Norge har mistet 11 kvadratkilometer isbre årlig

For første gang er det gjort en samlet kartlegging av endringene i breareal og brelengde i hele landet.

Tallene er utarbeidet som en del av doktorgradsavhandlingen til Solveig Havstad Winsvold ved Institutt for geofag. Hun har tatt for seg kart fra perioden 1947-1985 og sammenlignet dem med nyere satellittbilder fra perioden 1999-2006.

– De fleste norske isbreer minker betraktelig i størrelse, noe som er et tydelig tegn på at klimaet blir varmere. Å kartlegge breer og måle endringer er viktig fordi det er en indikator på hvordan klimaet endrer seg – og også for å finne ut hvor mye havnivået vil stige, sier Winsvold, som til daglig arbeider som breanalytiker i Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE).

Tett på alle norske breer

I arbeidet med å studere breendringer og sesongvariasjoner har hun tatt i bruk informasjon fra den nye satellitten Sentinel-2, som er en del av Copernicus-programmet til ESA, European Space Agency, der også Norge deltar. Disse nye satellittbildene har resultert i et nytt samarbeidsprosjekt som heter Copernicus bretjeneste, hvor alle breer i fastlands-Norge og på Svalbard skal kartlegges nærmere.

Engabreen, en utløper fra Svartisen, i 1911 (t.v.) og 2011. På de 100 årene har breeen smeltet tilbake mer enn 2,3 kilometer – og Engabrevatnet er dannet. Foto: John Bernhard Rekstad og Hallgeir Elvehøy/NVE

Med nye metoder, som blant annet kombinerer bilder fra de optiske sensorene på Sentinel-2 med radarbilder fra Sentinel-1, har Winsvold kartlagt isbreer med et detaljnivå som var utenkelig for kort tid siden. Det er nettopp dette doktorgradsarbeidet hennes handler om; nye metoder for å kartlegge isbreer ved hjelp av satellittsensorer.

Simulerte bedre arbeidsvilkår

– Vi får nå mye mer informasjon fra satellittene enn tidligere. Vi har høy temporal oppløsning, altså hyppige bilder i tid, som gir oss tilgang til tidsserier som var utenkelige tidligere. Det samme gjelder den romlige oppløsningen, som gjør at vi ser mer detaljer enn tidligere. Hele tiden kommer det nye data vi kan benytte oss av. Det gjør at vi kan bruke satellittbildene på nye måter og til nye formål, sier Winsvold.

Som ”superbruker” av Sentinel-2 ble hun invitert til et ekspertmøte hos ESA i Frascati i Italia sammen med hovedveileder Andreas Kääb. Oppholdet hos ESA ble en øyenåpner:

– Da jeg startet doktorgradsarbeidet, brukte jeg bilder fra satellitter med lavere temporal oppløsning, og jeg fant en måte å simulere høyere oppløsning på for å kunne teste metoder, sier hun.

- Det var først da jeg ble involvert av ESA og fikk se bildene at jeg fullt ut forsto hvilken nytteverdi den enorme informasjonsmengden vil få i fremtiden, forteller breanalytiker Solveig H. Winsvold. Foto: Dag Inge danielsen/UiO

– Jeg visste hele tiden at det ville åpne seg nye muligheter med de nye optiske sensorene som ville komme på Sentinel-2. Men det var først da jeg ble involvert av ESA og fikk se bildene, at jeg fullt ut forsto hvilken nytteverdi den enorme informasjonsmengden vil få i fremtiden. Siden er jeg blitt mer og mer overbevist om at teknologien vil bli nyttig på mange områder – også utenfor det jeg selv forsker på og jobber med. Mange ser på dette som et paradigmeskifte.

Les også: Radarsatellitter ser flommen fra orkanen Harvey gjennom skyene

Fra Aremark til Island

Solveig H. Winsvold, som er oppvokst i Aremark og Halden, startet sine studier med en bachelorgrad i geografi ved NTNU. Som utvekslingsstudent på Island var det et kurs i fjernanalyse og GIS (geografiske informasjonssystemer) som vekket interessen for satellittbildetolkning. Tilbake i Trondheim bygde hun på med et årskurs i informatikk og lærte seg grunnleggende programmering. Videre gikk ferden til Universitetet i København og en mastergrad i geografi og geo-informatikk, der det var mye fokus på nettopp GIS og fjernanalyse.

Masteroppgaven til Winsvold handlet om å bruke satellittbilder til å kartlegge vegetasjon og vekstsesongvariasjoner, med feltstudier i Troms. Da hun senere ble prosjektansatt på NVE i 2009, var hovedoppgaven å kartlegge isbreer i fastlands-Norge som ledd i et samarbeidsprosjekt kalt Cryoclim sammen med Norsk Regnesentral, Norsk Polarinstitutt og Norsk Romsenter.

– Datasettene som jeg den gang var med på å utarbeide, kunne jeg senere bruke til å lage noen av de første endringsanalysene som inngikk i doktorgradsarbeidet. Spesielt spennende var det å jobbe med et område i Finnmark, der jeg hadde tilgang til gradteigskart fra begynnelsen av 1900-tallet. Disse kartene viser tydelig omkretsen på isbreene og er de eldste kartene over relativt nøyaktig isbreomfang i Norge.

Så tok Winsvold i bruk førsteutgivelsen av topografiske kart i målestokken 1:50 000, utgitt i perioden ca. 1950-80, hvor breomkretsene fra alle disse kartbladene allerede var digitalisert i Cryoclim-prosjektet. Dermed fikk hun et estimat på hvor stort omfang breene hadde i den perioden – for samtlige isbreer i Norge.

Dette materialet brukte hun som sammenligningsgrunnlag da hun tok for seg nyere satellittbilder, og det er dette som for første gang har dannet grunnlag for en samlet oversikt over breendringene i fastlands-Norge.

Les også: Den evig frosne bakken kan forsvinne

Størst endringer i Finnmark

Det er i nord at endringene i breareal har vært størst. Her er det målt 17 prosent minking på 30 år. Det er også i Nord-Norge at lengdeendringene har vært størst.

Spesielt gjelder dette de maritime breene vest i Finnmark. Det har å gjøre med endringer i nedbørs- og temperaturforholdene.

Men det har også å gjøre med hvor breene er plassert. Breene i Finnmark ligger nær sjøen, og de ligger som iskapper – på toppen av fjellformasjoner – slik at høydeintervallet mellom bunnen og toppen av breen er lite. Siden store brearealer ligger på omtrent det samme høydeintervallet, får temperaturendringer drastiske følger for hele breen, ikke bare deler av den.

Kombinerer radar og optiske sensorer

En av breene som har minket mye i størrelse og som har delt seg opp i mange små deler, er Nordmannsjøkelen på øya Seiland. Når breomkretsen fra det gamle gradteigskartet fra rundt år 1900 blir sammenliknet med breomkretsen fra et satellittbilde fra 2006, viser det at breen er blitt opptil 91 prosent mindre i areal. Den vil nok fortsette å smelte vekk sakte, men sikkert.

– Hva er forskjellen på radar og optiske sensorer?

– Med radar kan vi se gjennom skyene – og om natten. Dermed kan vi måle andre ting enn det som er mulig med optiske bilder. Men det kan være vanskelig å tolke radarsignalene som kommer tilbake fra is og snø. Signalene er egentlig resultatet av en kombinasjon av mange ulike fysiske prosesser, slik at avlesning og tolkning kan være utfordrende. Det er gunstig å kombinere radar og optisk teknologi fordi de utfyller hverandre og er kilder til forskjellig informasjon.

De nye radarbildene fra Sentinel-1 gjør det mulig å finne ut mer om endringer i fordeling av snø- og ismassene i en bre, endringer i overflatestrukturen, oppdagelse av kraftig regnvær over bre og snø om vinteren – og mange andre forhold.

– Hvorfor er det viktig å måle breendringer på detaljnivå?

– Det handler om å forstå endringene som skjer over tid. Det er viktig å forstå prosessene enda bedre – prosessene som ligger til grunn for vegetasjonen, snøen, vannet og isen vi har i norsk natur. Dessuten fungerer isbreene som en viktig klimaindikator, de utgjør et bevis for at klimaet blir varmere, og de viser oss eksakte endringer i klimaet, sier Winsvold.

– I tillegg må vi tenke nytt når det gjelder metode generelt. Å tolke satellittbilder og gjøre tidsserieanalyser vil bare bli mer og mer viktig – på mange vitenskapsfelt og samfunnsområder. Dette er samfunnsnyttig informasjon, og vi har bare sett begynnelsen.

Les også: Kombinerte data – fikk ny viten om isbreers massetap til havet

Saken er først publisert på Titan.uio.no