Ny viden om Indlandsisens bevægelse kan gøre os klogere på hvornår havene stiger

21-02-2023

Gennemtrawling af tusindvis af satellitmålinger med kunstig intelligens har vist forskere fra GEUS og Københavns Universitet, at smeltevand i tunneller under isen får Indlandsisen til at ændre hastighed og nogle steder bevæge sig endnu hurtigere mod havet. Det kan øge afsmeltningen, især under et varmere klima, og derfor er det vigtigt at holde øje med, mener forskerne bag studiet.

Gletsjer i Nordvestgrønland, der løber ud i havet og dermed er en af dem, der brækker isbjerge af fra, og endnu flere hvis isen bevæger sig hurtigt, hvilket kan ændre sig fra år til år, som det nye studie viser. Foto: Baptiste Vandecrux , GEUS.
Gletsjer i Nordvestgrønland, der løber ud i havet og dermed er en af dem, der brækker isbjerge af fra, og endnu flere hvis isen bevæger sig hurtigt, hvilket kan ændre sig fra år til år, som det nye studie viser. (Foto: Baptiste Vandecrux , GEUS.)

Den grønlandske Indlandsis er en gigantisk iskappe, som udgør næsten halvdelen af alt ferskvand på den nordlige halvkugle. Men stigende temperaturer på jorden får Indlandsisen til at smelte, hvilket får verdenshavene til at stige. Derfor holdes der skarpt øje med Indlandsisens bevægelser.

I et nyt studie af netop Indlandsisen har forskere fra GEUS og Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet ved hjælp af omfattende satellitmålinger opdaget, at Indlandsisens bevægelser ser ud til at hænge nøje sammen med det smeltevand, der løber under isen.

Forskerne har ved hjælp af kunstig intelligens analyseret isens bevægelser, som de nu kan inddele i fire kategorier ud fra bevægelsesmønstret. Informationer, der har manglet i vores forståelse af hvorfor isens hastighed på det samme sted kan ændre sig over tid og en vigtig brik for at lave mere præcise klimamodeller for bl.a. havniveaustigninger, lyder det fra forskerne bag studiet.

”Ved hjælp af de store mængder af satellitdata og kunstig intelligens kan vi identificere og kortlægge de generelle sæsonvariationer over store dele af Indlandsisens rand. Ikke blot for ét år, men også variationer hen over en årrække. Vores studie giver dermed et indirekte blik på processer ved bunden af isen og koblingen til smeltevand på stor skala. Den kobling er meget vigtig at forstå i forhold til det fremtidige, varmere klima, hvor mængden af smeltevand vil blive større,” fortæller Anne Munck Solgaard, der er hovedforfatter på studiet udgivet i Geophysical Research Letters.

De fire forskellige bevægelsesmønstre (clusters), isen i Indlandsisens rand har hen over et år, baseret på satellitmålinger fra 2016 og frem. Nogle områder af isen bevæger sig hurtigere, når mængden af smeltevand øges, mens andre bevæger sig langsommere, hvilket hænger sammen med, om smeltevandet har let eller svært ved at komme ud under isen.

Figur 1: De fire forskellige bevægelsesmønstre (clusters), isen i Indlandsisens rand har hen over et år, baseret på satellitmålinger fra 2016 og frem. Nogle områder af isen bevæger sig hurtigere, når mængden af smeltevand øges, mens andre bevæger sig langsommere, hvilket hænger sammen med, om smeltevandet har let eller svært ved at komme ud under isen.
Cluster 1 viser et ineffektivt dræningssystem, som er dårligt til at lede vandet væk, fordi trykket ved bunden stiger og mindsker friktionen mellem is og bund, hvilket får isen til at bevæge sig hurtigere ud i havet.
Cluster 2 viser et effektivt dræningssystem, hvor isens hastighed kan aftage midt i smeltesæsonen, når der ellers er allermest smeltevand tilgængeligt, fordi dræningssystemet pludseligt bliver effektivt.

Tunneller under isen

Når smeltevandet fra overfladen når ned til bunden af isen, ledes det hovedsageligt ud mod randen via smeltede tunneller. Forskerne har fundet ud af, at det bl.a. er udformningen af disse tunneller, også kaldet subglaciale dræn, der påvirker isens bevægelse ovenfor.

Hvis tunnellerne, der fungerer som en slags dræningssystem, er dårlige til at lede vandet væk, så stiger trykket ved bunden og mindsker friktionen mellem is og bund, og det får isen til at bevæge sig hurtigere ud i havet. Og omvendt hvis dræningssystemet er effektivt, så bevæger isen sig langsommere.

