Smältande inlandsisar och stigande hav

99 procent av jordens färskvatten finns lagrat i inlandsisarna på Antarktis och Grönland. När isen smälter snabbare än det bildas ny is, blir det mer vatten i haven och havsnivån höjs. Under de senaste årtiondena har smältningen ökat på både Grönland och Antarktis. Hur havsnivåerna kommer att bli i framtiden beror i hög grad på hur vi lyckas bromsa klimatförändringen eftersom den påverkar isarnas avsmältning.

Filmen Smältande inlandsisar – så påverkas havsnivån förklarar varför inlandsisarna på Antarktis och Grönland smälter och hur detta bidrar till stigande havsnivåer.

Syntolkad version av filmen Smältande inlandsisar – så påverkas havsnivån.

Gigantiska ismassor som byggs upp under tusentals år

Glaciärer och inlandsisar bildas när mängden snö över lång tid är större än avsmältningen i kalla områden på jorden. Under tusentals år byggs ett snölager upp som pressas samman till ett permanent istäcke. Det kan bli flera tusen meter tjockt och breda ut sig flera hundra mil. Under historiska istider har det funnits fler stora istäckta områden, men idag finns bara två ismassor som är tillräckligt stora för att kallas inlandsisar, Grönland och Antarktis. Inlandsisen på Grönland täcker en yta som är mer än tre gånger så stor som Sverige. På Antarktis täcker isen en yta som är större än hela Europa.

inlandsis
Schematisk bild av inlandsis. Den ihållande kylan gör att snö som faller pressas samman och bildar ett permanent islager. Höjden på isen kan vara flera tusen meter över inlandet. Isen glider sedan mycket sakta ner mot havet på grund av höjdskillnaden. Där isen möter havet kan flytande isshelfer bildas (till höger i bilden). Is förloras i havet genom smältning och kalvning av isberg. Om tillskottet av is över inlandet är lika stor som förlusten av is till havet är systemet i balans. För närvarande är förlusten av is större än tillskotten för inlandsisarna på både Grönland och Antarktis. Denna isförlust bidrar till den pågående havsnivåhöjningen. Illustration SMHI Förstora Bild

Smältning av landbaserad is påverkar vattenståndet

Höjningen av det globala medelvattenståndet beror främst på två processer, ökningen av volymen havsvatten som sker när haven värms upp, vilket kallas termisk expansion, och tillskott av färskvatten från smältning av bergsglaciärer och inlandsisar.

Kring båda polerna finns även havsis, som är fruset havsvatten. När havsis smälter medför det ingen större påverkan på havsnivåerna eftersom inget nytt vatten tillförs till havet. En liten effekt finns eftersom havsvattnet blir lite mindre salt, vilket sänker densiteten och därmed ökas volymen. Några få procent av den pågående havsnivåhöjningen beror på smältande havsis.  Men i Arktis bidrar den kraftigt minskande utbredningen av havsisen till snabbare global uppvärmning eftersom mindre mängd solenergi reflekteras och mer värme tas därför upp av haven.

Satelliter ger oss mer kunskap om havsnivåer

Under de senaste århundradena har observationer av vattenstånd utförts vid stationer längs kusten. Den första satelliten som kunde mäta havsytans höjd var TOPEX/Poseidon som sköts upp 1992. Sedan dess har satellitmätningar förbättrat vår kunskap om havsnivåer betydligt. Förändringna av inlandsisar och glaciärer kan nu övervakas regelbundet med global täckning. Det är också möjligt att fastställa hur mycket och hur snabbt havsnivån har stigit sedan början av 1900-talet, samt visa hur mycket de olika processerna har bidragit till denna förändring.

