Klimaforskningen startede med en tom ølflaske

En ung forsker med et nyt instrument kombineret med en kold krig blev startskuddet på klimaforskning med iskerner, som stadig er i fulde omdrejninger i dag.

Lørdag den 21. juni i 1952 sad Willi Dansgaard i sin have og fornemmede, at det trak op til regn. Han var for nylig blevet ansat ved det daværende DMI (Danmarks Meteorologiske Institut) med ansvar for det nyindkøbte massespektrometer. En fin og dyr maskine, der kunne adskille og måle indholdet af grundstoffer i det, man puttede ind i den.

Men hvad skulle man måle på? Som ansvarlig for det nye instrument var Willi Dansgaard altid på udkig efter næste emne, han kunne måle på. Måske regnvand fra den byge, der nu nærmede sig? Mon der var forskel på regnvand fra én regnbyge til den næste? Da Willi tilfældigvis havde en tom ølflaske ved hånden, blev den hurtigt udnævnt til opsamlingsaggregat, og forsøget var i gang.

Regnbygen viste sig ikke at være alene, men udviklede sig til en hel stribe kraftige byger henover hele weekenden. Om mandagen troppede Willi derfor op på arbejdet med en stor samling flasker, potter og pander med prøver fra weekendens nedbør. Regnvandsprøverne blev kørt gennem massespektrometeret en efter en, og resultatet blev starten på et helt forskningsfelt. Den dengang 30-årige Willi Dansgaard havde nemlig fat i noget stort.

”Han er mildest talt en superstjerne,” siger Anders Svensson, nutidig forsker og lektor i Niels Bohr Institutets Afdeling for Is, Klima og Geofysik. Med andre ord burde man have hørt om Willi Dansgaard. Er det ikke tilfældet, fortæller Anders Svensson heldigvis gerne.

”Det var Willi Dansgaard, der opfandt den såkaldte δ O¹⁸-metode (udtales ‘delta-O-18’, red.), vi stadig bruger i dag til at måle fortidens temperatursvingninger ved hjælp af iskerner. Samtidig kan man finde selve isens alder med samme metode, og begge dele er enormt vigtigt, da det giver os et sammenligningsgrundlag for de klimaforandringer, vi ser i dag,” fortæller han.

Læs mere: Ekspertniveau: Sådan læser du en frossen dagbog

Willi Dansgaards målinger af weekendens regnvand viste nemlig, at der er en lille forskel i regnvandets indhold af iltisotoper, altså iltaomer med forskellige antal neutroner, alt efter hvor varmt eller koldt det er i atmosfæren på det tidspunkt, regnen blev dannet.

“Han fik så den tanke, at hvis det gjaldt nutidens regnvand, gjaldt det formentlig også fortidens. Så hvis man kunne måle på den isotopiske sammensætning af noget gammelt regnvand, kunne man altså finde ud af, hvor varmt det var, da det blev dannet,” forklarer Anders Svensson.

“Hvor finder man gammelt regnvand?” spørger han retorisk. “Det gør man i gletsjeris. Og hvor finder man meget gammel gletsjeris? Det gør man i Indlandsisen.”

En hemmelig by under isen

Samme tanke havde Willi Dansgaard fået tilbage i 50’erne, og derfor var det hans held, at Den Kolde Krig ansporede amerikanerne til at starte et vildt projekt på, eller rettere i, Indlandsisen. Dengang var der nemlig ingen, der havde boret dybt ned i Indlandsisen før, men nu ville amerikanerne grave 4000 kilometer gange under Indlandsisen, hvor der skulle ligge omkring 600 atommissiler klar. I tilfælde af, at Den Kolde Krig mod Rusland pludselig skulle blive varm.

Mellem 1962 og 1966 byggede og udviklede det amerikanske militær derfor en hel by ved navn Camp Century mange meter under isen øst for Thulebasen. Byen skulle tjene som første led i den store missilplan, der for de få indviede var kendt som Project Iceworm.

Da ingen rigtig havde interesseret sig for at undersøge dynamikkerne i isen før, havde millitæret brug for hjælp til at analysere den, så man kunne planlægge tunnellerne bedst muligt. Derfor fik amerikanerne arrangeret et stort iskernebor nede i campen, som borede den første iskerne nogensinde taget fra top til bund i Indlandsisen. I alt 1320 meter is.

Læs mere om Camp Century

Da Willi Dansgaard på det tidspunkt var blevet ret velrenommeret inden for forskning i gletsjeris, fik han lov til at få prøver fra hele iskernens længde. Han var begejstret: Her lå alle informationerne om tidligere tiders klima pænt og sirligt ordnet i lag i en over 1000 meter høj, uforstyrret islagkage, hvor det bare var at starte fra en ende af. Så det gjorde han.