Dræningssystemet er imidlertid ikke er nogle faste rør eller kanaler af en bestemt størrelse, fortæller Anne Munck Solgaard, men derimod passager, der udvikler sig hen over smeltesæsonen. Det gør de, fordi smeltevandet kan smelte dræningssystemerne større samtidig med, at isens flydning arbejder modsat og lukker systemet. Derfor kan dræningssystemet skifte mellem at være effektivt og ineffektivt.

”Det giver de fire forskellige slags variationer i isens hastighed forskellige steder på Indlandsisen, som vi har opdaget. For eksempel kan hastigheden aftage midt i smeltesæsonen, når der ellers er allermest smeltevand tilgængeligt, fordi dræningssystemet pludseligt bliver effektivt. Eller at systemet forbliver ineffektivt og dermed har højt tryk, sådan at hastigheden følger mængden af smeltevand,” siger seniorforskeren.

Forskerne kan således se hvor på Indlandsisen, at isen bevæger sig på den ene eller anden måde hen over året. På den måde kan de få indblik i, hvad der foregår på bunden af isen og holde øje med, hvordan det ændrer sig fra år til år. Se kortet på figur 2.

Figur 2: De fire bevægelsesmønstre (clusters) fordelt over hele Indlandsisen i 2019 med udsnit omkring Diskobugten.

Figur 2: De fire bevægelsesmønstre (clusters) fordelt over hele Indlandsisen i 2019 med udsnit omkring Diskobugten.

”Vores resultater giver en bedre forståelse af, hvordan iskappen reagerer på varmere temperaturer med mere smeltevand, og det kan hjælpe os med at udvikle fremtidens klimamodeller,” forklarer Dina Rapp, Ph.d.-studerende og medforfatter til studiet.

Enorme datamængder kræver kunstig intelligens

Forskerne anvendte kunstig intelligens til at opdage og adskille bevægelsesmønstrene i de mange tusinde af målinger, som meget hurtigt bliver uoverskuelige for mennesker at analysere. Derfor bliver brugen af intelligent computerkraft tiltagende nødvendig ifølge Christine Hvidberg, der er professor på Niels Bohr Institutet og medforfatter på studiet.

”De seneste år er mængden af frit tilgængelige satellitdata eksploderet. F.eks. fra ESA’s Sentinel satellitetter og amerikanske Landsat. Det gør det muligt for os at lave kort over isens hastighed i høj opløsning både i tid og rum. Det er fantastisk, men det gør det også fuldstændig umuligt at få et samlet overblik over isens bevægelser og mønstre ved manuelt at se tidserierne igennem. Og her kan kunstig intelligens og masser at regnekraft hjælpe os med at se mønstre og sammenhænge, som man ikke har kunnet opdage tidligere,” siger hun.

Siden 2016 er kontinuerlige målinger fra ESAs Sentinel-1 satelliter blevet anvendt til at beregne Indlandsisens bevægelse under projektet Programme for Monitoring of the Greenland Ice Sheet (PROMICE).

Videnskabelig artikel

Artiklen ‘Seasonal Patterns of Greenland Ice Velocity From Sentinel-1 SAR Data Linked to Runoff’ af Solgaard et al. 2022 er udgivet I Geophysical Research Letters og findes her: https://doi.org/10.1029/2022GL100343

Find aktuelle data

De store datamængder målt fra rummet er taget med ‘synthetic aperture radar’ (SAR) af Det Europæiske Rumagenturs Sentinel-1 satellitter. De data kobles med målinger fra PROMICE-vejrstationer på selve isen, og sammen med målinger af selve afsmeltningen giver det den bedste forståelse af klimaeffekterne i fremtiden som f.eks. global havniveaustigning. Data over isens hastighed samles hver 12. dag til hastighedskort med høj detaljegrad på 500 gange 500 meter for hele isen. Find kortene her: https://dataverse.geus.dk/dataverse/Ice_velocity

Målinger fra samtlige vejrstationer samt daglige estimater af afsmeltningen kan følges på promice.org

Anne Munck Solgaard
Seniorforsker
Glaciologi og Klima
Christine Schøtt Hvidberg
Christine Schøtt Hvidberg
Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet
Telefon+4535320563
Dina Rapp
Ph.d.-studerende ved Is-, Klima- og Geofysik/Danmarks Meteorologiske Institut
Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet
Malene David Jensen-Juul
Kommunikationsmedarbejder
Presse og Kommunikation
Michael Skov Jensen
Journalist og teamkoordinator
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet