Lasarus-is:Når isen forsvinner

ARKTIS: Globale klimaendringer gjør at havisen i Arktis smelter stadig raskere. Det gir større mulighet for at skip og andre konstruksjoner kan ferdes i arktiske farvann. Men så enkelt er det nok ikke.

Ethvert skolebarn vet at isen smelter om sommeren og fryser om vinteren. Men prosessen er ikke så enkel i Arktis, hvor én type sjøis, kalt en isrygg, faktisk kan bli sterkere om sommeren på grunn av smelting.

Tenk på det som Lasarus-is: i stedet for å smelte bort til ingenting i den arktiske sommervarmen, kommer noen isrygger tilbake til livet som Lasarus i Bibelen, og er sterkere på slutten av sommeren.

(Saken fortsetter under)

VIDEO: Undervannseventyr i Arktis:

Dette tilsynelatende motstridende funnet er av stor betydning. Isdekket i Arktis om sommeren krymper år for år, og potensialet for trafikk i nordlige farvann øker.

Forskere spår at skip vil være i stand til å seile direkte over Nordpolen i 2050. Den nordlige sjøruten, som strekker seg fra Nord-Atlanteren langs den nordlige kysten av arktisk Russland til Asia, reduserer fraktavstanden mellom Europa og Asia med så mye som 40 prosent i forhold til å reise via Suez-kanalen. Mens lave oljepriser har redusert trafikken på denne ruten til bare 18 skip i 2015, tok 71 skip ruten i 2013 med mer enn 1,3 millioner tonn last.

På tross av variasjonen i antall, er trenden klar. Ingeniører trenger så mye informasjon som mulig når de skal designe skip og andre offshorestrukturer for en fremtid som kan inkludere reise gjennom polare havområder.

Det er der forskningen til Aleksey Shestov kommer inn. Han er postdoc ved NTNUs Sustainable Arctic Marine and Coastal Technology Programme, eller SAMCoT.

(Saken fortsetter under)

Aleksey Shestov jobber på isen mot slutten av Norsk Polarinstitutts N-ICE-ekspedisjon. Foto: Marcel Nicolaus/Gemini

Isfjell sjeldne, isrygger vanlige

Shestov studerer isrygger, store folder i havisen som dannes når isflak smeller sammen. Det som gjør isrygger spesielt interessante for både skips- og offshorekonstruksjoner som oljeplattformer er at de er langt mer vanlige enn isfjell.

– Risikoen for å støte på et isfjell er så lav at det er noe som skjer én gang hvert 100. år. Det betyr at det bare er 1 prosent sjanse for at det skjer i løpet av ett år, sier Shestov.

I kontrast må skip og offshorestruktur designes for å møte isrygger hver dag.

Shestov er spesielt interessert i å forstå de kompliserte fryseprosessene som foregår inne i en isrygg. Måten isryggen fryser til over tid styrer delvis hvor stor og sterk den blir.

(Saken fortsetter under)

Å samle data på isen krever nøyaktighet. Foto: Aleksey Shestov, NTNU SAMCoT, UNIS

Shestov hadde en uvanlig mulighet for å se på hva som skjer med isrygger i løpet av sommeren i fjor da han brukte en del av mai og deler av juni ombord forskningsfartøyet RV «Lance».

Fartøyet tilbrakte seks måneder i de arktiske farvannene nord for Svalbard for et multinasjonalt forskningsprosjekt koordinert av Norsk Polarinstitutt for å studere ung, første-års havis.

Les også: Den farlige isen i Antarktis

Saltinnhold er nøkkelen

Hvis du kunne klippe en isrygg i to, ville det du så over vann være ryggen, som forskerne kaller «seil», og en utvekst under vann som forskerne kaller «kjølen». Den flate havisen rundt ryggen selv kalles pakkis. Kjernen i ryggen består av blokker av havis som smalt sammen og deretter ble frosset fast.

Blokkene av is som danner midten av ryggen har hull mellom dem, som ikke overraskende er fylt med sjøvann. Sjøvann, som er salt, fryser ved en lavere temperatur enn friskt vann, slik at det kan forbli i væskeform selv når befinner seg inne i kjernen av isryggen.

