Nordatlanten - Vandudvekslingen omkring Færøerne og globale klimasvingninger
af Antoon Kuijpers
91
Den nordlige del af Nordatlanten og
dele af havet omkring det Antarkti-
ske kontinent er de vigtigste områ-
der, hvor der under de nutidige kli-
maforhold finder udvekslingsproces-
ser sted mellem atmosfæren og dyb-
havet.
DET GLOBALE CIRKULA-
TIONSSYSTEM
I Nordatlanten strømmer overfla-
devand fra sydlige breddegrader
mod nordøst, hvorved der afgives
varme til atmosfæren. Denne
strøm er kendt som Golfstrøm-
men og den Nordatlantiske
Strøm. Fordampning og afkøling
resulterer i, at vandets vægtfylde
øges i farvandet mellem Grønland
og Nordnorge, således at det syn-
ker ned i havet til dybder under
1000 m. Disse dybvandsmasser
spredes via Danmark Strædet
mellem Island og Grønland og via
Færø-Shetlandkanalen til det
nordlige Atlanterhav og videre til
resten af verdensdybhavet (Figur
1).
På denne måde dannes der et glo-
balt cirkulationssystem, hvor æn-
dringer i cirkulationen kan sættes
direkte i forbindelse med de glo-
bale klimasvingninger.
NORDATLANTEN - VANDUDVEKSLINGEN OMKRING
FÆRØERNE OG GLOBALE KLIMASVINGNINGER
(ENAM-PROJEKTET)
Antoon Kuijpers
Figur 1. Globalt cirkulationssystem
der viser områder med dybvands-
dannelse ved Østgrønland og i
Labradorhavet og dybvandstrans-
port fra Nordatlanten til Stillehavet.
Blå pile antyder dybvandstransport,
mens de røde pile viser transport af
varmt overfladevand. Den grønne pil
viser transport af kold overfladevand
ind i Atlanterhavet syd om Sydame-
rika.
Suduroy ved Sumba, Færøerne
92
Scenarier fra globale klimamodel-
ler viser, at Nordatlantregionen
kan være afgørende for udløsnin-
gen af forandringer i global skala.
Modelstudier viser bl.a., at en
pludselig formindskelse af salthol-
dighed i overfladevand i Nordat-
lanten, f.eks. på grund af hastig
nedbrydning af Grønlands ind-
landsis eller bortsmeltning af havi-
sen i Arktis (drivhusklima!) resul-
terer i en stagnation af dybvands-
dannelse og en hurtig (
<10 år)
sænkning af Nordatlantens over-
fladetemperatur med 5º C. Såle-
des kan en global opvarmning af
atmosfæren gennem denne tilba-
gekobling, paradoksalt nok, føre
til en afkøling i Nordatlanten, med
betydningsfulde konsekvenser for
klimaet i Nordvest Europa.
I denne sammenhæng skal det
nævnes, at målinger fra en række
år siden 1980 i havvandet øst for
Grønland viser en tendens til afta-
gende dannelse af dybvand i den
nordligste del af Nordatlanten.
Desuden tyder målinger, foretaget
de sidste 5 år, på en mindskning af
saltholdighed i overfladevandet og
i det udstrømmende dybvand i
Danmark Strædet og i Færøområ-
det. Til gengæld har målinger i
Labradorhavet, ud for Vestgrøn-
land, hvor der også dannes dyb-
vand, siden midt i firserne vist en
overraskende forøget dannelse af
koldt og salt dybvand.
KLIMASVINGNINGER
Usikkerheden ved vurderingen af
de nutidige globale ændringer af
oceancirkulationen og klimasyste-
met må først og fremmest tilskri-
ves vores mangelfulde forståelse
af det hydrologiske kredsløb - cir-
kulationen af vandet i oceanerne,
atmosfæren og biosfæren. Rekon-
struktioner af det fortidige klima
og oceancirkulationen er derfor
et vigtigt instrument, der giver
mulighed for vurdering af betyd-
ningen af de nutidige klimasving-
ninger. Desuden er korrelationer
mellem palæoklimatiske data fra
oceanet, kontinenterne og iskap-
perne af stor interesse som mid-
del til at identificere årsagerne til
og virkningerne på den atmosfæri-
ske og oceaniske cirkulation.
