Klimat och miljö genom satelliters ögon 2/4

Fascinerande Glaciärer

ESA’s Sentinel-1 -satelliter går, liksom många satelliter som har som uppgift att se på jorden, i en solsynkron polar bana. Från en höjd 693 km över jordytan ”ser” satelliternas ”synthetic aperture radar” (SAR) genom moln och regn, dag som natt. De två satelliterna i konstellationen, Sentinel-1A och -1B, ger tillsammans en ny global bild vart sjätte dygn.

groenland_is_rorelse_2015
Grönlands glaciärer i rörelse. Bilden innehåller bearbetade Sentinel-data (2015)/ENVEO/ESA CCI/FFG

Till den polara banans karakteristika hör att satelliterna oftare passerar över punkter nära polerna. Lägger man till att man, när man övervakar vatten och is, kan använda sig av en lägre upplösning där strängbredden, bredden på den yta satelliten samla data från under en passage, är uppemot 250 km, får man ett stort antal bilder av områden nära polerna under en relativt kort period. Med interferometrin som verktyg kan skillnader mellan bilder behändigt upptäckas.

Bilden intill, till vilken använts över 1200 radarscener, beskriver rörelserna i Grönlands inlandsis. Enheten i presentationen är meter per dygn, m/d. Föga förvåndande har vi de snabbaste rörelserna i de isfjordar som småningom leder ut till havet. Vi ser att dessa isströmmar rör sig med en hastighet över en meter i dygnet nära mynningarna. Är då isströmmen flera kilometer bred handlar det om betydande mängder is per dygn.

Den stora markeringen i nordost är Zachariae Isstrøm och Nioghalvfjerdsfjorden som ligger på ett brant, österut sluttande område. Det är ett intressant område som övervakas noggrant och rörelserna i isen där kan följas via Centre for Polar Observations and Modelling Data Portal.

isglas_lHur än havsisen fryser till eller smälter har det ingen betydelse för havsytans nivå. Med glaciärer är det annorlunda. Ökar mängden vatten bundet i is över land sjunker havsnivån. När glaciärer smälter rinner det vatten de bundit ut i havet med en höjning av havsnivån som följd. Sedan senaste nedisning för 20000 år sedan beräknas havsytan ha stigit mer än 125 meter.

Detta kan enkelt ses om man sätter is i ett vattenglas och fyller upp med vatten tills vattenytan når glasets kant. Isen kommer då, på grund av att dess densitet är lägre än vattnets, att sticka upp en bit ovanför glasets kant. Trots att isen smälter rinner inte vattnet över glasets kant. Sätt gärna glaset på en våg och notera att massan är densamma under hela tiden. Sätter man däremot en isbit på en sked över glaset och låter vattnet från den smältande isbiten rinna ner i glaset kommer vattenytan att stiga och vattnet att rinna över glasets kant.

Tillbaka till glaciären i anslutning till Zachariae Isstrøm. Den sägs ha tillräckligt med vatten för att, i händelse av av den smälte ner helt, höja havsytan med 46 cm. Kan det stämma? Den frågan bör man ställa sig.

jordensytaLåt oss börja med att beräkna jordens yta. Jordens medelradie är 6371 km och ytan av en sfär räknas enligt 4*π*r².

Världshaven upptar 71% av jordens yta. Utgående från det och antagandet att vattenmängden i glaciär en ovanför Zachariae Isstrøm är tillräcklig för att höja havsytan med 46 cm kan vi beräkna volymen av vattnet som bundits i glaciären.

zi_volym_l

Glaciären binder alltså, enligt de beräkningar vi gjorde utgående från att vattenmängden skulle vara tillräcklig för att höja världshavens yta mer 46 cm, 170 000 km³ vatten.

zi_hojd_lGlaciärens yta är 92 000 km². Då kan vi behändigt räkna ut att den vore 1,8 km tjock om den vore vatten i flytande form. Eftersom vatten utvidgar sig när det fryser till is kan vi anta att isen är nära två kilometer tjock. Det torde vara rimligt.

Vi bör hålla i minnet att havets kuster sällan reser sig rakt upp ur havet. När havsytan stiger blir samtidigt havsytan större. Det viktiga i detta fall är inte att göra en exakt beräkning. En uträkning kan aldrig bli mer exakt än de uppgifter man har att tillgå när man börjar räkna, och i detta fall finns många osäkerhetsfaktorer. Vi har ändå med de uppgifter vi hade i början kunnat konstatera att antagandet om att glaciären över Zachariae Isstrøm mycket väl kan innehålla så mycket vatten att havsytan skulle stiga närmare en halv meter ifall glaciären smälte helt. Vidare skulle knappast en del av Grönlands glaciärer smälta helt medan restan skulle förbli opåverkade. Det finns beräkningar kvar att göra.

Vatten på glaciären
Leverett Glaciären på västra Grönland 8.8. 2010 Bild: Andrew Sole–University of Sheffield

Övriga processer gällande våra glaciärer inte riktigt så enkla att få grepp om. Deras väg över berggrunden är ännu inte fullt kartlagd. Under sommaren smälter isen på glaciärernas yta och det bildas både rännilar, bäckar och sjöar. En del av detta ytvatten letar sig nedåt genom glaciärens sprickor. När en del av vattnet småningom når ner till berggrunden under glaciären har det stor betydelse för glaciärens framfart. Ett lager smältvatten mellan isen och berggrunden under minskar friktionen och gör att glaciären rör sig snabbare.

Studier av Landsat-data insamlad under 30 år tyder dock på att Glaciärerna ”rinner” långsammare om isen på ytan smälter fortare.  Eller som det sägs i en artikel på ESA’s webbsida:

”… how surface meltwater drains through the 3 km-thick sheet to the ground below and the effect this has on the speed of ice flow is poorly understood.”

Hur dräneringen av glaciärvattnet går till är en av de många frågor som återstår när det gäller glaciärernas fysik. Data från Landsat-satelliterna, insamlade under lång tid, pekar dock på att fenomenet definitivt är värt att undersöka närmare.

Frågorna tar inte slut. Det är ofta så när det gäller forskning kring de stora frågorna. Ibland kan de svar man får gå tvärs emot det man från början tyckte var logiskt. Då har man ställts inför ett tillfälle att lära sig något nytt.

 

Förra avsnittet fokuserade på havsis. I följande avsnitt blir det ett svep över de stora skogarna. Det avslutande avsnittet i serien ägnas åt agrikultur och urbana områden.

European Space Agency, ESA: Ice sheet in motion, http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2015/11/Ice_sheet_in_motion
European Space Agency, ESA: Melting slows Greenland ice flow, http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Melting_slows_Greenland_ice_flow
European Space Agency, ESA: How does interferometry work?, http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/How_does_interferometry_work
NASA Jet Propulsion Laboratory: In Greenland, Another Major Glacier Comes Undone, http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4771


JanJan är lärare i matematik och vetenskapliga tillvalsämnen på Sursik skola i Pedersöre, Finland. Att ta in världsrymden i klassrummet ger ofta, åtminstone, ett delsvar på frågan ”Varför?”, en fråga som hörs rätt ofta i samband med matematikundervisningen. Att dryfta stora frågor ger nyfikenheten näring, vilket i sin tur är en av nyckelingredienserna till framgång.

3 Comments

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s