Resultatet blev den første kontinuerlige klimakurve over fortidens temperatursvingninger 130.000 år tilbage i tiden (se herunder). Her kunne man pludselig se ganske tydeligt, at den seneste istid, kaldet Weichel-istiden, begyndte for omkring 115.000 år siden. Lige omkring der, hvor den nederste is, og dermed den ældste, blev dannet. Kurven viste desuden, at istiden toppede for omkring 20.000-25.000 år siden, hvor­efter det begyndte at blive varmere, indtil istiden sluttede for omkring 11.500 år siden.

Amerikanernes Project Iceworm førte derudover til den indsigt, at isen bevæger sig konstant ned- og udefter mod kysten. Det blev ret hurtigt tydeligt, og endda helt uden iskerne­boringerne. Istunnellerne, der udgjorde Camp Century, begyndte nemlig at blive mast sammen af isen ovenfra, i takt med at isen flyttede sig. Efter nogle års forgæves forsøg på at standse sammenpresningen med afstivning og anden forstærkning resulterede det i, at amerikanerne simpelthen måtte droppe hele projektet. Isens kræfter var for store.

Iskernen, som Willi Dansgaard fik fingrene i, har dog siden startet et helt forskningsfelt, der har bragt uvurderlige mængder viden om blandt andet:

• Temperatur- og nedbørsmønstre gennem tiden
• Atmosfærens indhold af drivhusgasser og andre stoffer
• Fortidige storme og deres styrke via støv blæst ind over isen
• Vulkanudbrud over hele kloden, hvis svovlforbindelser opfanges som syreholdige lag i isen.

Nutidens iskerneforskning

Der har været syv større, koordinerede dybe iskerne­boringer rundt om på Indlandsisen siden den i Camp Century i 1960’erne. Alle har de haft som primært formål at finde ældre og ældre is, der kunne afsløre klimaet endnu længere tilbage.

”Der er flere gange boret helt ned til den ældste is, der er omkring 130.000 år gammel, altså svarende til den is, Willi Dansgaard målte på fra Camp Century,” fortæller Anders Svensson.

“Vi har fundet is, der er ældre, men ikke i en lang uforstyrret sekvens. Under de cirka 130.000 år er lagene blandet sammen på grund af isens flydning hen over undergrunden, og derfor kan vi ikke bestemme isens alder.”

Derfor er det efterhånden ikke sandsynligt, at man over­hovedet kan finde ældre is, der er af en kvalitet, der gør, at man stadig kan bruge δ O¹⁸-metoden, fortæller forskeren.

”Vi er derfor nok nået grænsen for, hvor langt tilbage i tiden vi kan komme ved hjælp af isen i Indlandsisen,” siger Anders Svensson.

Forskerne følger strømmen

Derfor har han og forskerkollegerne nu skiftet fokus. De borer stadig iskerner, bare et nyt sted og med et nyt formål.

”Der mangler data på, hvordan de store isstrømme i Indlandsisen opfører sig, og navnlig hvordan de reagerer på klimaforandringer. Så det er vi gået i gang med at finde ud af ved at analysere iskerner i Den Nordøstgrønlandske Isstrøm,” fortæller Anders Svensson.

Den Nordøstgrønlandske Isstrøm (NEGIS) er nemlig den største isstrøm i Indlandsisen, der starter næsten helt inde på midten af isen (se kort herunder, der viser hastigheden på isens strømning). Der er mange ubekendte ved isstrømmen, blandt andet hvorfor den starter så langt inde i landet, når alle de andre isstrømme først begynder at flyde hurtigt ude mod kysten. Projektet hedder East GRIP (EGRIP, som står for East Greenland Ice-core Project), og det kører nu på fjerde år.

”Man ved efterhånden ret meget om isens dynamikker i gletsjerne ude ved kysten, og hvordan de påvirker havstigning­erne. Men da gletsjerne fodres af isstrømmene, hænger det hele jo sammen. Derfor er det vigtigt at kende bevægelsesdynamikkerne i isen længere inde for at kunne sige, hvordan Indlandsisen som helhed reagerer på et ændret klima på den lange bane. Også over de næste årtusinder, som er den skala, isstrømmene opererer på,” siger han.

EGRIP-lejren ligger ved isstrømmens start lidt syd for den 76. breddegrad, cirka 400 kilometer inde på Indlandsisen (se kort herunder). Her flyder isen med cirka 20 centimeter om dagen, hvilket er langsomt i forhold til de omkring ti meter, den bevæger sig dagligt ude ved kysten. Anders Svensson fortæller, at det mest optimale rent forskningsmæssigt ville være at lægge lejren længere ude mod kysten, hvor man kunne studere hurtigerestrømmende is, men holdet var nødt til at lave et kompromis på grund af sikker­heden.

”Jo hurtigere isen flyder, des flere og større gletsjerspalter kommer der også, og det er farligt at lægge en lejr midt i. Ved lejren er der ingen gletsjerspalter, så det er et sikkert sted for fly at lande og for videnskabsfolk at operere.”

Livet og arbejdet under isen

Selve lejren er genbrug fra det tidligere iskerneprojekt North Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM) i Nordvestgrønland og blev i 2015 sat på store slæder og trukket af en karavane af bæltekøretøjer tværs over Indlandsisen til det sted i starten af NEGIS, holdet havde udset sig.