93
ENAM PROJEKTET
I rammen af ENAM ("European
North Atlantic Margin") projek-
tet, finansieret igennem EUs
MAST-program, har GEUS siden
1993 arbejdet på at øge kendska-
bet til de variationer i vandudvek-
slingen igennem Færø-Shetlandka-
nalen, som har fundet sted i løbet
af kvartærtiden. Undersøgelserne
gælder især bestemmelse af ud-
strømning af det kolde bund-
strømsvand, "Norwegian Sea
Overflow Water" (NSOW, se
Fig.2) fra Norskehavet. Der bliver
især fokuseret på mulige sam-
menhænge mellem disse variatio-
ner og klimasvingninger fra istider
til mellemistider. Forunderligt nok
har palæo-oceanografiske studier
af borekerner fra havbunden ikke
hidtil i særlig høj grad udnyttet de
muligheder, der ligger i at under-
søge sedimenter taget direkte
ved udløbet af NSOW-strømmen
fra Færø-Shetlandkanalen, d.v.s.
umiddelbart sydvest for Færøer-
ne (se Fig.2). En af årsagerne til
dette har nok været det meget
uregelmæssige sedimentations-
Anton
Dohrn
1000
Rockall
George
Bligh
Banke
500
500
1000
1000
Rosemary
Banke
Lousy
Banke
Bill Bailey
Banke
He
br
idis
ke
so
kk
el
Fæ
rø
- S
he
tla
nd
K
an
ale
n
20
0
1000
500
Wywille - Thomson
R
yg
1000
500
15
00
2000
2000
1500
500
Færø
Banke
3500
3000
2500
200
Færøerne
Skotland
Island
Færø - banke kanal
East
Icelandic
water
Norwegian Sea
Deep water
Norwegian Sea
Overflow water
Færø - platform
ENAM - 33
Tobi side scan figur 3
Figur 2. GEUS' hovedindsatsområder samt bundstrømsmønster om-
kring Færøerne med position af TOBI side-scan sonar optagelsen
(firkant; se Fig.3) og borekernen ENAM-33 (se Fig.4). Punktlinien
viser NSOW-bundstrømsruten fra Wyville-Thomson Ryggen. Denne
bundstrømsrute forklares i teksten.
94
mønster, der er en følge af den
stærke bundstrøm, som hersker i
området. Maksimum bund-
strømshastigheder i dette område
er stedvis i nærheden af 100 cm/s
(Figur 3), hvilket kan sammenlig-
nes med strømhastigheder, der
kan forekomme i Storebælt eller
Øresund.
En uundværlig del af undersøgel-
serne har været en mere nøjagtig
kortlægning af de vigtigste
NSOW-bundstrømsruter ved
hjælp af seismisk (flerkanals `slee-
vegun') måleudstyr og "side-scan
sonar". Disse undersøgelser blev
udført i nært samarbejde med
Geofysisk Afdeling ved Århus Uni-
versitet, og det hollandske institut
for havforskning "NIOZ". Side-
scan sonar undersøgelser af hav-
bundens overflade med "`TOBI' 6-
km range side-scan sonar syste-
met" blev udført i 1995 med fi-
nansiel støtte fra EUs "Human
Capital and Mobility Program" i
samarbejde med det engelske hav-
forskningsinstitut "Southampton
Oceanography Center" og NIOZ.
Disse undersøgelser blev ikke kun
foretaget ved udløbet af NSOW-
strømmen, men også nordøst for
Færøerne (Figur 2) ved indløbet af
denne bundstrøm.
