 Sofia Elisabeth Kjellman er stipendiat i kvartærgeologi og paleoklima ved Institutt for geovitenskap, UiT Norges arktiske universitet.
Hennes doktorgradsprosjekt handler om å rekonstruere sesongvariasjoner i nedbør på Svalbard siden den siste istid. Dette er hennes bidrag til formidlingskonkurransen 2020. |
Bildet over: Innsjøsedimenter lagrer informasjon om fortidens klima gjennom å bevare hydrogenisotopsignalet fra nedbøren. Det er fordi hydrogenet fra nedbøren integreres i plantens bladvoks.
Klimamodeller spår at vinternedbøren i Arktis vil øke i fremtiden som følge av et varmere klima. Økt fukttransport fra sydligere breddegrader, varmere havoverflate og mindre sjøis øker fordampingen fra havet, noe som igjen fører til økt nedbør.
Dette har allerede blitt observert på Svalbard. De siste årene har antallet tilfeller med ekstremnedbør økt, og befolkningen i Longyearbyen må forberede seg på økt erosjon, flere jord-, fjell-, snøskred og flom. Når på året og hvor mye det regner eller snør påvirker også om isbreene vokser eller minker.
Men når, hvor og hvor mye mer nedbør det er å vente, er vanskelig å forutsi fordi nedbøren varierer mye både tidsmessig og romslig. Én måte å lære mer om nedbørsvariasjonene er å undersøke hvordan og hvorfor nedbøren har variert i fortiden.
Hvordan lærer vi om fortidens nedbør?
Vi vet at klimaet ble varmere etter den siste istid, og kan derfor studere hvordan nedbøren har variert i løpet av den samme perioden.
På Svalbard har man målt temperatur og nedbør i omtrent 100 år. Vil vi finne ut hvordan klimaet var før det, må vi bruke noe annet enn målinger. Dette er vanskelig på grunn av mangel på bra geologiske klimaarkiver, men mulig med hjelp av en ny metode der vi ekstraherer informasjon om fortidens klima fra innsjøsedimenter.
Vi bruker noe som kalles biomarkører. Det er organiske molekyler som kan tilknyttes en viss type organisme, og brukes som indirekte klimaindikatorer. Disse organiske forbindelsene finnes bevart i sedimenter og kan fortelle om hvordan forholdene var da organismen levde.
Et eksempel på en biomarkør er bladvoks. Bladvoks produseres av planter for å beskytte bladene sine. Voksen består av hydrogen- og karbonatomer, som sitter sammen i lange kjeder. Når plantene bygger disse hydrokarbonkjedene, bruker de hydrogen fra jorden eller innsjøen de lever i.
Vi kan skille kjeder fra forskjellige typer planter fordi landlevende planter produserer lengre kjeder enn vannplanter. Etter hvert vil voksen bli fjernet fra bladene og transportert med vannløp til innsjøer, der de ender opp i sedimentene.
Sedimentene avsettes lag på lag og kan bevare tusenvis av års klimahistorie. Bladvoksene kan fortelle oss om klimaet fordi hydrogenet i bladvoksen bevarer et klimasignal.
Hydrogenisotoper i klimaforskning
Hydrogenatomer har vanligvis en kjerne som består av bare et proton. Noen få hydrogenatomer (såkalt deuterium) har i tillegg et nøytron i kjernen. Disse to variantene er to forskjellige isotoper av det samme grunnstoffet. Det ekstra nøytronet gjør deuterium nesten dobbelt så tungt som det vanlige hydrogenet.
Hydrogenet som plantene bruker til å danne bladvoksene sine kommer opprinnelig fra nedbør. Bladvoksene vil dermed bevare isotopsignalet fra nedbøren.
Vannmolekyler med de lettere hydrogenisotopene fordamper lettere enn vannmolekyler med de tunge. Når dampen når større høyde eller høyere breddegrad, kjøles den ned og vann med de tunge isotopene kondenseres først. Dette fører til at jo lenger vannet har blitt transportert, desto mindre av de tunge isotopene vil det inneholde.
Gjennom å ekstrahere bladvoksene fra innsjøsedimentene og måle isotopsammensetningen (det vil si hvor mye det finnes av lette og tunge hydrogenisotoper), kan vi si noe om nedbøren tusenvis av år tilbake i tid.
Nye klimadata fra det nordlige Svalbard
Vi har målt hydrogenisotoper i bladvoks i en 11500 år gammel sedimentkjerne fra det nordlige Svalbard. Sedimentene forteller historien om hvordan nedbøren har variert siden den siste istid.
Vi har blant annet sett på forskjeller i nedbør mellom ulike årstider. Det er mulig fordi plantene i og rundt akkurat denne innsjøen bruker forskjellige vannkilder. Plantene som vokser på land bruker hovedsakelig vann fra nedbør som faller om sommeren, mens plantene i innsjøen bruker vann fra både sommernedbør og fra snøsmeltning, siden alt vann ender i innsjøen og ikke byttes ut i løpet av vekstsesongen.
Målingene viser at vinternedbøren økte etter den siste istid. Dette var en tid med høy solinnstråling i nord, med varmere somre og mye smelting av snø og is. Når sjøisens areal ble mindre strømmet ekstra varmt vann fra Atlanteren nordover til Svalbard. Dette førte til at sjøisen krympet enda mer. Åpent hav om vinteren førte til at mer vann ble fordampet og falt som vinternedbør.
Dette bekrefter at prosessene som skjer i dag har skjedd før. Gjennom å fortsette å studere nedbørshistorien fra flere innsjøer på Svalbard håper vi i fremtiden å finne ut av hvor store de regionale forskjellene i nedbør har vært.
