En kop vand fra en fjord ved den grønlandske østkyst indeholder spor af jord fra Rusland.
Det lyder måske mærkværdigt, men det var, hvad forskerne opdagede, da de udtog prøver af havvandet langs østkysten af Grønland.
De var i færd med at afprøve en ny teknik, der kan spore ferskvandets udspring i Atlanterhavet - vand fra floder, gletsjerafsmeltning
eller fra atmosfæren i form af regn eller sne.
»Det er en mærkelig tanke, at man kan tage en prøve af vandet fra det grønlandske grundfjeld og spore det hele vejen tilbage til Sibirien. For det er godt nok en stor afstand,« udtaler Colin Stedmon, der er lektor ved DTU AQUA Institut for Akvatiske Ressourcer.
Colin Stedmon og hans kollegaer fra Norsk Polarinstitut afdækkede et afslørende kemisk fingeraftryk bestående af skovjord i form af opløst organisk materiale, der var blevet pumpet ud i Atlanterhavet via de enorme floder langs den sibiriske kyst.
»Vi opdagede, at vi kan bruge organisk materiale fra Sibirien som sporstof i Atlanterhavet,« fortæller Colin Stedmon.
Han fortsætter:
»Og da vi målte vandet fra Fram Strædet ved den grønlandske østkyst, fandt vi, at det terrestriske signal hovedsageligt stammede fra Sibirien - og ikke fra Grønland.«
Resultaterne er publiceret i Journal of Geophysical Research: Oceans.
LÆS OGSÅ: Mærkværdige vejrforhold i Europa koblet til Grønlands afsmeltning
Enkel teknik kan forbedre computermodellerne
Hvert år pumper de sibiriske floder enorme mængder ferskvand ud i Atlanterhavet.
Og sammen med andre ferskvandskilder omkring den arktiske region kan de forstyrre den afgørende havcirkulation, som er drivkraften bag Europas og Nordamerikas vejrsystemer. (Se boks under artiklen.)
Selvom computermodellerne kan simulere havcirkulationssystemerne, har forskerne brug for observationer, der kan validere deres resultater og identificere, hvor ferskvandet kommer fra - gletsjere, havis eller floder.
Og det er vigtigt, hvis vi vil opnå en forståelse af, hvordan disse forskellige ferskvandskilder, der bliver ledt ud i Atlanterhavet, kan forandre sig fremover.
Det er her Colin Stedmons teknik kommer ind.
»Det er i bund og grund et efterforskningsarbejde. Vi forsøger at spore forskellige vandmassers fingeraftryk. Deres kemiske sammensætning er én måde at gøre det på,« forklarer Stemon.
Man benytter ofte traditionelle målinger af saltholdigheden for at spore det ferske vand i havvandet.
Men den nye metode betyder, at Stedmon og hans kollegaer kan gå et skridt videre og beregne, hvor stor en andel af det arktiske ferskvand er henholdsvis sibirisk flodvand, glacialt smeltevand og smeltet havis.
LÆS OGSÅ: Bekymrede forskere: Udbredelsen af havis i Arktis er rekordlav for årstiden
Sibirisk jord i grønlandske fjorde
Stedmon sporede det opløste organiske materiale i vandet omkring Grønland ved at registrere vandfarven.
»Stærkt nedbrudte organiske stoffer kaldes for humus, og det er lidt ligesom te. Når vi brygger en kop te, ændrer vandet sig fra at være klart til brunt, fordi vi opløser blade i vandet. Det er den samme proces, som man kan se i en skovsø,« forklarer Colin Stedmon.
Det opløste organiske materiale bliver båret ud i havet af de store floder langs den sibiriske kyst, hvor det bliver fortyndet og transporteret over den arktiske region til Grønland.
Colin Stedmon målte mængden af organisk materiale i vandet ved at observere, hvor meget lys vandet absorberede og i hvilken del af spektret ved hjælp af et spektrofotometer.
