variasjoner i klima virker inn på det marine økosystemet. E-post: harald.loeng@imr.no Randi Ingvaldsen er forsker ved Havforskningsinstituttet med ansvar for overvåking av havklima i Hun er oseanograf av utdanning, og mye av hennes forskning er rettet mot hva som forårsaker klimavariasjoner i våre havområder og hvordan disse variasjonene virker inn på det marine økosystemet. E-post: randi.ingvaldsen@imr.no 25