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 Første halvdel av 23 var det kaldt i Nordsjøen og Skagerrak, og innstrømmingen av atlanterhavsvann var lav. Forholdene normaliserte seg siste del av året. I Norskehavet var temperaturen og transporten av det innstrømmende atlanterhavsvannet i 23 omtrent som normalt. Hele Barentshavet var varmere enn normalt, men hadde lavere temperaturer enn året før. 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 ). Fra sør til nord har den 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 og var kalde perioder, mens det har vært varmt mellom 93 og 96 og fra 99 og frem til i dag. Siden 2 har det vært bemerkelsesverdig varmt både i Norskehavet og Barentshavet, og de varmeste årene som noensinne er observert i Norskehavet og Barentshavet har vært i løpet av denne perioden. Temperatur ( C) 4,6 Kola 4,2 T=4.2 C 3,8 3,4 7,3 Gimsøy 6,9 T=6.9 C 6,5 6,,2 Færøyene Shetland 9,8 T=9.7 C 9, Figur. Temperatur i atlanterhavsvannet mellom Færøyene og Shetland (rød kurve), i Gimsøysnittet (svart kurve), og i Kolasnittet (blå kurve). Langtidsmidlene, beregnet fra 98 2, 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 (98 2) is 9.7, 6.9 and 4.2 degrees C respectively. (Courtesy of the FRS Marine Laboratory, Aberdeen and PINRO, Murmansk.) 98 havforskningsrapporten HAV

2 Nordsjøen og Skagerrak Vinteren 23 var relativt kald i Nordsjøen og Skagerrak, og innstrømmingen av atlanterhavsvann var lav. Til tross for de lave temperaturene nær overflaten, var dypvannet i Skagerrak relativt varmt og saltholdig første halvår; på samme måte som i hele 22. Fra sommeren 23 og ut året hadde Nordsjøen og Skagerrak relativt høye temperaturer nær overflaten. Siste halvår økte også innstrømmingen av atlanterhavsvann til Nordsjøen, mens dypvannet i Skagerrak fikk redusert temperatur og saltholdighet til nær normale verdier. Varmetapet i Nordsjøen og Skagerrak var relativt stort første halvår i 23, og varmeinnholdet ble noe redusert for året sett under ett. JON ALBRETSEN jon.albretsen@imr.no, SOLFRID S. HJØLLO og MORTEN D. SKOGEN Figur 2. Temperatur og saltholdighet på 5 meters dyp basert på målinger i 23 ca. km utenfor Torungen fyr ved Arendal. Langtidsmiddelet (tynn linje) og standardavvik (prikkete linjer) gjelder for perioden Temperature and salinity at 5 m depth based on observations in 23 sampled approx. km off Torungen lighthouse near Arendal. The long period mean (thin solid line) and the standard deviation (dotted lines) is based on measurements sampled between 96 and 99. Sjøtemperaturene i overflaten i Skagerrak lå 2 grader under langtidsmiddelet (97 99) gjennom vinteren 23, mens Nordsjøen hadde temperaturer rundt normalen både i januar og februar. Perioden mars til juni var kald både i Skagerrak og Nordsjøen med temperaturer 2 grader under langtidsmiddelet. Spesielt sørlige Nordsjøen var kald til og med juni. Fra juli og ut året lå derimot sjøtemperaturene i både Nordsjøen og Skagerrak til 2 grader over normalen. Både temperatur og saltholdighet i de atlantiske vannmassene i dypvannet ( 2 meter) i Skagerrak utenfor Flødevigen lå over normalen helt frem til og med mai 23, på samme måte som i hele 22. Spesielt i mars og april hadde de atlantiske vannmassene i Skagerrak høye verdier. Fra juni 23 og ut året var derimot både temperatur og saltholdighet nær de normale verdiene med unntak av en økning i saltholdighet i september og oktober (figur 2). Etter bunnvannsutskiftning i Skagerrak våren 2 med kaldt nordsjøvann og våren 2 med varmere atlanterhavsvann, skjedde det en ny utskiftning i mars/april 23, også denne gangen med innstrømmende atlanterhavsvann. Det nye bunnvannet førte med seg oksygenrike vannmasser og en liten økning i saltholdighet, og i tillegg ble det observert et fall i temperaturen i Skagerrakbassenget på rundt én grad (figur 3). Havsirkulasjonsmodellen NORWECOM er brukt for å beregne transport av atlanterhavsvann gjennom et tverr- Figur 3. Temperatur og oksygen på 6 meters dyp i Skagerrakbassenget for årene Temperature and oxygen at 6 meters depth in the Skagerrak basin from 952 to 23. HAV havforskningsrapporten 99

