Dette er faktorene som forårsaker havnivåendringer.
Havnivået i Norge har forandret seg i fortiden, og vil forandre seg i framtiden. Det foreligger mange prognoser for framtidens havnivåendringer, og flere av dem gir prognoser som overgår 1 meter i løpet av de neste 100 år. Men de færreste er basert på de fysiske prosessene bak havnivåendringer, noe som gjør prognosene lite troverdige. Hvilke faktorer er det som forårsaker havnivåendringer?
For å finne ut av dette, er det viktig å studere fortidens havnivåendringer. I teorien er det to hovedfaktorer som kan bidra til forandringer av strandlinja. Havets overflate kan ha forandret seg, og/eller den faste jord har beveget seg.
Eustasi
Eduard Suess (1831-1914) har fått æren for postulatet om globale havnivåendringer, som han kalte eustasi. Eustatiske endringer er ofte blitt definert som globale, samtidige og uniforme havnivåendringer. Men det er ikke så enkelt. Eustatiske endringer er aldri globalt uniforme; de observeres ulikt avhengig av geografisk ståsted. Det finnes nemlig ingen eustatiske endringer som ikke fører til endring i gravitasjonen.
Eustasi kan deles inn i tre typer (se illustrasjon i figuren under, Figur 1):
Tektono-eustasi omfatter endringer som skyldes endringer i volumet av havbassengene, enten årsaken er tektoniske bevegelser som følge av at platene beveger seg i forhold til hverandre, eller at de har sammenheng med innfylling av sedimentasjonsbassenger slik Suess foreslo.
Glasial-eustasi skyldes endringer i havvannets volum på grunn av at isbreer dannes eller smelter, eller at volumet endres på grunn av temperatursvingninger (ved termisk ekspansjon). Isbreene ved siste istids maksimum tilsvarte ca. 130 meter global havnivåstigning.
Disse to formene for eustasi gir tilnærmet uniformt globale havnivåendringer, og til sammen svarer de til den klassiske definisjonen av eustasi.
Vi har imidlertid en tredje eustatisk type, geoide-eustasi, som skyldes endring i gravitasjon. Denne gir en omfordeling av vannmassene og fører til at eustatiske endringer ikke kan være like over hele kloden.
Les mer her: Gravitasjonseffekt av Grønlands-isen
Isostasi
På slutten av 1800-tallet ble det alminnelig akseptert at landområdene har hevet seg for å kompensere for isbreen som tidligere lå over Skandinavia. Dette er den andre hovedfaktoren i forandringer av strandlinja.
Figur 1. Illustrasjon av faktorer som påvirker strandlinja (relativt havnivå) i forbindelse med smelting av isbreer. a) glasial-eustatisk endring på grunn av smeltevann; b) geoide-eustatisk endring som skyldes bortfall av gravitasjon fra isbreen; c) den nye vekten av a) og b) fører til hydro-isostasi; d) avsmelting fører til glasial-isostatisk heving, og hevingen fører til ytterligere endring av gravitasjon. Fra Fjeldskaar (1981). Klikk for større bilde.
Slike vertikalbevegelser av jordskorpa kalles isostasi. Glasial isostasi er forårsaket av dannelse eller smelting av isbreer, og Skandinavia er blitt et klassisk område for studier av jordas respons på belastning. Det er faktisk slik at data om landhevningen i Skandinavia inneholder noe av den beste informasjon en har om jordas egenskaper.
Se:
Astenosfæren og landhevningen
Landhevningen og litosfærens tykkelse
Vi må gå langt tilbake i tid for å finne de første tanker om isostasi – kanskje helt tilbake til Leonardo da Vinci, som hevdet at fjellområdene engang hadde ligget ved havnivå. Det er tre isostatiske faktorer som kan påvirke havnivået:
Glasial isostasi er jordas respons på at isbreer dannes eller smelter. Isen under siste istid var antakelig mer enn 2 km tykk over Bottenviken, og totalt er glasial-isostasien derfor på mange hundre meter i området (da isens tetthet er omtrent 1/3 av mantelens tetthet, vil total heving være omtrent 1/3 av istykkelsen).
Hydro-isostasi er havbunnens respons på eustatiske endringer. Når havbunnen får tilførsel av vann fra smeltende isbreer, vil den trykkes ned for å opprette isostatisk likevekt. Fra siste istids maksimum (ca. 20 000 år siden) til i dag har havnivået globalt steget med ca. 130 meter. De isostatiske justeringene på grunn av dette smeltevannet pågår fremdeles. Dette fører til endring i havbassengvolumet.
