Sirkulasjon, vannmasser og klima i Nordsjøen, Norskehavet og Barentshavet

Abiotiske faktorer Foto: Øystein Paulsen Sirkulasjon, vannmasser og klima i Nordsjøen, Norskehavet og Barentshavet Både temperaturforholdene i Nordsjøen og Skagerrak og innstrømmingen av atlanterhavsvann var nær normalen i 2015, med unntak av høye verdier på slutten av året. Spesielt november og desember var varme, men uten at varmeinnholdet i Nordsjøen endret seg gjennom året. I Norskehavet har varmeinnholdet i atlanterhavsvannet vært over langtidsmiddelet siden 2000, og det innstrømmende atlanterhavsvannet er fortsatt litt varmere enn normalt. Havtemperaturen i Barentshavet var omkring 0,9 C over langtidsmiddelet i 2015. Sett under ett var innstrømmingen omtrent som tidligere år og havtemperaturene litt høyere. Det var mindre is enn langtidsmiddelet gjennom hele året, og betydelig mindre sommeren 2015 enn sommeren 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 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 1900 1930 og 1960 1990 var kalde perioder, mens 1930 1960 og fra 1990 til nåtid var varme perioder. Siden 2000 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 denne perioden. Figur 1. Temperatur i atlanterhavsvannet mellom Færøyene og Shetland (rød kurve), i Gimsøysnittet (svart kurve), og i Kolasnittet (blå kurve). Langtidsmidlene, beregnet fra 1981 2010, 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 (1981 2010) is 9.7, 6.9 and 4.2 degrees C respectively. (Courtesy of the FRS Marine Laboratory, Aberdeen and PINRO, Murmansk.) 84 HAVFORSKNINGSRAPPORTEN HAV

Nordsjøen og Skagerrak I hele 2015 har både overflatevannet i Nordsjøen og Skagerrak samt dypvannet i Skagerrak vært noe varmere enn i perioden 1981 2010, og spesielt i november og desember ble det registrert unormalt høye temperaturer. Innstrømmingen av atlanterhavsvann til Nordsjøen var nær det normale hele første halvår, mens relativt lave transporter tidlig på høsten ble etterfulgt av vesentlig høyere verdier på slutten av året. I 2015 var både varme tapet om vinteren og oppvarmingen om sommeren nær det normale, og varme innholdet gjennom året forble tilnærmet konstant. JON ALBRETSEN jon.albretsen@imr.no, MORTEN D. SKOGEN og SOLFRID S. HJØLLO Sjøtemperaturene i overflaten i Skagerrak og Nordsjøen har lagt over langtidsmiddelet (1970 1990) gjennom hele 2015, med unntak av juni og juli som var relativt kalde måneder. Spesielt slutten av året (november og desember) var varm, men også starten av året (januar og februar) hadde overflatetemperaturer over normalen, og etterfulgte dermed den varme avslutningen på 2014. De største varmeanomaliene ble registrert øst i Nordsjøen og Skagerrak, og i desember 2015 lå temperaturen opptil 3 o C over normalen (kilde: BSH, Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie). Dypvannet i Skagerrak (100 200 meter) er stort sett karakterisert av atlantiske vannmasser. Temperaturen i atlanterhavsvannet utenfor Torungen (Arendal) hadde nær normale (relativt til perioden 1981 2010) verdier i hele 2015, med unntak av årets to siste måneder som var spesielt varme. Kun fire ganger tidligere (etter 1952) er det registrert varmere vann enn det målingen viste i november 2015 på 150 meters dyp utenfor Torungen. Saltholdigheten i atlanterhavsvannet hadde nær normale verdier i 2015, med unntak av årets tre første måneder og de to siste, der det ble registrert relativt lave verdier (figur 2). Norskerenna i Skagerrak strekker seg langs hele Sørvest- Norge og inn mot Oslofjorden. Den er over 700 meter dyp utenfor Arendal og har en terskel på ca. 270 meter utenfor Stavanger. Av den grunn kan bunnvannet i Skagerrak betraktes på samme måte som i en fjord, der man har stagnerende Figur 2. Temperatur og saltholdighet på 150 meters dyp basert på målinger i 2015 ca. 10 km utenfor Torungen fyr ved Arendal. Langtidsmiddelet (tynn linje) og standardavvik (prikkete linjer) gjelder for perioden 1981 2010. Temperature and salinity at 150 m depth based on observations in 2015 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 1981 and 2010. HAV HAVFORSKNINGSRAPPORTEN 85