Mens sedimentkerner fra det
sidstnævnte område blev under-
søgt på NIOZ og ved Københavns
Universitet, har GEUS' hovedind-
sats været fokuseret på sediment-
kerner fra området sydvest for
Færøerne. Undersøgelserne blev
udført i tæt samarbejde med Geo-
logisk Institut og Fysisk Institut
ved Århus Universitet samt Forsk-
ningscenter RISØ. I udlandet sam-
arbejdes med Göteborgs og Am-
sterdams Universitet (`Free Uni-
versity') samt med Woods Hole
Oceanografisk Institut i USA.
I den nuværende 2. fase af ENAM-
projektet (1996-99) gennemføres
en del af de palæo-oceanografiske
undersøgelser som et PhD-pro-
jekt finansieret af GEUS, og udført
ved Geologisk Institut ved Århus
Universitet.
FORELØBIGE RESULTATER
De første resultater af de seismi-
ske undersøgelser og side-scan
sonar undersøgelserne, der gen-
nemførtes i fase-1 af ENAM-pro-
jektet, har bl.a. vist en NSOW
bundstrømsrute fra Wyville-
Thomson Ryggen til kanalen mel-
lem Lousy og Bill Bailey Bank og
videre mod nord (se punktlinie,
Figur 2). Bundstrømsruten på
denne strækning har hidtil været
ukendt for oceanograferne. Der
planlægges derfor, i samarbejde
med oceanografer fra Sverige og
Færøerne, at udlægge forankret
måleudstyr på denne rute i kana-
len mellem Lousy og Bill Bailey
Bank.
Resultater fra borekerneunder-
søgelserne giver et direkte og
håndfast bevis på betydelige æn-
dringer af NSOW-bundstrømmen
i flere perioder indenfor de sidste
ca. 150.000 år, dvs. siden den se-
nere del af næstsidste istid, Saale
istiden.
Kernerne aldersbestemmes ved
hjælp af AMS (Accelerator Mass
Figur 3. TOBI side-scan sonar optagelse fra
et område i nærheden af NSOW-udløbet fra
Færø-Banke Kanal (se Fig.2). Optagelsen
viser mere end 10 km lange erosionsfurer
dannet i sand. Disse strømparallelle
bundformer dannes typisk i et miljø med
bundstrømshastigheder i nærheden af 100
cm/s. Pilen antyder hovedstrømsretning. `A'
viser store (250-300 m brede) sand striber,
mens `B' viser et felt med talrige smalle
sandstriber. Vanddybden er omkring 1400m.
95
Spectrometry), C-14 (kulstof-14)
metoden på sedimenter yngre
end 45.000 år samt ved brug af
resultaterne fra målinger af
O-16/O-18 forholdet ( mellem
stabile ilt-isotoper) i planktoniske
foraminiferer, fundet i sedimentet.
Dette isotopforhold viser karak-
teristiske forandringer i forbindel-
se med klimaændringer fra "istids-
klima" til "mellemistidsklima" (Fi-
gur 4).
Ændringer af selve foraminiferfau-
naen, som er en del af det marine
plankton i overfladevandet samt af
bundfaunaen, er i høj grad afhæn-
gig af de hydrografiske forandrin-
ger, d.v.s. forandringer i saltholdig-
hed, temperatur, iltforhold, og
næringsstoffer.
En varierende bundstrømshastig-
hed er en faktor, der har stor be-
tydning for kornstørrelsesforde-
lingen i sedimentet. I borekerner-
ne, fra undersøgelsesområdet
sydvest for Færøerne, findes be-
stemte afsnit, hvor en grovere
fraktion af silt og finsand (se Figur
4) er dominerende. Andre afsnit
består hovedsagelig af siltrig ler
med dropsten fra isbjerge.