»Det er i bund og grund en lille smule af jorden og nedbrudte dyre- og planterester, der producerer det organiske materiale. Og vi benytter farven som et sporstof - på samme måde som farven i din kop te,« forklarer Colin Stedmon.
LÆS OGSÅ: Gennembrud: Danske forskere finder 'omvendt fotosyntese'
Kortlæggelse af arktiske ferskvandskilder
Colin Stedmon var ikke så overrasket over, at den opløste jord klarede hele rejsen fra Rusland til Grønland, men han var noget overrasket over, hvor let det var at opspore, registrere og måle.
\ Spektrofotometri
Spektrofotometri måles ved hvor meget lys der slippes igennem et bestemt stof ved en bestemt bølgelængde, monokromatisk lys. Et stof kan absorbere en bestemt farve. Så hvis et stof har blå som komplementærfarve er stoffet orange.Er stoffet blåt, set med vores øjne, så absorberes den orange farve.
Spektrofotometri anvendes ofte til kvantitative analyser, der kræver et spektrofotometer. Man nedsætter en opløsning i spektrofotometret og dermed sendes der lys igennem opløsningen og bølgelængden af det tilbagekastede lys bliver målt.
»Nu, da vi har udviklet en teknik, som aldrig før er blevet brugt, skal vi vende tilbage hvert eneste år for at gentage vores målinger og registreringer,« fortæller Colin Stedmon, der allerede har indsamlet flere vandprøver længere nordpå i Det Nordlige Ishav (Det Arktiske Ocean).
Han vil vende tilbage til Fram Strædet i august i år for at fortsætte med at udtage prøver.
Colin Stedmon har planer om at indsamle data nok til at kortlægge indholdet af organisk materiale i havvandet over et større område i Nordatlanten - ikke bare for at se, hvor meget ferskvand, der strømmer ud i havet, men også for at afdække, hvor det stammer fra.
»Vi arbejder nu med et krydstogtskib fra Davisstrædet, farvandet mellem Grønland og den canadiske ø Baffin Island, for at se, om vi kan spore det hele vejen rundt om Grønland. Kommer vi til at se det samme mønster, eller bliver vi i det mindste i stand til at benytte de samme metoder. Det har vi ikke den fjerneste anelse om!« slutter Colin Stedmon.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos ScienceNordic.
Oversat af Stephanie Lammers-Clark
Lena, jakutisk Joljujone, er en flod i det centrale Sibirien og med sine 4400 kilometer en af verdens største floder. Floden er den mest østlige flod, der strømmer ud i Det Nordlige Ishav.
(Foto: NASA)
Om bord analyserer Stedmon (bagerst) vandet med et spektrofotometer for at karakterisere det organiske materiale og for at spore dets afstamning. (Foto: Colin Stedmon)
Sibirisk opløst organisk materiale i Lena-floden (brunt vand). Lena dræner de enorme sibiriske stepper og transporterer det tilhørende organiske materiale bestående af nedbrudte dyre- og planterester.
(Foto: Rafael Gonçalves-Araujo)
Opløst organisk materiale fra sibiriske floder (blå pile) strømmer ud i Det Nordlige Ishav og bæres af havstrømmene (lilla og røde pile) ud i Fram Strædet (stiplet linje). Her bærer Den Østgrønlandske Polarstrøm det ud i Atlanterhavet. (Illustration: Paul Dodd)
Colin Stedmon og hans kollegaer udtog prøver af vandet over hele Nordatlanten (vist her med røde og sorte prikker). De forskellige farver betegner forskellige feltkampagner. (Illustration: Colin Stedmon)
DTU’s forskningsfartøJ, R/V DANA, drager afsted mod Nordatlanten i forbindelse med en feltkampagne. (Foto: Colin Stedmon)
Udstyr til vandprøver sænkes i havet. Indenbords-sensorer registrerer temperaturen og trykket, så Stedmon og hans team ved, når de er nået de ønskede dybder for prøvetagningen. De lukker efterfølgende beholderne og bjærger udstyret. (Foto: Thomas Juul Pedersen)
En profil af prøverne fra Fram Strædet ved Grønlands østkyst til Svalbards vestkyst passerer gennem Den Østgrønlandske Polarstrøm, der transporterer det organiske materiale fra Rusland ned langs Grønlands østkyst. Havstrømmen er kold (temperaturen vist i den øverste graf), fersk (saltholdighed vist i den midterste graf) og fuld af organisk materiale fra Sibirien (nederste graf). (Illustration: Colin Stedmon)
\ Udsat sted i havet driver det globale klima
Den arktiske havcirkulation er drevet af et komplekst samspil mellem varmt saltvand, der strømmer fra Atlanterhavet og det mindre salte ferskvand, der fosser ud i Det Nordlige Ishav fra sibiriske floder, grønlandsk smeltevand og ferskvand fra Stillehavet, samt direkte tilførsel fra regn, sne og smeltende havis.