Figur 3. Temperatur og oksygen på 600 meters dyp i Skagerrakbassenget for årene 1952 2015. Temperature and oxygen at 600 m depth in the Skagerrak basin from 1952 to 2015. Figur 4. Modellert avvik i transporten inn i Nordsjøen gjennom snittet Orknøyene Utsira mellom 1985 og 2015. Transporten er gitt i Sverdrup (1Sv=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 2015. The three months (blue line) and 12 months (red line) running averages are displayed. Figur 5. a) Modellert varmeinnhold i Nordsjøen for perioden 1985 2015. Månedsverdier og årlige verdier er vist hhv. med tynn og tykk linje. b) Varmeøkning (heltrukken) 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 1985 2015. 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 heat gain during summer is larger than the heat loss the winter before. vannmasser under terskelnivå og mer eller mindre jevnlig utskiftning av tyngre vann. Utskiftningen i Skagerrak skjer med ett eller flere (opptil 4 5) års mellomrom og normalt i mars april. Etter 1990 er det registrert 14 utskiftninger, den siste i mars/april 2013 (figur 3). Disse er enten kjennetegnet ved at tyngre atlanterhavsvann dukker ned etter å ha passert terskelen til Norskerenna vest for Stavanger eller ved at avkjølingen i Nordsjøen er så sterk gjennom vinteren at kaldt vann synker ned i Skagerrakbassenget. Den sistnevnte mekanismen har vært mindre vanlig de siste 30 årene, selv om målingene indikerer avkjøling av bunnvannet i Skagerrak etter vintrene 1996 og 2010. Det siste året er det ikke registrert utskiftning av bunnvann, men forholdene ligger til rette for at dette vil skje i løpet av våren 2016. 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 i 2015 lå omtrent på langtidsgjennomsnittet (1985 2015) det første halvåret, var spesielt lav i tredje kvartal, før siste kvartal viste relativt høy innstrømming. Totalt sett for hele 2015 er atlanterhavsinnstrømmingen nordfra inn i Nordsjøen (og Skagerrak) beregnet til å ligge rett over langtidsgjennomsnittet (figur 4). Også gjennom Den engelske kanal var transportene inn i Nordsjøen nær det normale i 2015, med de høyeste verdiene på slutten av året. Av det modellerte varmeinnholdet for hele Nordsjøen for perioden 1985 2015 vises både sesongvariasjoner (økt varmeinnhold om sommeren samt tap av varme og derfor varmeinnholdsminimum om vinteren) samt de langperiodiske svingningene. Oppvarmingen (varmeøkningen) av hele Nordsjøen sommeren og høsten i 2015 veide så å si opp for avkjølingen (varmetapet) vinteren før, hvilket betyr at Nordsjøen ikke ble tilført noe ekstra varme sist år. Både vinteravkjølingen og sommeroppvarmingen hadde nær normale verdier. Ettersom varmeinnholdet forble tilnærmet konstant (svakt negativt) gjennom 2015, endret ikke det akkumulerte varmeoverskuddet seg noe vesentlig (figur 5). The North Sea and Skagerrak During 2015, normal temperatures and normal inflow of Atlantic water into the North Sea were registered, except for increased temperature and inflow in November and December. The heat content in the North Sea remained stable in 2015 as the summer heating compensated the winter cooling. 86 HAVFORSKNINGSRAPPORTEN HAV

Norskehavet Temperaturen av det innstrømmende atlanterhavsvannet langs kontinentalskråningen har de siste tre årene vært nær eller noe over langtidsmiddelet. I sørlige Norskehavet var temperaturen i 2015 betydelig under normalen, opptil 1 2 C under normalen. Varmeinnholdet av atlantisk vann i Norskehavet har siden 2000 vært over langtidsmiddelet. 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 en 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 to år med 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 frem til 2014, med unntak av 2009 og rundt 2010 2011 hvor de var henholdsvis litt under og over langtidsmiddelet. I løpet av 2014 sank innstrømmingen, og både for 2014 og 2015 var innstrømningen ca. 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. 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 årsmidlene for de siste tre årene var nær, men fortsatt noe over langtidsmiddelet. De høye temperaturverdiene som har vært observert på 2000-tallet skyldes hovedsakelig varmere og saltere vann som har strømmet fra Nord-Atlanteren og inn i Norskehavet. Målinger fra Norskehavet våren 2015 viser hvordan temperaturen i de øvre 50 200 meterne varierer i De nordiske hav; den avtar nordover som følge av avkjøling til atmosfæren og innblanding av kaldere vann underveis, og vestover mot arktiske vannmasser (figur 7). I 2015 var temperaturen i dette dypet betydelig lavere enn normalt i det sørlige Norskehavet (1 2 C under det normale i mange områder; figur 7). Dette skyldes en negativ temperaturanomali i Nord-Atlanteren, observert våren 2015, som Figur 6. Øverst: Avvik i transporten av atlanterhavsvann som strømmer gjennom Svinøysnittet ved Eggakanten i Sverdrup (1 Sv = 1 million m 3 s -1 ). 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 50 200 meters dyp for mai 2015. Avviket er i forhold til gjennomsnittet for perioden 1995 2015. Konturintervall er henholdsvis 1 C og 0,5 C. The distribution of temperature and temperature anomaly, averaged between 50 200 meters depth, in May 2015. The anomaly is relative to the long term mean (1995 2015). HAV HAVFORSKNINGSRAPPORTEN 87

