MOSJKlimaHavFerskvannfluks i Framstredet

Ferskvannfluks i Framstredet

Sist oppdatert 4. oktober 2022

Transport av ferskvann i Øst-Grønlandsstrømmen gjennom Framstredet overvåkes fordi dette kan påvirke det regionale klimaet i Nord-Europa. Dette er et av de stedene hvor den indre dynamikken i Arktis kan måles i vannmasser som strømmer ut av Polbassengenget. Ferskvann påvirker dannelse av dypvann, som igjen påvirker havstrømmerne, og deretter kan ha en effekt på klimaet i Nord-Europa.

Forskningsskipet «Kronprins Haakon» i Framstredet. Foto: Lawrence Hislop / Norsk Polarinstitutt

Hva overvåkes?

Ferskvannsfluks

Figuren viser månedlig gjennomsnitt for strøm av ferskvann i sørlig retning i Øst-Grønlandsstrømmen i Framstredet. Ferskvannstransporten beregnes i forhold til en saltholdighet på 34,9 promille som referanseverdi. Det er tre forskjellige tidsserier for to forskjellige lokaliteter ved forskjellige breddegrad:
1. flux ved 79° N mellom 1° W og 6,5° W (1997-2002)
2. flux ved 78° 50’N mellom 1° W og 6,5° W (2002-2015)
3. flux ved 78° 50’N mellom 2° W og 8° W (2003-2019)
Sammenligning av tidsseriene viser at lokalitetens nordlige plassering er viktig for måleresultatet, og hvor langt vest på kontinentalsokkelen målingene er gjennomført. Tidsserie nr. 3, flux ved 78° 50’N mellom 1° W og 8° W (2003-2019) er for tiden ansett å representere det beste helårs-estimatet for volumet av ferskvannstransporten (Karpouzoglou et al., 2022).
(Siter disse dataene: Norsk Polarinstitutt (2022). Ferskvannsfluks i Framstredet. Miljøovervåking Svalbard og Jan Mayen (MOSJ). URL: https://mosj.no/indikator/klima/hav/ferskvannfluks-i-framstredet/)

Figuren viser gjennomsnittlig ferskvannsutstrømning i sørlig retning Øst-Grønlandsstrømmen i Framstredet i september. Data kommer fra CTD-data som samles inn under tokt i Framstredet i august-september hvert år. Gjennomsnittlige septemberverdier basert på CTD-data presenteres her fordi oppdateringer av månedlige gjennomsnitt for hele tidsserien opp til i år er under arbeid. 
(Siter disse dataene: Norsk Polarinstitutt (2022). Ferskvannsfluks i Framstredet i september. Miljøovervåking Svalbard og Jan Mayen (MOSJ). URL: https://mosj.no/indikator/klima/hav/ferskvannfluks-i-framstredet/)

Detaljer om dataene

Sist oppdatert4. oktober 2022
OppdateringsintervallHvert 2. år
Neste oppdateringSeptember 2024
Oppdragsgivende organisasjonKlima- og miljødepartementet
Utførende organisasjonNorsk Polarinstitutt
KontaktpersonLaura de Steur

Metode

Månedlig gjennomsnittlig ferskvannstransport er basert på oseanografiske bøyedata som samles inn året rundt og CTD-data samlet i et snitt tvers over Framstredet ved 79°N (fra 1997 til 2002), og senere på 78°50’N (fra 2002 og fram til nå). Data fra de fortøyde instrumentene i Øst-Grønlandsstrømmen blir hentet inn én gang per år under det årlige forskningstoktet til Framstredet til Norsk Polarinstitutt. Toktet foregår vanligvis i august-september når konsentrasjonen og utbredelsen av sjøis er på sitt minimum.

Fortøyningsdataene gir høyoppløselig data på saltholdighet og hastigheter fra instrumenter plassert nedover i vannmassene på faste dybder varierende mellom 50 m til 2500 m. Instrumentet SBE37 Microcats gir saltholdighet hvert 15. minutt, mens målere av typene Aanderaa RCM8, RCM9, RCM11, Seaguards eller RDI 300kHz ADCPs gir strømhastighetsdata hver time. Detaljer om behandling av for eksempel manglende data (datahull) for hastighet og saltholdighet er tilgjengelige i Steur et al. 2018. CTD-dataene er inkludert i beregningene for å danne seg et realistisk bilde av den vertikale stratifisering målt av fortøyningsinstrumentene. Ferskvannstransporten bestemmes i forhold til en referanse-saltholdighet på 34,9‰, og som i praksis blir beregnet som en integrert verdi mellom havoverflaten med relativt lav saltholdighet og isohalinen som opptrer i dypet ved 34,9‰. I Karpouzoglou et al. 2022 var metoden forbedret med å inkludere kontinuerlige data fra mellom 2014-2019 fra instrumenter på ca. 25-30 m under overflaten i det vestlige Framstredet. Disse dataene er også brukt å optimalisere estimater fra før 2015.