3 snitt mellom Utsira og Orknøyene samt varmeinnholdet i Nordsjøen. Modellberegningene viser at atlanterhavsinnstrømmingen til Nordsjøen var relativt lav i 23; spesielt i første halvår. 2 er det eneste året etter 985 som har hatt lavere innstrømming i løpet av første halvår. Resten av 23 var innstrømmingen noe over langtidsmiddelet med de største transportene mot slutten av året. Gjennom Den engelske kanalen var transportene lave hele året (figur 4). Det modellerte varmeinnholdet for hele Nordsjøen og Skagerrak for perioden viser både sesongva- riasjoner (økt varmeinnhold om sommeren samt tap av varme og derfor varmeinnholdsminimum om vinteren) og langperiodiske svingninger. I 23 var vinteravkjølingen totalt sett blant de største siden 985. Til sammenlikning var varmetapet større enn vinteren 2, og det er kun vintrene 986 og 996 som hadde større varmetap. Oppvarmingen gjennom sommeren og høsten 23 kompenserte noe for den kraftige avkjølingen, men året sett under ett ga et lite varmetap for Nordsjøen og Skagerrak (figur 5). 2 x 4 a) Heat content 2 8 [J] 6 b) Heat gain( ) and loss( ) 4 2 c) Excess heat Figur 4. Modellert avvik i transporten inn i Nordsjøen gjennom snittet Orknøyene Utsira mellom 985 og 23. Transporten er gitt i Sverdrup (Sv = million m 3 /s). Tre måneders (blå linje) og 2 måneders (rød linje) glidende middel er vist. Modelled transport anomaly through the section Orkney-Utsira between 985 and 23. The three months (blue line) and 2 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 (heltrukken) og -tap (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 The North Sea and Skagerrak surface waters were relatively cold during the winter 23, and the inflow of Atlantic water between the Orkneys and Norway was low. Although the near surface temperatures were low, the Skagerrak deep water was relatively warm and saline during the first half of 23; similar to the entire 22. During summer and autumn the surface temperatures in the North Sea and Skagerrak were relatively high along with an increased inflow of Atlantic water. The heat content for the entire North Sea and Skagerrak was considerably reduced during winter and spring leading to an overall loss of heat for 23. havforskningsrapporten HAV

4 Norskehavet Det innstrømmende atlanterhavsvannet langs kontinentalskråningen var i 23 fortsatt noe varmere enn normalt i sør, mens lenger nord var temperaturen i vannet som normalt. I sørlige Norskehavet, nordøst for Færøyene og Island, var temperaturen betydelig over normalen opptil grad over. Innstrømmingen av atlanterhavsvannet var svakere enn normalt vinteren og våren 23, men sterkere enn normalt resten av året. Det gjorde at årsmiddelet ble det samme som langtidsmiddelet. KJELL ARNE MORK kjell.arne.mork@imr.no 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 én 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 25 og 26, der vinteren 26 var det høyeste som er observert siden disse målingene startet i 995, sank innstrømmingen. Siden 27 har årsmiddelet vært nær langtidsmiddelet med unntak av 29 og rundt 2 2, hvor det lå henholdsvis litt under og litt over. Vinteren og våren 23 var innstrømmingen svakere enn normalt,,5 Sv under normalen, antakelig som et resultat av svakere sørvestlige vinder enn normalt på denne årstiden. Resten av året var innstrømmingen derimot litt sterkere enn normalt, slik at snittet for perioden januar oktober 23, som er slutten på tidsserien, var lik langtidsgjennomsnittet. Temperatur I samme område 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 99-tallet har atlanterhavsvannet i Svinøysnittet blitt varmere. 