Den globala uppvärmningen kan göra Sverige kallare

Kan en global uppvärmning komma att påverka det vi i dagligt tal kallar Golfströmmen? Är det möjligt att flödet av varmt vatten upp till Skandinavien kan försvagas eller rentav upphöra? Det har spekulerats mycket över dessa frågor, men det är svårt att utifrån dagens kunskap bedöma hur sannolik en sådan hotfull utveckling är.Norden har ett ovanligt milt klimat. Andra områden som ligger på samma höga breddgrader har det betydligt kallare. Att vi är så gynnade beror på atlantiska havsströmmar som transporterar värme från lägre breddgrader upp mot norr. Dramatik i det förgångnaI sedimenten på havens djupa bottnar finns information lagrad om klimatet långt tillbaka i tiden. En annan källa till kunskap om forntidens klimat är de grönländska inlandsisarna. Båda dessa klimatarkiv tyder på att inflödet av Atlantvatten i stort sett upphörde under den senaste istiden till havsområdena mellan Norge och Grönland, det som vi oceanografer brukar kalla de nordiska haven. För drygt 15 000 år sedan blev det varmare, och istäcket började dra sig tillbaka. Varmt vatten från Atlanten strömmade åter in i de nordiska haven. Men 3 000 år senare blev det plötsligt kallare igen och inflödet av varmt vatten stannade av. Bakslaget ledde till att Nordeuropas klimat återgick till ett nära nog glacialt stadium under drygt tusen år, en period som fått namnet Yngre Dryas. En trolig förklaring är att ett gigantiskt utflöde av smältvatten från den nordamerikanska kontinenten ledde till att inflödet av vatten till de nordiska haven stoppades. Dessa dramatiska variationer i gången tid väcker frågan om hur stabila havsströmmarna är i dag. Hur ser detta komplexa maskineri av strömmar ut, och vad är det som driver de varma strömmarna mot norr?Globala och regionala processerDe storskaliga rörelserna i havet och i atmosfären beror ytterst på skillnader i solinstrålningen mellan höga och låga breddgrader. För att jämna ut skillnaden i temperatur transporterar vindar och havsströmmar värme mot polerna. När luften och vattnet har kylts av, vänder det tillbaka mot ekvatorn.Vattnets cirkulation till och från de nordiska haven (bild 1) utgör en del av denna globala värmecykel. När det avkylda vattnet återvänder till Atlanten rör sig det mesta av vattnet vidare söderut på ett djup av ca 2 kilometer i riktning mot haven kring Antarktis. Slutligen stiger dessa djupgående strömmar åter mot ytan i Stilla havet och Indiska oceanen och tar sig därifrån tillbaka till Atlanten där kretsloppet sluts.När det varma Atlantvattnet kyls ner i de nordiska haven tillförs den ovanliggande atmosfären mycket stora mängder värme. Vi har denna ständigt pågående värmetransport att tacka för Nordens milda klimat. Energimässigt motsvarar värmetransporten en effekt som är ca 3 000 gånger så stor som den effekt som alla Sveriges kärnkraftverk tillsammans genererar.Den globala värmeutjämningen är således den överordnade drivkraften bakom vattenutbytet mellan Atlanten och de nordiska haven. Men vindarna och skillnaden i vattnets täthet på ömse sidor om den tröskel som skiljer de två havsområdena åt är två drivkrafter av stor regional betydelse. Förhållandet mellan vindarna och strömmarna i havet är komplicerat. Västvindarna över Nordatlanten beter sig inte lika från år till år, utan varierar i styrka i en mångårig, oregelbunden cykel. Fenomenet kallas den nordatlantiska oscillationen, NAO (se rutan på sidan 25), och ger upphov till långsamma variationer i strömmarna. Under perioder då västvindarna är kraftiga driver de in mer varmt ytvatten till de nordiska haven. Just nu är vi inne i sådan period som ger oss varma, fuktiga vintrar (bild 5).Dykande strömmarPå havsbottnen från Skottland upp mot Island och vidare till