Ny forskning har fundet, at smeltevandet fra Grønlands iskappe indtil videre ikke har haft en markant effekt på havcirkulationen i Nordatlanten.
Men i takt med at afsmeltningen fortsætter og måske endda accelererer, er det sandsynligt, at det kommer til at have en meget større effekt i fremtiden.
Visse forskere forudsiger endda, at disse havstrømme helt kan blive lukket ned.
LÆS OGSÅ: Afsmeltning fra Indlandsisen har ikke hæmmet havcirkulationen
Hvad er havcirkulation?
Den termohaline cirkulation er de sammenhængende havstrømme, der udgør et globalt kredsløb.
Det globale kredsløb kaldes også havenes store transportbånd.
Den atlantiske termohaline cirkulation - der på engelsk benævnes med forkortelsen AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation), og som transporterer varmt vand og vejr fra Troperne til Nordeuropa - er en enorm omstyrtning af vand helt fra vandoverfladen ned til havbunden.
Mod nord bliver overfladevandet kølet ned (og bliver kompakt), så det synker ned mod havbunden.
Vandet på bunden styrer derefter sydpå, hvilket driver havcirkulationen, som fuldendes af en nordlig rettet modstrøm på overfladen, der transporterer varme og vejrsystemer fra troperne til Nordatlanten.
Havstrømmen, der ofte kaldes Golfstrømmen, har en markant effekt på klimaet i Nordeuropa og USAs østkyst.
Hvilken effekt har klimaforandringerne?
I takt med at klimaet forandrer sig, forventer man, at verden bliver varmere og vådere.
Forskerne forventer desuden, at afsmeltningen af gletsjerne og de sibiriske floder vil lede mere ferskvand ud i Det Nordlige Ishav (Det Arktiske Ocean).
Det ekstra ferskvand vil sprede sig over alt i Atlantens overfladevand gennem Den Østgrønlandske Polarstrøm, en sydgående strøm langs Grønlands østkyst.
Det vil svække eller helt lukke AMOC, hvis en tilstrækkelig mængde ferskvand strømmer ud i Nordatlanten, advarer forskerne.
Det vil have en enorm følgevirkning på vejrforholdene og klimaet over hele den nordlige halvkugle.
Forandringernes hastighed og nøjagtige reaktion er dog stadig et varmt debatemne blandt forskerne.
»Jeg vil våge at påstå, at debatten understreger vigtigheden i opnå ferskvands-sporingsteknikker baseret på faktiske registreringer og målinger, der agerer som en dobbelt kontrol af modellerne eller i det mindste en måde at evaluere deres præstation,« forklarer Colin Stedmon.
»Man kan for eksempel stille spørgsmålet, hvor trænger ferskvandet ind i kyststrømmen? Og hvor er udspringet; Grønlands afsmeltning eller arktisk havis. Jeg er sikker på, at diskussionen ikke ender her,« slutter han.
LÆS OGSÅ: Mærkværdige vejrforhold i Europa koblet til Grønlands afsmeltning