Ferskvannstransporten i Øst-Grønlandsstrømmen ble i tidsrommet mellom 1997 og 2003 fastlagt i området mellom 6,5° W og 0° W. Fra 2003 fram til våre dager blir transportestimatene bestemt i havområdet mellom 8° W og 2° W. Utvidelse av prøveområdet til 8° W gir et langt bedre mål for ferskvannstransport og er trolig det best mulige estimatet å oppnå for tiden. Det er likevel klart at disse målingene ikke dekker hele den brede Øst-Grønlandssokkelen vest for 8° W. Derfor kan ferskvannstransporten være underestimert. For eksempel viser CTD data fra september at det årlig kan bli mellom 400 til 1000 km3 ekstra ferskvanntransport på sokkelen, i størrelse mellom 400 og 1000 km3 per år . Vi ser imidlertid etter muligheter for å øke antall måleinstrumenter og å ta i bruk ny teknologi på fortøyningsarrangementet for å gi bedre estimater.

Presentasjon av kun september-verdier av ferskvannstransporten basert på CTD-data og verdier av strømhastighet fra fortøyningene er fordi det pågår videre arbeid med oppdateringer av tidsserien for månedlige gjennomsnitt. Den absolutte geostrofiske hastigheten er kalkulert ved å beregne den geostrofiske hastigheten målt fra hydrografiske seksjonsdata og deretter referert til gjennomsnittlige månedlige middelhastighet fra fortøyningsdata i september. Ferskvannstransporten bestemmes igjen mellom overflaten og ned til isohalinen ved 34,9‰ og integrert over havområdet mellom 8° W og 0° W. Standardavviket er 583 km3/år.

Kvalitet

WOCE-protokollens dokumenter og Sea-bird Electronics application note gir detaljerte beskrivelser av prosedyrene for innsamling og kalibrering av hydrografiske data. Disse protokoller følges under de årlige Framstredet-toktene. CTD-data som samles inn under toktet er brukt til å sjekke kvaliteten på dataene som samles av instrumentene på de fortøyde overvåkingsbøyene. Hvert år sendes Sea-Bird SBE37 Microcats fra overvåkingsbøyene til Sea-Bird for kallibrering.

Hydrografiske teknikker og måleteknikker følger WOCE-protokollen med tilleggskalibrering nøye, som beskrevet i Sea Bird Electronics Application, note 31:

Status og trend

Resultater viser at det er store variasjoner i transport av ferskvann i løpet av året og gjennom hele overvåkingsperioden. Det er viktig å vurdere de tre tidsseriene separat siden de er fra forskjellige steder i Øst-Grønlandsstrømmen. Mengden ferskvann som forlater Arktis viser ikke en klar langsiktig trend, men i perioden 2010 til 2012 og i 2013 var ferskvannstransporten større enn vanlig. Disse avvikene skyldtes hovedsakelig økt sørlig vanntransport (2010-2011), og dernest vannmasser med lav saltholdighet (2012-2013). Etter 2015 har gjennomsnittlig ferskvannstransport minket litt, men årlig variasjon er fortsatt stor. I 2017 var det stor eksport av ferskvann fra Polhavet.

Resultatene som hittil er basert på tidsserien, viser at Øst-Grønlandsstrømmen i gjennomsnitt transporterer ca. 2085±724 km3 ferskvann ut av Polhavet hvert år. I tillegg strømmer en viss mengde ferskvann over Grønlandssokkelen vest for 8° W, men volumet er usikkert siden det ikke er årlige målinger der. I tillegg kommer ferskvann transportert som sjøis, og som utgjør rundt 2 600 km3 per år. Samlet sett er den årlige ferskvannstransporten ut av Polhavet beregnet til minimum 4 800 km3 per år. Det foregår forskning for å relatere variasjoner i transport til endringer og variasjoner i atmosfæriske sirkulasjonen i Polhavet.

Årsaker

Økt transport av ferskvann i 2010-2012 og 2013 er forklart som et tidsavgrenset utslipp av ferskvann fra vestlige og sentrale arktiske områder, og er knyttet til en stagnasjon i 2009 av oppstuvingen av ferskvann i det kanadiske havbassenget på 2000-tallet. Mengden ferskvann i Arktis er fortsatt svært stor som følge av økt utslipp fra elver, mer tilstrømning av havvann fra Stillehavet, og issmelting i Polhavet.

Den atmosfæriske sirkulasjonen som går fra øst mot vest (med klokka) gjør at ferskvann lagres i det kanadiske bassenget. Økt utstrømming av ferskvann fra Arktis kan skje i nær fremtid hvis den atmosfærisk sirkulasjon blir endret til å bevege seg mot klokka slik det var tidlig på 1990-tallet. Overvåkingen av ferskvannsutstrømningen i Framstredet vil kunne påvise dette. Minkingen av ferskvannsutstrømmingen etter 2015 forklares med reduksjon av utvidelse av polvannet i Øst-Grønlandsstrømmen, en økning av atlanterhavsvann og reduksjon i strømhastighet gjennom Framstredet.