27 var det varmeste året noensinne siden målingene startet i 977 (figur 6). Da var årsmiddelet for temperaturen,8 ºC over langtidsmiddelet. Siden 2 har årsmidlene vært over langtidsmiddelet, men det har vært flere svingninger med 2 5 års varighet. Temperaturen var,4 ºC over langtidsmiddelet i 2, men sank ytterligere de neste to årene og har så vidt vært over langtidsmiddelet i 22 og 23. De høye temperaturverdiene som har vært observert på 2-tallet skyldes hovedsakelig varmere og saltere innstrømmende vann fra Nord-Atlanteren inn i Norskehavet. På Svinøysnittet var temperaturen nær eller over normalen gjennom hele 23 (figur 7). Sammenlignet med året før var temperaturen lavere på våren, men høyere senere i året. I gjennomsnitt var temperaturen for 23 på Svinøysnittet Figur 6. Øverst: Avvik i transporten av atlanterhavsvann som strømmer gjennom Svinøy snittet ved Eggakanten i Sverdrup ( Sv = 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 5 og 2 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 ( Sv = million m 3 /s). 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 5 and 2 m, 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 HAV havforskningsrapporten

5 ,2 o C over normalen, som var tilsvarende som året før. I andre snitt lenger nord langs kontinentskråningen var temperaturen i det innstrømmende atlanterhavsvannet lavere og høyere enn normalen for henholdsvis vår og sommer 23. Temperaturen der var også betydelig lavere i 23 sammenlignet med 22. Saltholdigheten i de faste snittene var i 23 lavere enn i 22, men fortsatt noe høyere enn normalen. Målinger fra Norskehavet våren 23 viser at temperaturen i de øvre 5 til 2 meter var over og under normalen i forskjellige områder (figur 8). De største positive avvikene var i sørlige Norskehavet med opptil grad over langtidsmiddelet nordøst for Færøyene og Island. Disse områdene er påvirket av transport av arktisk vann fra vest med Den østislandske strømmen, og store årlige temperaturvariasjoner blir observert her. For eksempel ble det i fjor i samme område, nordøst for Færøyene, observert temperaturer mer enn 2 grader under langtidsmiddelet. Temperatur ( o C) Svinøy 6.5 Jan Apr Jul Okt std middel Figur 7. Temperaturutviklingen i kjernen av atlanterhavsvannet for Svinøysnittet i 23 og 22. Verdiene er et gjennomsnitt for temperaturene mellom 5 og 2 meters dyp. Langtidsmiddelet (sort stiplet linje) og standardavvik (grønt felt) gjelder for perioden Temperature, averaged between 5 and 2 meters, in the core of the Atlantic water in the transect Svinøy NW during 23 and o N.75.5 Figur 8. Temperaturavvik, midlet over 5 2 meters dyp, for mai 23 i forhold til gjennomsnittet for perioden Konturintervall er,25 C. The distribution of temperature anomaly, averaged between 5 2 m depth, in May 23 compared to the long term mean (995 23). 7 o N o N o N 2 o W o W o o E The Norwegian Sea The temperatures in the Atlantic water along the Norwegian continental shelf were in 23 about normal. In the southern Norwegian Sea, Northeast of the Faroese and Iceland, the temperatures were considerable higher than normal, as high as one degree Celcius above the long-term mean. The volume transport of Atlantic water to the Norwegian Sea was in 23 equal to the long-term mean. 2 havforskningsrapporten HAV