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 1951vært preget av varme og kalde perioder. Perioden 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 1990. Siden 2000 har varmeinnholdet vært høyere enn langtidsmiddelet, der 2003 har den høyeste verdien i tidsserien. I 2015 var varmeinnholdet også relativt høyt, den femte høyeste verdien i hele tidsserien. Figur 8. Varmeinnholdet i Norskehavet for våren 1951 2015 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 1951 2015. forflyttet seg nordøstover inn i Norskehavet. I det sentrale og nordlige Norskehavet var derimot temperaturen høyere enn langtidsmiddelet (~ 0,5 C over middelet). The Norwegian Sea The temperatures in the Atlantic water along the Norwegian continental shelf have since 2013 been close to or slightly above normal. In the southern Norwegian Sea, the temperatures were considerable lower than normal, as low as one two degrees Celcius below 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 omkring 0,9 o C over langtidsmiddelet i 2015. Sett under ett var innstrømmingen omtrent som tidligere år og havtemperaturene litt høyere. Det var mindre is enn langtidsmiddelet gjennom hele året, og betydelig mindre is sommeren 2015 enn sommeren før. 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 1). 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 Figur 9. ØVERST TIL VENSTRE: Avvik i transporten av atlanterhavsvann som strømmer inn i Barentshavet målt i området mellom norske kysten og Bjørnøya (Fugløya Bjørnøya-snittet). Avviket er målt i forhold til middelet over perioden 1997 2015 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. NEDERST TIL VENSTRE: Temperaturavvik i kjernen av atlanterhavsvannet i forhold til langtidsmiddelet (1977 2006). Verdiene er avvik fra langtidsmiddelet mellom 50 og 200 meters dyp og tilsvarer målte verdier (blå linje) og 1 års glidende middel (rød linje). ØVERST OG NEDERST TIL HØYRE: Isdekket areal i Barentshavet ved maksimum (april) og minimum (september) isutbredelse. Beregningen er foretatt for området 10 60 Ø, 72-82 N. UPPER LEFT 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. LOWER LEFT PANEL: Temperature anomalies in the Atlantic Water in the 50-200 m layer. The lines show measured values (blue) and 1 year (red) moving average. UPPER AND LOWER RIGHT PANELS: Ice area in the Barents Sea (10 60 E, 72-82 N) at maximum (April) and minimum (September) ice coverage. 88 HAVFORSKNINGSRAPPORTEN HAV

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 2002 enn i årene 2003 2006 (figur 9). 2006 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. 2014 begynte med svært lav innstrømming, men den tok seg noe opp sent på vinteren/tidlig på våren. Sommeren og høsten hadde imidlertid lav innstrømming. Vinteren 2014 2015 var det en økning, og våren 2015 lå innstrømmingen vel 1,5 Sv over langtidsmiddelet. Måleserien har foreløpig bare data tilgjengelig frem til våren 2015, så det er ikke kjent hvordan innstrømmingen har vært resten av 2015. 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 på rundt 0,9 o C over langtidsmiddelet i begynnelsen av 2015 (figur 9). De høye temperaturene holdt seg relativt jevnt utover året, og på sensommeren og høsten var temperaturene i det innstrømmende vannet 0,8 o C over langtidsmiddelet. Målinger fra hele Barentshavet sensommeren 2015 viser tilsvarende temperaturavvik i hele havområdet, bortsett fra i den østlige delen hvor det var enda varmere 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 (i april) og minst is sent på sommeren (i 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 de siste 40 årene har det vært en generell nedadgående trend i isdekket, spesielt om vinteren. I 2015 var det lite is sett i forhold til langtidsmiddelet både om vinteren og om sommeren. De første månedene var det litt mer is enn på tilsvarende tidspunkt i 2014 (figur 9), men i resten av 2015 var det mindre eller omtrent like mye is som året før (figur 9). Spesielt i august og september var det mye mindre is enn i 2014 (figur 11), men det var fordi det var svært mye is på sensommeren 2014. Figur 10. Temperaturavvik i 50 200 meters dyp i august september 2015 i forhold til langtidsmiddelet (1977 2006). Temperature anomalies in 50 200 meters depth in August September 2015 (compared to the mean from 1977 2006). Figur 11. Sesongvariasjon av isdekke i Barentshavet (10 60 Ø, 72-82 N). Langtidsmiddelet (svart stiplet linje) og standardavvik (grått felt) gjelder for perioden 1979 2006. Seasonal variations in ice cover in the Barents Sea (10 60 E, 72-82 N). Long-term mean and standard deviation are calculated based on the period 1979 2006. The Barents Sea The Barents Sea temperatures were about 0.9 o C above the long-term mean in 2015. As a whole, the year of 2015 was characterized by an inflow as the preceding years, and slightly higher temperatures. Through the entire year there was less ice than the long-term mean, with substantial less ice during summer 2015 compared to the year before. Foto: Kjartan Mæstad HAV HAVFORSKNINGSRAPPORTEN 89