Sediment-isostasi er jordas respons på erosjon og sedimentasjon. Isbreer har stor evne til å erodere på underlaget og kan bidra til betydelig omfordeling av sedimenter. Isbreene vil dermed forårsake sediment-isostasi og føre til endring i havbassengvolumet (se figuren under).
Figur 2. Beregnet isostatisk respons (i meter) av sedimentasjon og erosjon under siste istid (fra Amantov et al., 2011). Heving (på grunn av erosjon) vises med orange farge, innsynkning (på grunn av avsetning) ved blå farge.
Det er imidlertid enda en prosess som kan føre til endring i strandlinja; det er elastiske bevegelser.
Omtrent alle bergarter oppfører seg elastisk når de påføres belastning, og når belastningen opphører, går de tilbake til opprinnelig form. Dette er ikke det samme som isostasi; isostatiske bevegelser skjer over lang tid, da de er avhengige av flytning i mantelen. Elastiske bevegelser, derimot, opptrer umiddelbart ved belastning/avlastning.
Les mer her: Svalbard reiser seg
I tillegg til nevnte prosesser, kan det også være mindre lokale kystprosesser som kan føre til endring i strandlinja, så som forkastninger, lokal erosjon, og så videre.
Ikke alle de nevnte faktorene er selvsagt like viktige når en skal beregne fortidens havnivåendringer, men betydningen kan variere fra område til område.
Dagens havnivåstigning
Det er to måter å estimere dagens havnivåstigning på; ved tidevannsmålinger (relative havnivåendringer) og ved satellittmålinger (absolutte havnivåendringer).
Satelittmålinger er den eneste metoden som gir absolutt havnivå, men begge metodene påvirkes av en hel del andre faktorer. Målinger av absolutt havnivå påvirkes for eksempel av bevegelser av den faste jord.
I motsetning til det inntrykket mange har, gir satellitt-målinger derfor ikke et eksakt mål for dagens havnivåendring. Dagens havnivåendring estimert fra satellitt-målinger varierer i ulike studier mellom 1,7 og 3,6 mm/år.
Grunnen til denne usikkerheten er at satellitt-målingene må korrigeres, blant annet for isostatisk respons (GIA). GIA står for ’Glacial Isostatic Adjustment’, det vil si summen av glasial isostasi og hydro-isostasi. Størrelsen på GIA-korreksjonen avhenger av deglasiasjons-modell og jord-modell som brukes i beregningene.
I denne sammenheng kan det være på sin plass å påpeke at jord-modellen som oftest brukes for GIA-korreksjon, har betydelig økning i viskositet fra øvre til nedre mantel; noe som ikke stemmer for mantelen under Skandinavia.
Se Astenosfæren og landhevningen
Studier som gir 1,7 mm/år bruker GIA-modell som stemmer best med mantelen i Skandinavia. 1,7 mm/år tilsvarer også det som observeres fra tidevannsmålinger, så dette ser ut til å være det mest korrekte mål for dagens havnivåstigning. Data tyder på at havnivåstigningen de siste 150 år har vært nokså konstant og ligget på 1,7 mm/år.
Konklusjon og relevans for prognoser om framtidens havnivå
Det er viktig å forstå de fysiske prosessene som styrer havnivået for å kunne beregne havnivåendring i Norge både i fortid og nåtid. Vi har ovenfor gitt en oversikt over de ulike faktorene bak havnivåendringer; disse faktorene blir det tatt hensyn til i moderne globale GIA beregningsmodeller.
Når det gjelder å lage prognoser for framtidens havnivå, er dette en utrolig utfordrende sak. Den største usikkerheten er knyttet til hva som i framtiden skjer med isen på Grønland og sydpolen.
På tross av dette, har det kommet mange prognoser om framtidens havnivå – og det vil komme flere. Men én ting bør en kunne forlange av prognoser for framtidige havnivåendringer: hvis de skal være realistiske, bør de basere seg på fysiske prosesser.
Referanser
Amantov, A., Fjeldskaar, W. and Cathles, L., 2011. Glacial erosion in the Baltic Sea region: Effect on the post-glacial uplift. In: Harff, J., Björck, S. and Hoth, P. (eds). The Baltic Sea Basin. Springer.
Fjeldskaar, W., 1981. Late-glacial movements of sea level and crust in Fennoscandia. Avhandling (Dr.Scient.), Universitetet i Bergen.