”Det koster enormt mange penge at få fløjet den gamle lejr ud og en ny lejr ind, og derfor kunne det bedst betale sig at trække den gamle hen til NEGIS,” fortæller Anders Svensson.

Det gjaldt dog kun den del af lejren, holdet bor og opholder sig i, når de har fri. Selve arbejdslokalerne skulle bygges fra ny, vel at mærke ti meter under isen.

”På den måde er der nemlig en rimelig konstant temperatur på omkring -20°C, så iskernerne holdes dybfrosne, imens vi arbejder med dem,” fortæller lektoren.

Derfor gik første del af projektet ud på at grave kæmpe huller i isen, puste gigantiske luftballoner op nede i dem, smide sne oven på og så lukke luften ud af ballonerne, så de efterlod et hulrum med massivt snetag. Så har man en snehal egnet til iskerneboring. Dernede foregår arbejdsdagen derfor med fuld arktisk dresscode bestående af dunjakker, støvler, huer og handsker flankeret med termokander af kaffe og te.

Se mere om EGRIP-lejren

Hver sommer siden 2015 er der rejst et hold på omkring 20-30 forskere op til lejren, hvor der er bliver arbejdet, til sommeren går på hæld, og vinterkulden og mørket igen gør det for vanskeligt at opholde sig på isen.

Helt konkret går pro­jektet ud på at bore en iskerne fra toppen til bunden af isen og analysere, hvordan isens flydedynamikker ændrer sig på vej ned. Iskerneboret er cirka ti meter langt, hvoraf de tre nederste meter udgør et kammer til den borede kerne. Hver gang boret har gnavet sig tre meter dybere ned i borehullet, hiver man det op og tager iskernen ud. Kernen bliver så skåret op i mindre stykker på omkring en meter, der saves flere mindre prøver ud fra, som sendes videre til de forskellige målinger.

Krystaller afslører isens flydemønster

En af målingerne, isen udsættes for, er analyse af krystalorienteringen (se foto herunder). Her slibes isstykkerne til små, papirstynde prøver på en særlig slibemaskine og kommes i en anden maskine, der beskyder isprøven med polariseret lys. Det får de enkelte iskrystaller til at lyse op i de mest utrolige farver, og den tynde plade af gennemsigtig is ligner pludselig et stykke abstrakt kunst.

Farverne skyldes, at iskrystallernes forskellige orientering i isen bøjer lyset på hver sin måde, som i en prisme. De krystaller, der vender i samme retning, får derfor samme farve, så på den måde kan farverne bruges til at vurdere, hvor ensrettede iskrystallerne er. Jo mere ensrettede, og dermed ensfarvede, de er, des nemmere glider isen, helt overordnet set.

Ved at sætte den information sammen fra alle prøverne fra top til bund i boringen får man altså et udsnit af hele isstrømmens bevægelsesmønster. Data, som netop mangler i isflydemodeller for Indlandsisen.

Forsinket reaktionstid
Resultaterne fra EGRIP-boringen tyder indtil videre på, at isflydningen i NEGIS muligvis stadig er ved at tilpasse sig overgangen fra sidste istid til det nutidige klima for 11.500 år siden.

Isstrømmene ser altså ud til at arbejde på meget længere tidsskalaer end gletsjerne, som reagerer meget hurtigt på ændret klima. Påvirkningen fra klimaforandringerne, vi ser i dette århundrede, kan derfor med stor sandsynlighed også ses langt ude i fremtiden.

Arbejdet må afblæses

Isen er cirka 2600 meter tyk, der hvor forskerne borer, og i sommeren 2019 nåede de ned i 2122 meters dybde. De skulle gerne være nået længere, men isen begyndte at gøre knuder, fortæller Anders Svensson:

”Vi er faktisk blevet nødt til at stoppe boringen for i år et par uger tidligere end planlagt. Isen begyndte at blive helt vildt svær at knække, så knivene nederst i boret ikke kunne skære kernen over, og så kan vi ikke komme længere. Vi ved ikke, hvad det skyldes,” forklarer Anders Svensson.

“Men da det ikke er noget, vi har oplevet ved tidligere dybdeboringer andre steder, er det sandsynligt, at det har at gøre med isens flydning i isstrømmen. Så måske har vi allerede lært noget nyt om isen i isstrømme som NEGIS, selvom det kom lidt uventet og gør tingene lidt besværlige.”

Han fortæller, at de sidste iskerner fra stykket med den pludselig meget hårde is er ved at blive analyseret, så det hele er stadig omgærdet af en vis usikkerhed. Men optimismen er intakt hos Anders Svensson.

”Nu har vi hele vinteren til at finde en løsning. Det er nemlig vigtigt, vi når helt ned til bunden, da vi skal sammenligne strømningen dér med den i de øvre lag for at få den fulde forståelse af, hvad der foregår i NEGIS, og hvordan den vil reagere på klimaforandringerne nu og i fremtiden.”

---