(Saken fortsetter under)

Forskere studerer isrygger i Arktis. Overraskende nok kan isen bli sterkere når den smelter. Foto: Anaïs Orsi/Gemini

– I løpet av vinteren fryser isrygger kraftig til, og de kan vokse på grunn av nedkjølingen slik at mer og mer is dannes rundt ryggen, forklarer Shestov. Når våren kommer med sine varmere temperaturer, smelter isryggene, både ovenfra og nedenfra. Men her kommer overraskelsen:

Etter hvert som isryggen smelter fra toppen, dannes dammer av ferskvann rundt seilet av isryggen. Om dette ferskvannet sildrer inn i kjernen av ryggen, blir sjøvannet som er fanget mellom isblokkene i ryggen mindre salt.

– Dette ferskvannet hjelper til med å konsolidere ryggen, for når det erstatter saltvannet, kan det trekke ut kulden fra isen i ryggen og fryse til, sier Shestov. – Så isryggen styrker seg faktisk i løpet av sommeren. Den smelter fortsatt, men det er også iskaldt inne i ryggen.

På grunn av denne vekselvirkningen mellom is og ferskvann kan isrygger være sterkere enn de ser ut til om du bare ser på størrelsen.

Les også: Fartøy for Arktis

Førstehånds erfaring med tining

Mens Shestov har bakgrunn som fysiker og matematiker, har tilknytningen til SAMCoT og arbeidet ved UNIS, Universitetssenteret på Svalbard, ført til at han tilbringer mer og mer tid ute i felten med å måle isrygger og å utvikle fysiske modeller av hvordan de vokser og tiner.

(Saken fortsetter under)

RV Lance i isen mens forskerne drar ut for å måle. Foto: Anaïs Orsi/Gemini

Noen ganger tar dette arbeidet en overraskende vending, slik den gjorde i løpet av de siste dagene av N-ICE-cruiset i juni i fjor. På det tidspunktet var «Lance» forankret til et tynt isflak som var flere kilometer på tvers, hvor Shestov og en rekke andre forskere befant seg for å gjøre målinger.

Alle visste at isflaket ville smelte. Det var en del av grunnen til at de hadde ankret opp til det, slik at de kunne måle hva som skjedde med temperaturer og saltholdighet etter som isflaket smeltet bort. Men da isflaket endelig brøt opp, skjedde det svært raskt.

– Plutselig dukket sprekker opp ved skipet. Vi var rett ved iskanten, og utsatt for det åpne havet. En liten dønning var alt som trengtes, skrev Mats Granskog, sjefsforsker for cruiset i et blogginnlegg for prosjektet.

– I løpet av noen minutter hadde isflaket vårt smuldret opp i mindre flak, ikke større enn noen titalls meter.

Les også: 111 dager innefrosset i isen

Holdt seg rolig og fortsatte med å filme

Shestov så med fascinasjon på isflaket som brøt opp. Mye av utstyret hans var fortsatt ute på isen, der han opprinnelig hadde planlagt å fortsette arbeidet. Men da isen begynte å bryte opp, visste han at det ville skje relativt raskt.

(Saken fortsetter under)

Hele mannskapet. Foto: N-ICE-ekspedisjonen

– Jeg var overrasket over at noen av kollegene egentlig tenkte å jobbe videre etter at vi så en del av flaket bryte opp. De trodde at alt vi trengte å gjøre var å justere forankringslinen og fortsette, men da flaket begynte å bryte opp, var det et klart signal om at det var på tide å skynde seg.

Det tok minst to timer å ta hele det vitenskapelige utstyret av isen, men mannskapet klarte å gjøre det uten å miste noe. Shestov lagde en video av opplevelsen.

– Jeg bare prøvde å beholde roen og gjøre den jobben som var nødvendig, sier han.

Referanser:

Thermodynamic consolidation of ice ridge keels in water at varying freezing points. AS Shestov and AV Marchenko. Cold Regions Science and Technology 121:1-10 · January 2016

The consolidation of saline ice blocks in water of varying freezing point: Laboratory experiments and computer simulations. AS Shestov and AV Marchenko. Cold Regions Science and Technology 122:71-79 · February 2016

Artikkelen er opprinnelig publisert på Gemini.no.