6 Barentshavet Havtemperaturen i Barentshavet var lavere, men fremdeles over langtidsmiddelet i 23. Sett under ett var innstrømmingen noe høyere, havtemperaturene lavere og isdekket om vinteren litt større i 23 enn i 22. I det østlige Barentshavet er det fremdeles betydelig varmere enn langtidsgjennomsnittet. RANDI INGVALDSEN randi.ingvaldsen@imr.no 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 minimumet 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 22 enn i årene (figur 9 a). 26 var et ekstremår hvor mengden atlanterhavsvann som strømmet inn var på sitt høyeste (vinteren 26), men også svært lav (høsten 26). Etter dette har innstrømmingen vært forholdsvis lav. Høsten 2 og vinteren 22 var innstrømmingen spesielt lav, men økte frem mot våren 23. Måleserien har foreløpig bare data tilgjengelig frem til våren 23, så det er ikke kjent hvordan innstrømmingen har vært høsten 23. Temperatur Snittene Fugløya Bjørnøya og Vardø Nord, som fanger opp alt atlanterhavsvann som går inn i Barentshavet i vest, viser at atlanterhavsvannet som strømmer inn i Barentshavet fra sør hadde temperaturer på,3,7 o C over langtidsmiddelet i 23 (figur 9 b). Dette er lavere enn det som er blitt observert de siste to, tre årene. Målinger fra sensommeren i hele Barentshavet viste rekordhøye temperaturer i overflaten i 23, spesielt i østlige deler av havet. Dette hadde sammenheng med særdeles høye lufttemperaturer i området sommeren 23. Lenger nede i dypet var temperaturene mer normale, og i 5 2 meters dyp var det mellom og,5 o C varmere enn langtidsmiddelet i hele den vestlige delen av havet (figur ). Dette er lavere enn det som har vært observert i de siste årene. I det østlige Barentshavet var temperaturene opptil 2 o C over langtidsmiddelet. Is Isdekket i Barentshavet har stor sesongmessig variasjon. Det er vanligvis mest is sent på vinteren (i april) og minst is sent på sommeren (i september). Det er imidlertid også store mellomårlige variasjoner og langtidstrender i isdekket. Høy temperatur på det innstrømmende atlanterhavsvannet fører vanligvis til store, isfrie områder i Barentshavet, og i de siste 4 årene har det vært en generell nedadgående trend i isdekket, spesielt om vinteren (figur ). Vinteren 23 hadde litt mer is enn året før, sannsynligvis på grunn av de litt lavere temperturene. Sensommeren 23 var omtrent hele Barentshavet isfritt slik det også var i 2 og 22. The Barents Sea The ocean temperatures in the Barents Sea were lower, but still above the long term mean in 23. Highest temperatures were observed in the eastern Barents Sea. Over the year the inflow was somewhat higher, the temperatures lower and the ice cover was slightly larger during winter; compared to 22. Volumfluksavvik (Sv) 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 ( Sv = million m 3 /s). 3 måneders (blå linje) og års (rød linje) glidende middel er vist. Nederst: Temperaturavvik i kjernen av atlanterhavsvannet i forhold til langtidsmiddelet (977 26). Verdiene er avvik fra langtidsmiddelet mellom 5 og 2 m dyp og tilsvarer målte verdier (blå linje) og års glidende middel (rød linje). 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 year (red) moving average. Lower panel: Temperature anomalies in the Atlantic Water in the 5-2 m layer. The lines show measured values (blue) and year (red) moving average. Figur. Temperaturavvik i 5 2 m dyp i august september 23 i forhold til langtidsmiddelet (977 26). Temperature anomalies in 5 2 m depth in August September 23 (compared to the mean from ). Figur. Isdekket areal i Barentshavet ved maksimum (april) og minimum (september) isutbredelse. Beregningen er foretatt for området 6 o Ø, o N. Den tykke blå linjen viser lineær trend. Ice area in the Barents Sea ( 6 o E, o N) at maximum (April) and minimum (September) ice coverage. The thick blue line shows the linear trend Isdekket areal ( km ) o W 75 o N 7 o N o o E April 8 o N September 2 o E 3 o E 4 o E Temperaturavvik ( o C ) 5 o E 8 o E 7 o E 6 o E HAV havforskningsrapporten 3