Grönland sträcker sig en hög undervattensrygg. Tvärs över denna rygg sker vattenutbytet mellan Atlanten och de nordiska haven. På var sin sida om ryggen ligger två djupa bassänger.Varje sekund strömmar 8 miljoner kubikmeter Atlantvatten in i de nordiska haven, i huvudsak på var sin sida av Färöarna. Denna nordliga gren av Golfströmssystemet transporterar omkring hundra gånger mer vatten än Amazonfloden. Det inströmmande vattnet är ca 10 grader varmt och rör sig nära ytan. Dess salthalt är 35,4 promille.På sin väg mot nordost förändras vattnets egenskaper. Det blir gradvis kallare när det förlorar värme till atmosfären. Samtidigt minskar salthalten på grund av det färskvatten som rinner till från floder och den nederbörd som faller över havet. Avkylningen gör att vattnets täthet ökar, dvs det blir tyngre, medan utspädningen verkar i motsatt riktning så att vattnet blir lättare.Havsströmmen delar sig grovt sett i två grenar vilkas täthet påverkas olika (bild 2). I huvudgrenen, längre ut från den norska kusten, rör sig vattnet så snabbt att det inte hinner sötas ut innan det blir tillräckligt kallt för att, på grund av sin höga täthet, börja sjunka mot djupen. Genom denna process fylls de djupa bassängerna i de nordiska haven fortlöpande med nytt vatten från Atlanten. Samtidigt strömmar djupvatten ut i Atlanten på de två ställen där undervattensryggen är som lägst, vid Färöarna samt mellan Island och Grönland (bild 3). I den mindre grenen, den närmare Norge, rör sig vattnet långsammare. Här späds saltet ut så mycket att vattnets täthet aldrig blir tillräckligt hög för att det ska börja sjunka. Därför förblir det nära havsytan trots att det så småningom kyls ner till nära fryspunkten. Denna ström rör sig vidare norrut och passerar genom den arktiska bassängen. Därifrån återvänder den söderut tillbaka till Atlanten längs Grönlands östra kust i form av en kall och relativt utsötad ytström.Två möjliga fallI dagens nordiska hav kyls alltså en stor del av Atlantvattnet så effektivt att det kontinuerligt bildas nytt djupvatten. Processen är självförstärkande: ju snabbare vattnet strömmar norrut och kyls av för att sedan sjunka mot bottnen, desto mer djupvatten tränger tillbaka ut i Nordatlanten. Men det är fullt tänkbart att det nuvarande cirkulationsmönstret skulle kunna brytas om strömmarna saktar av och om tillflödet av färskvatten blir tillräckligt stort för att förhindra att vattnet sjunker. Utsötat vatten skulle då täcka stora delar av de nordiska havens yta som då lättare kunde frysa till is.Norra Stilla havet befinner sig i ett sådant tillstånd, vilket bl a avspeglas i de mycket stränga vintrarna i södra Alaska, ett område som ligger på samma breddgrader som Skandinavien. Teoretiskt sett skulle de nordiska haven kunna hamna i samma situation om glaciärerna på Grönland börjar smälta och om nederbörden ökar kraftigt. Då skulle bildningen av djupvatten kunna upphöra, så som det skedde under den senaste istiden. Matematiska modeller av atmosfären och oceanerna är viktiga hjälpmedel för att studera det framtida klimatet. De flesta av dessa modeller förutspår visserligen att inflödet av Atlantvatten till de nordiska haven avtar i takt med den globala uppvärmningen. Men enligt modellerna förväntas inget dramatiskt sammanbrott i djupvattenbildningen under de kommande hundra åren. Dock är modellerna än så länge behäftade med stora osäkerheter, i synnerhet vad gäller regionala förändringar i klimatet. För att de ska bli bättre krävs större underlag av mätdata från observationer i fält. Billigt och driftsäkert Det är emellertid långt ifrån enkelt att bedriva fältstudier av de storskaliga processer som styr vattnets strömning i de nordiska haven. Det gäller inte bara medelströmningen i dag, utan i än högre grad