Sedimentets magnetiske egenska-
ber, målt som `magnetisk suscepti-
bilitet' i borekerner fra under-
søgelsesområdet, viser et meget
karakteristisk profil (Figur 4). De
højeste værdier forekommer i pe-
rioden omkring den sidste istids
maksimum, dvs. for ca. 22.000 til
ca. 16.000 år siden, samt ved slut-
ningen af Saale-istiden. Disse mag-
netiske egenskaber er afhængige
af flere faktorer, bl.a. sedimentets
kalkindhold, kornstørrelse og mi-
neralsammensætning.
Jernrige mineraler fra basalten,
som findes i store mængder og i
store områder omkring Færøer-
ne, giver typisk høje susceptibili-
tetværdier, mens erosionsproduk-
ter fra den Hebridiske og Skotske
sokkel, hvor undergrunden er an-
derledes og hvor basalten ikke
kommer frem ved havbunden, vi-
ser lavere værdier.
Aflejringer, der mest består af lo-
kale erosionprodukter, og som
har et højt indhold af magnetiske
mineraler - udtrykt ved høje mag-
netiske susceptibilitets værdier -,
skulle således være et tegn på
stagnerende bundstrømsforhold
med formindsket tilførsel af mate-
rialer fra Færø-Shetland Kanalen,
forudsat at kalk og kornstørrel-
sesforholdet er konstant.
Ved hjælp af alle disse parametre
er det muligt at vise, at NSOW-
bundstrømmen - og dermed dyb-
vandsdannelsen i Grønlands- og
Norskehavet - er et typisk fæno-
men for mellemistider eller rela-
tivt varme klimaforhold. De
planktoniske foraminiferfaunaer
antyder at disse processer er kob-
let til en indstrømning af relativt
varmt overfladevand fra Atlanter-
havet ind i Norskehavet.
Forhold med kraftig NSOW-
strøm findes ikke kun i efteristi-
den (Holocæn tid) og den sidste
mellemistid, Eem varmetiden,
men også i flere relativt korte
varmeperioder i den sidste istid
(Weichsel istiden). En af disse
kortere perioder kan dateres til
lige før det sidste glaciale maksi-
mum ved slutning af isotopstadi-
um 3 (se Figur 4), d.v.s. til for
mellem ca. 25.000 og 30.000 år
siden.
96
Undersøgelserne viser interessant
nok også, at der i Eem varmetiden
forekom nogle kortvarige perio-
der, hvori NSOW-strømmen - og
dermed dybvandsdannelse - var
stærkt reduceret.
Ved slutningen af den sidste istid
har NSOW-strømmen gentagne
gange ændret sig stærkt. En første
fase af kraftig NSOW bundstrøm -
og derfor også af intensiv dy-
bvandsdannelse i Grønlandshavet
og Norskehavet - optrådte for
mellem 13.400 og 12.000 år siden.
Dette sker stort set samtidig med
Bølling-Allerød klimaopvarmnin-
gen i Nordvesteuropa. Derefter
var NSOW-strømmen på ny
stærkt reduceret (Yngre Dryas).
Bundstrømshastigheder, der kan
sammenlignes med det nutidige
forhold, begyndte først at optræ-
de lidt senere i efteristiden (Holo-
cæn), d.v.s. på et tidspunkt som
ligger højst 9000 år tilbage.
Der findes flere parametre, bl.a.
magnetiske susceptibilitet, der an-
tyder lignende NSOW-strøms-
svingninger ved Saale-Eem over-
gangen (ilt-isotop stadium 5/6
grænsen, se Figur 4).
De mest udprægede bundvands-
stagnationer (ingen NSOW-
strøm) i Norskehavet optrådte i
en periode på 5-6000 år omkring
det sidste glaciale maksimum, og i
en lignende periode omkring det
glaciale maksimum af Saale istiden.
DANMARK STRÆDET
Det kan endnu ikke fastslås, hvor-
dan ovennævnte forandringer i
vandudvekslingen mellem Atlanten
og Grønlandshavet-Norskehavet
hænger sammen med de atmos-
færiske klimaforandringer, som de
kan ses af målinger i de Grønland-
ske iskerner. Der findes dog indi-
1
2
3
5
6
5.0
4.0 3.0 2.0 1.0 10 50 90 130
0 25 50 75 100
Dybde (m)
Lithologi
Magnetic Susceptibilitet
CGS x 10-
6
% CaCO
3
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
4
N.pachyderma
(s.)