Konsekvenser

Målingene av ferskvannsutstrømningen viser stor variasjon fra måned til måned og med en betydelig variasjon fra år til år. Det som er viktig sett i sammenheng med endringer i klimaet, er om det er en vedvarende utvikling over tid. Havoverflaten i Grønlandshavet, Irmingerhavet og Labradorhavet (henholdsvis øst for Grønland og Canada) er utsatt for sterk nedkjøling. Nedkjøling og utfellingen av salt ved isdannelse fører til at overflatevannet blir tyngre, synker og danner det såkalte dypvannet. Det synkende vannet blir erstattet av varmere vann fra sør sammen med vann drevet nordover av sørlige vinder. Denne sirkulasjonen er hovedårsaken til det relativt milde klimaet i store deler av Nord-Europa, inkludert Norge.

Tilførselen av ferskvann motvirker dannelsen av dypvann ved å gjøre overflatevannet lettere. Om ferskvannstilførselen øker og pågår over lang tid, kan det redusere tilførselen av varmt vann fra sør. Det vil påvirke klimaet i Nord-Europa.

Store mengder ferskvann samles i Arktis. Dette vannet kommer fra nedbør, elver og smeltende is, og noen kommer fra Stillehavet som er mindre salt enn Atlanterhavet. En betydelig del av dette ferskvannet forlater altså Polhavet via Øst-Grønlandsstrømmen og ender opp i Grønlandshavet og Labradorhavet der det kan påvirke dannelsen av dypvann.

Økningen i transport av ferskvann mellom 2010-2013 har bidratt til lavere saltholdighet i Nord-Atlanteren, men det er for tiden uklart hvilken effekt dette har på dannelsen av dypvann.

Om overvåkingen

Norsk Polarinstitutt har overvåket denne ferskvannsstrømmen siden 1997 ved bruk av permanent utplasserte instrumenter og årlige tokt på tvers av strømmen. Dataene kommer fra denne overvåkingen.

Overvåkningen muliggjør en bedre forståelse av transportsystemet for ferskvann, og styrkes ved at tidsserien kan sammenlignes med andre tidsserier fra andre deler av klimasystemet.

Steder og områder

Forhold til annen overvåking

Overvåkingsprogram

Internasjonale miljøavtaler

  • Ingen

Frivillig internasjonalt samarbeid

  • Ingen

Relatert overvåking

  • Ingen

Videre lesning

Publikasjoner

  1. de Steur, L., Hansen, E., Gerdes, R., Karcher, M., Fahrbach, E., & Holfort, J. (2009). Freshwater fluxes in the East Greenland Current: A decade of observations. Geophysical Research Letters 36(23). https://doi.org/10.1029/2009GL041278.
  2. de Steur, L., Peralta‐Ferriz, C., & Pavlova, O. 2018. Freshwater export in the East Greenland Current freshens the North Atlantic. Geophysical Research Letters 45(24). https://doi.org/10.1029/2018GL080207.
  3. Haine, T. W., Curry, B., Gerdes, R., Hansen, E., Karcher, M., Lee, C., … & Woodgate, R. (2015). Arctic freshwater export: Status, mechanisms, and prospects. Global and Planetary Change, 125, 13-35. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2014.11.013.
  4. Holfort, J., & Hansen, E. (2005). Timeseries of Polar Water properties in Fram Strait. Geophysical Research Letters 32(19). https://doi.org/:10.1029/2005GL022957.
  5. Jahn, A., Aksenov, Y., de Cuevas, B. A., De Steur, L., Häkkinen, S., Hansen, E., … & Zhang, J. (2012). Arctic Ocean freshwater: How robust are model simulations?. Journal of Geophysical Research: Oceans, 117(C8). https://doi.org/10.1029/2012JC007907.
  6. Karpouzoglou, T., de Steur, L., Smedsrud, L.H., & Sumata, H. (2022). Observed Changes in the Arctic Freshwater Outflow in Fram Strait. Journal of Geophysical Research: Oceans 127(3), e2021JC018122. https://doi.org/10.1029/2021JC018122.
  7. Proshutinsky, A., Dukhovskoy, D., Timmermans, M.-L., Krishfield, R., & Bamber, J.L. (2015). Arctic circulation regimes. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 373(2052), 20140160. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0160.
  8. Tsubouchi, T., Bacon, S., Aksenov, Y., Garabato, A. C. N., Beszczynska-Möller, A., Hansen, E., … & Lee, C. M. (2018). The Arctic Ocean seasonal cycles of heat and freshwater fluxes: Observation-based inverse estimates. Journal of Physical Oceanography, 48(9), 2029-2055. https://doi.org/10.1175/JPO-D-17-0239.1.