På jagt efter fortidens klima i isens dyb
Kasserede iskerner. Foto: East Greenland Ice-core Project
Kilometerlange iskerner fra Grønlands indlandsis er Sune Olander Rasmussens primære kilde, når han leder efter svar på, hvordan fortidens klima artede sig under sidste istid. Især episoder med bratte temperatursvingninger i Arktis har hans opmærksomhed. For det er først for nylig, at forskerne er begyndt at forstå, hvorfor de fandt sted, og hvordan ændringerne forplantede sig til Antarktis.
Hvordan kunne der forekomme 30 episoder med meget bratte klimaændringer under den seneste istid? Dengang steg temperaturen i Grønland pludselig og hastigt med mellem 8 og 17 grader inden for et menneskes levetid.
De markante hændelser fordelt over mere end 100.000 år ændrede også temperatur og klima på Antarktis. Men hvorfor og hvordan?
Videnskabs-historier
Sune Olander Rasmussen modtog i 2023 en bevilling fra Carlsbergfondet til projektet ’New insights into glacial dynamics’. Videnskabshistorier er produceret af Videnskab.dk for Carlsbergfondet.
Sune Olander Rasmussen, der er lektor ved Sektionen for Is-, Klima- og Geofysik på Niels Bohr Institutet, forsker i mekanismerne bag de hastige og bratte klimaændringer, som klimaforskningen den dag i dag ikke har forklaret til fulde.
Hans interesse for emnet blev vakt allerede i studietiden, hvor han med matematiske modeller undersøgte noget så ’eksotisk’ som mønstrene i ildfluers blinken sammenlignet med operagæsters klappen.
“På studiet mødte jeg på et tidspunkt en ældre lektor i fysik, der forklarede sine teorier om, hvordan klimaet på henholdsvis den nordlige og sydlige halvkugle hænger sammen og gensidigt påvirker hinanden. Det blev jeg vildt fanget af,” fortæller Sune Olander Rasmussen.
Centralt for den type klimaforskning, som han beskæftiger sig med, er historiske klimadata indlejret i kilometerlange iskerner boret i Grønland. Boringen foregår om sommeren, og det kan snildt tage tre år at udbore en enkelt iskerne.
Sune Olander Rasmussen deltog i sin første iskerneboring på den grønlandske indlandsis i år 2000 som studentermedhjælp.
“Da jeg kom med på mit første ophold i lejren ved NordGRIP-boringen, var jeg solgt. Det var en fantastisk oplevelse. Med 30 deltagere fra 15 lande havde lejren international stemning, spændende forskning og et fællesskab, hvor alle giver en hånd med til alle de praktiske opgaver. Man skal både kunne skrive videnskabelige artikler, lave boller i karry og starte en motorsav. At sørge for rene soveposer til alle og køre gaffeltruck hører med. Da jeg først havde oplevet det helt specielle miljø, var jeg svær at slippe af med,” fortæller Sune Olander Rasmussen.
Iskernedatering og en ny klimamodel
Siden er det gennem årene gået slag i slag med både at optimere præcisionen i iskernedateringerne og så forstå selve mekanikken i istidens bratte klimaændringer. Det første er forudsætningen for det andet.
Arbejdet er blandt andet blevet til på baggrund af en fireårig bevilling fra Carlsbergfondet til ’ChronoClimate’-projektet, som har bragt spændende resultater og indsigter i den seneste istids stribe af bratte temperaturskift med høje temperaturer i Grønland. Disse er fagligt kendt som Dansgaard-Oeschger-begivenhederne - opkaldt efter nogle af verdens allerførste iskerneforskere.
Indsigterne kan også belyse nutidens og fremtidens klima, for selvom Dansgaard-Oeschger-begivenhederne var et istidsfænomen, der udspillede sig under ganske andre klimatiske forhold end i dag, er den bagvedliggende fysik og mekanisme ikke så forskellig.
“Styrken af havcirkulationen i Nordatlanten er tæt forbundet med både istidens Dansgaard-Oeschger-begivenheder og Nordeuropas nuværende klima. Så grundforskning i fortidens klima kan ret direkte øge vores muligheder for at forudsige, hvad vi står overfor i de kommende årtier, hvor en stigning i mængden af smeltevand fra Grønlands indlandsis kan påvirke stabiliteten af cirkulationen i Nordatlanten,” uddyber Sune Olander Rasmussen.
Tidlig dansk iskerneforskning på forkant
Dansgaard-Oeschger-begivenhederne er opkaldt efter den danske forsker Willi Dansgaard, som i 1950’erne fik den idé, at isotopanalyse af iskerner kan bruges til at undersøge fortidens klima. Også hans schweiziske kollega Hans Oeschger har lagt navn til de bratte klimaudsving i Grønland under seneste istid. Uden iskernerne ville vi i dag ikke have den samme viden om fortidens klimaskift eller eller tal på, hvordan atmosfæren var sammensat, før industrialiseringen begyndte for mere end 100 år siden.
Fortidens atmosfæres CO2-indhold kan måles i små bobler fanget i den gamle is. Et enestående arkiv over klimaets udvikling, som forskere ser som den absolutte nøgle til at forstå klimaændringer over tid. For man har kun systematisk målt CO2 i atmosfæren siden 1958.
Lagene er ikke synlige med det blotte øje. Så han har lagt mange timer i blandt andet at udvikle software, der støtter en præcis manuel datering af lagene. Og han har udført forsøg med automatiske metoder til at finde årlagene.