de naturliga variationer som eventuellt kan maskera långsiktiga förändringar av betydelse för klimatet. Oceanografins klassiska metoder att mäta temperaturer och strömmar utvecklades för ca 100 år sedan och har fortlöpande förbättrats. Men forskningen blir dyr eftersom mycket måste ske från fartyg ute till havs, och dessutom kan det vara praktiskt svårt att utföra mätningar på flera ställen i havet samtidigt.Nya effektiva och billigare metoder håller dess bättre på att vinna mark. Vår forskargrupp vid Stockholms universitet deltar i ett nordiskt samarbete för att utveckla tre nya metoder. En av dem handlar om att mäta den spänning som skapas när havsvattnet strömmar tvärs över en elektrisk ledare. Jordens magnetiska fält och de laddade saltjonerna i vattnet som rör sig med havsströmmarna samverkar så att spänning uppstår i ledaren. Tillsammans med Totalförsvarets forskningsinstitut, FOI, har vi vidareutvecklat metoden genom ett antal fältförsök i haven utanför Sveriges kuster.Försöken har varit så framgångsrika att vi nu kan tillämpa metoden för att följa vattnets rörelser i Atlanten. Med tillstånd från Forøya Tele har vi installerat mätutrustning på en kabellänk som går i nordlig riktning från Färöarna (bild 6). För närvarande pågår arbete med att kalibrera mätutrustningen mot samtidiga observationer med andra mer klassiska metoder. Andra sätt att mätaFörst efter några år är vi klara med utvärderingen. Visar det sig att mätmetoderna ger samstämmiga resultat, har vi i kabeln ett synnerligen driftsäkert mätsystem som dessutom är billigt att driva. Med detta mätsystem kommer vi att fortlöpande kunna övervaka en tredjedel av det varmvatten som strömmar in i de nordiska haven.Inom ramen för det nordiska samarbetet har vi också fått möjlighet att använda fartyget M/S Nuka som går i regelbunden trafik mellan Aalborg och Nuuk på Grönland. Med hjälp av en s k akustisk dopplerströmmätare kan vi mäta havsströmmarnas hastighet ner till ett djup av 300 meter. Vattnets temperatur längs fartygets rutt mäts också. Vidare har möjligheterna att med stor exakthet mäta havsytans nivå från satelliter inneburit en smärre revolution inom oceanografin. Mönstret av nivåskillnader i havsytan innehåller viktig information om skillnader i tryck vid havets yta och därigenom också om havsströmmarnas styrka. Så driver t ex västvindarna över Atlanten ytvattnet österut. När vattnet möter kontinenten och pressas upp mot kusten stiger havsytan (bild 4). Därmed avlänkas havsströmmarna mot norr, och ju starkare havsytan lutar, desto kraftigare strömmar vattnet.Ett antal satelliter utrustade med s k mikrovågsaltimetrar, som mäter avståndet till jordytan, passerar det aktuella området mellan Skottland/Norge och Grönland. Satelliten Topex-Poseidon är den mest lämpade för våra ändamål. En av våra medarbetare leder en grupp som beräknar transporten av vatten i strömmarna med hjälp av data från denna satellit. Resultaten jämförs sedan med mätningarna från kabeln vid Färöarna och M/S Nuka.Klimat, väder och fiskeDe nya mätmetoderna ger oss möjlighet att på ett helt annat sätt än tidigare bevaka hur mycket vatten som flödar in i de nordiska haven.Vår forskning har också betydelse för problem av mer omedelbar karaktär. Det gäller fisket. Temperaturerna i de nordiska haven och i Barents hav inverkar på bestånden av ekonomiskt viktiga fiskarter som torsk, sill och lodda. Med bättre kunskap om förväntade storskaliga förändringar i havsvattnets temperatur skulle förhandlingar om fiskekvoter kunna baseras på ett säkrare underlag.PETER LUNDBERG, JOHAN NILSSON OCH PETER SIGRAY ÄR OCEANOGRAFER VID METEOROLOGISKA INSTITUTIONEN, STOCKHOLMS UNIVERSITET. DERAS FORSKNING STÖDS AV RYMDSTYRELSEN, VETENSKAPSRÅDET samt KNUT OCH ALICE WALLENBERGS STIFTELSE.