18
O ()
G.bulloides
T.quinqueloba
18
O ()
18 O ()
Figur 4. Lithologi af borekerne ENAM-
33 med O-16/O-18 profil målt på
planktoniske foraminiferer, magnetisk
susceptibilitet og kalkindhold.
Afsnit med silt/finsand i kernen (grøn)
afspejler perioder med NSOW-bund-
strøm, mens de andre intervaller med
siltrig ler og dropsten fra isbjerge tyder
på stagnation af bundvandet under gla-
ciale eller kolde klimaforhold. Isotopda-
ta er fra Delia Oppo, Woods Hole Oce-
anografic Institute, USA.
97
kationer på, også fra andre recen-
te palæoceanografiske studier i
Nordatlanten, at det muligvis er
cirkulationsændringerne i oceanet,
der er afgørende for udløsningen
af atmosfæriske klimaforandringer
i stor skala.
Et af formålene med GEUS' PhD-
studiet, som et bidrag til ENAM-
projektet i perioden 1996-99, er
således at identificere disse mulige
årsag/virkning sammenhænge ved
hjælp af kerner med høj (>
15
cm/1000 år) sedimentationshastig-
hed. Disse borekerner er taget i
området SV for Færøerne.
I sommeren 1997 er det planen at
gennemføre et prøvetagningstogt i
farvandet sydøst for Grønland i
samarbejde med "Amsterdam
Free University". Formålet er at
indsamle supplerende kernemate-
riale, der kan belyse vandudvek-
slingen via Danmark Strædet.
Abstract
Direct exchange between the atmos-
phere and the deep ocean basins ta-
kes place today in only two areas.
These areas are located in the
northern extremity of the North At-
lantic Ocean, i.e. the central Green-
land Sea and Labrador Sea, and in
the Southern Ocean near the An-
tarctic continent. Export of deep wa-
ters formed in the Greenland Sea oc-
curs via two major gateways, the
Denmark Strait and the Faeroe-Shet-
land Channel (`Norwegian Sea Over-
flow Water, NSOW'). Since 1993
GEUS has been involved in the
ENAM (European North Atlantic
Margin) project as a part of the EU
MAST (Marine Science and Techno-
logy) program. The main study areas
of GEUS are located northeast, re-
spectively southwest of the Faeroe Is-
lands, at the entrance and outlet of
the NSOW Faroe-Shetland gateway.
The first results from studies made
of Late Quaternary (
<150.000 yrs)
sediment cores taken southwest of
the Faeroe Islands clearly demon-
strate that enhanced circulation of
NSOW occurs at times of increased
Sea Surface Temperature (SST) and
a reduction or ceasing of NSOW at
times of low SST. During the last gla-
cial (Weichselian) NSOW activity
was at a minimum from about
22.000 to 16.000 C-14 yrs BP. After
this, an initial strong flow pulse oc-
curred between 13.400 and 12.000
C-14 yrs BP, coinciding with the Bøl-
ling-Allerød climatic warming. Renew-
ed reduction of NSOW activity occur-
red during the Younger Dryas cold
climate episode, and first later in the
Holocene the NSOW current attai-
ned its intensity as observed today.
During the second phase of the
ENAM project (1996-1999) GEUS
will particularly focus on how the
changes referred to above interact
with past atmospheric circulation
changes, amongst others through a
GEUS PhD project carried out at
Aarhus University. In order to addi-
tional also information on the Late
Quaternary overflow history of Den-
mark Strait, a coring cruise will be
made off SE Greenland in the sum-
mer of 1997 in cooperation with
Amsterdam Free University as well
as Aarhus University and funded by
the Netherlands Research Council.
|