Det kedelige dateringsarbejde
Han beskriver selve dateringsarbejdet som den lidt ’bogholderagtige’ del af sit arbejde. Hver eneste lag sne fra de seneste 100.000 år er bevaret i en tre kilometer lang iskerne og skal årstalsbestemmes.
“Det er jo ikke ret spændende at finde og tælle årlagene i sig selv. Faktisk er det helt enormt kedeligt. Men det er en forudsætning for at kunne komme videre og diskutere, hvad der skete, hvornår det skete, og hvorfor det skete. At man har det hele på én tidslinje. For bare at sige ’klimaet ændrede sig engang for længe siden’, bliver man ikke ret meget klogere af,” understreger han.
Ude på en af gangene på Niels Bohr Institutet står en stor tværskive af en træstamme. Her er den til pynt, men andre steder arbejder forskere med at analysere træers årringe, som også rummer en masse værdifuld viden om fortidens klima.
Årringene er tilmed tydelige for det blotte øje, med skiftende mørke og lyse ringe. Men man kan få et helt andet billede af klimaet historisk ved at bruge iskernerne.
Iskerner boret på Antarktis giver indsigt i op mod én million års klimahændelser med hele otte istider. Grundet mindre årlig nedbør end i Grønland er lagene i disse iskerner tyndere.
”Vi kan efterhånden lokke nogle informationer om fortidens klima ud af iskernerne, som er vanvittigt svære at få andre steder fra. Detaljegraden er virkelig høj. Så høj at vi selv langt tilbage i istiden kan se klimavariationer i løbet af de enkelte år. For eksempel at der er mere støv om foråret end resten af året,” fortæller Sune Olander Rasmussen.
Nord og syd taler sammen - et mysterium opklares
Når dateringer og data har været på plads i ’ChronoClimate’-projektet, er de blevet hældt over i en specialtilpasset klimamodel skabt af en særlig dygtig klimamodellør fra Canada i den tværfaglige forskningsgruppe knyttet til projektet. En gruppe, der også har haft deltagelse af en forsker, som har boret iskerner på Antarktis.
“Kort fortalt blev modellen bygget til at reproducere fortidens klima, som vi kender det fra iskernerne. Hermed fik vi større tiltro til, at modellens fysik er korrekt beskrevet, inden vi skal modellere fremtidens klima, som vi jo af gode grunde ikke kender endnu,” forklarer Sune Olander Rasmussen.
Det vil blandt andet sige, at modellen skulle lykkes med at reproducere fortidens bratte klimaudsving ’uden at vride armen om på den’.
Projektet lykkedes også med at vise, hvordan opvarmning i nord kunne nå at påvirke Antarktis. Forskere har længe haft teorier om, hvordan nordlig og sydlig halvkugle ’taler’ sammen i forhold til klimaændringer. Altså at de svinger mellem opvarmning og nedkøling i et gensidigt forbundet system.
Efter en pludselig opvarmning, hvor Grønland havde relativt mildt klima over en længere periode, viser iskernedata, at dette også påvirkede Antarktis, men først noget senere. Og det var lidt af et mysterium, hvordan det helt præcist foregik.
For Antarktis er omgivet af et bælte af særligt kraftige vind- og havstrømme, den såkaldte ’Antarctic Circumpolar Current’, som varme ikke bare sådan kan trænge igennem.
“Man har længe vidst, at de bratte ændringer under istiden har noget at gøre med havstrømmenes styrke i Nordatlanten. Det, vi kalder Golfstrømmen, og som er en del af den samlede cirkulation. Så når det er varmt i Grønland og Nordeuropa, er det, fordi havstrømmen bringer relativt meget varmt vand op gennem Nordatlanten,” siger han og tilføjer:
”Vi valgte så også at se på Sydhavet omkring Antarktis, for hvad skete der her? Vores hypotese var, at man kun kan opnå en forståelse af den her svingning ved at have begge ender med. Der er nogle overordnede idéer fra flere årtier tilbage, som beskriver sammenhængen, men ingen har nogensinde forklaret rent fysisk, hvordan koblingen mellem nord og syd fungerede”.
Havet opsugede varme nordfra
Den forklaring kom så nu. Ved hjælp af data og den nye klimamodel kunne Sune Olander Rasmussen og hans forskningsgruppe påvise, at det faktisk ikke var Sydhavet, der holdt på varmen nordfra og påvirkede klimaudsvingene.
Når varmen kom med havstrømmen nordfra, var det hele den sydlige halvkugles halvdybe hav, som opsugede varmen. Herfra fortsatte den op i atmosfæren og langsomt videre gennem det kraftige bælte af vind og havstrømme for at nå selve Antarktis.
“Det kan lyde som et meget lille fremskridt, for vi kombinerede bare nogle idéer og data, som allerede var der, men ikke desto mindre var der ikke nogen, der nogensinde havde gjort det, fordi de fleste enten arbejder med modeller eller med data. Men her var vi i samme gruppe og havde et ønske om at forstå hinanden, tale samme sprog,” siger han.
Videnskabshistorier er produceret af Videnskab.dk for Carlsbergfondet.
Abonnér på nyt fra Carlsbergfondet
Ønsker du at følge med i vores videnformidling og aktiviteter generelt? Eller er du forsker og interesseret i nyheder, der vedrører vores opslag og uddelinger? Så tilmeld dig et af vores nyhedsbreve.