De siste 2,6 millioner årene har jorden vært inne i en istid, med perioder der store deler av den nordlige halvkulen har vært dekket av flere kilometer tykk is i om lag 100 000 år, avbrutt av varmere perioder lik dagens klima. Isen bygde seg gradvis opp, men forsvant raskt, ofte i løpet av 10 000 år.
Den raske forsvinningen kan ikke forklares fullt ut med jordens varierende avstand til sola og jordaksens helning alene (jf. Milankovitch-syklene). I stedet tyder data på en selvforsterkende prosess som påskyndet isens massetap.
De fleste tenker nok på at is forsvinner fordi den smelter, men is mister også masse gjennom sublimasjon – en prosess der is går rett over til vanndamp selv ved temperaturer under smeltepunktet.
Å lage vanndamp fra is krever energi. Det er naturlig å tenke på sola, men vanndampen produseres fra overflaten og solstråler trenger mange meter ned i is. Den viktigste energikilden for produksjon av vanndamp fra is er tilbakestrålingen fra atmosfæren, også omtalt som varmestråler. Det er stråler som «står på» døgnet og året rundt og som absorberes i de øverste 0,1 mm (Figur 1).
Når CO2-nivået i atmosfæren øker, forsterkes tilbakestrålingen, noe som øker vanndampproduksjonen (jf. Figur 1). Og fordi vanndamp også er en drivhusgass, vil styrken på tilbakestrålingen øke ytterligere, det vil si at prosessen er selvforsterkende.
Målinger utført på Svalbard mellom 1991 og 2012 (Maturelli et al., 2015), viser at om vinteren (mens øya er omgitt av havis), økte tilbakestrålingen med 20 W/m2. Samtidig økte nedbør og fordampning med 30 % i samme periode, tilsvarende 1,5 % økning i fordampning per watt økning i tilbakestrålingen.
Det er lettere å lage vanndamp når lufttrykket er lavt. På det snødekte, tibetanske platået (4 000 – 5 200 moh.) økte nedbøren, og dermed vanndampproduksjonen, med 20 % mellom 1960 og 2000, mens tilbakestrålingen økte med 4 W/m² (Rangwala et al., 2009).
Det betyr at fordampningen økte med hele 5 % for hver watt økning i tilbakestråling – over tre ganger mer enn fra is ved havets overflate. Sjikt-prosessen (Figur 1) ser derfor ut til å kunne forklare hvorfor den flere kilometer tykke landisen forsvant så raskt.
Det gjenstår imidlertid å forklare hvorfor det tok lengre å bygge opp iskappen enn å fjerne den. Havet er kilden for H2O-molekylene som danner iskappen, men vannmolekyler har kort oppholdstid i lufta. De kommer ned som nedbør mindre enn 100 mil fra kysten, og enda nærmere kysten når luften presses oppover (på grunn av en iskappe).
For å kunne bygge tykk is flere hundre mil fra kysten, må vannmolekylene derfor komme fra snø som har falt ned nær kysten, mens prosessene som til slutt fjerner iskappen, hovedsakelig fordi det har blitt mer CO2 i atmosfæren, skjer over hele iskappen.
Etter hvert som temperaturen stiger, vil smelting bli stadig viktigere, og varmere is er mer «lettflytende». Dette er prosesser vi geologer har vært klar over, men vi har ikke vært oppmerksomme på sjikt-prosessen som vi nå, takket være de pågående klimaendringene, kan regne på.
PER ARNE BJØRKUM
Professor emeritus i geologi ved Universitetet i Stavanger