Smältningen går snabbare nu

Takten på smältningen har ökat under de senaste årtiondena. Både på Grönland och Antarktis smälter isarna snabbare än vad forskarna tidigare räknat med. Det rör sig om tusentals miljarder ton is. Isförlusten på Grönland har varit sex gånger så snabb de senaste tio åren jämför med på 1990-talet. Motsvarande siffra för Antarktis är tre gånger så snabbt1.

zac
Satellitdata visar att isarnas massa (enhet: miljarder ton = Gigaton) på både Antarktis och Grönland har minskat snabbt de senaste årtiondena. Gravimetridata från satelliten GRACE. Illustration Zachary Labe, Colorado State University Förstora Bild

Regionala effekter av smältningen

När is smälter från inlandsisarna på Grönland och Antarktis minskar isarnas massa. Eftersom det är gigantiska massor medför detta en omfördelning av vatten på jordens yta, deformation av jordskorpan och förändringar av jordens rotation och gravitationsfält. Havsnivåförändringen som detta orsakar får tydliga regionala variationer.

Nioghalvfjerdsbrae
Nioghalvfjerdsglaciäern, Nordöstra Grönland, augusti 2016. Foto Eike Köhn/Alfred Wegener Institut Förstora Bild

För Sverige innebär det att smältning på Antarktis påverkar vårt vattenstånd mer än vad smältning på Grönland gör eftersom höjningen blir störst i områden långt bort från ett smältande istäcke. När isens massa minskar så blir dess attraktionskraft också mindre, det är denna effekt som gör att närliggande havsområden upplever en sänkning, även om den globala medelförändringen är en höjning. Detta bidrar till att havsnivån stiger olika mycket på olika platser. Tillsammans med regionala variationer i närliggande hav innebär det totalt sett för Sveriges del att framtida höjning av medelvattenståndet troligen blir något lägre än det globala medelvärdet2. Den lokala landhöjningen spelar mycket stor roll för den upplevda höjningen av havsnivån för varje enskild plats. Med större landhöjning märker man mindre av en stigande havsnivå.

Smältningen ökar med växthusgaserna

Hur mycket det globala medelvattenståndet kommer att öka i framtiden beror starkt på  i vilken utsträckning mänskligheten lyckas genomföra minskningar av växthusgaser. Takten på höjningen i slutet av 2000-talet förväntas bli snabbare under alla utsläppsscenarier3. Det gäller även scenarierna som är i linje med att uppnå det långsiktiga temperaturmålet som anges i Parisavtalet, vilket säger att den globala temperaturökningen vid 2100 inte bör överstiga två grader.

65 meter högre havsnivå om all is på land smälter

Totalt sett finns färskvatten lagrat i form av is på land som skulle höja den globala havsnivån med ungefär 65 meter om all is smälte. Av dessa finns cirka 0,3 meter i bergsglaciärer, 7 meter på Grönland och 58 meter på Antarktis4.

Det antarktiska istäcket har alltså potential att ge det största bidraget till havsnivåhöjning, men stor osäkerhet kvarstår kring dess framtida utveckling. Grönlandsisen har bidragit mer fram till nu, men har inte samma förutsättningar för mycket snabba förändringar som Antarktis, vilket vi förklarar i följande stycke.

Västantarktis är mest kritiskt

Stora delar av det västantarktiska istäcket vilar på berggrund under havsnivån i områdena där isen mynnar ut i havet och  under havsnivån. På grund av detta är isen mycket här mer utsatt för smältning av förhållandevis varmt bottenvatten. För det grönländska istäcket är sådana områden begränsade, största delen av isen befinner sig ovanför havsnivån. Detta minskar risken för en kraftigt accelererande avsmältning. 

berggrund
Berggrundstopografi under de befintliga inlandsisarna på Grönland (vänster) och Antarktis (höger). Horisontella skalor är inte samma i båda panelerna. Notera de djupa subglaciala bassängerna i Västantarktis och delar av Östantarktis. Isen ovanför havsnivån i dessa områden motsvarar mer än 20 meters global havsnivåhöjning. Illustration IPCC Förstora Bild

Det antarktiska istäcket är uppdelat i en östlig och en västlig del. Den västliga delen (till vänster i bilden ovan) innehåller is motsvarande cirka fem meters havsnivåhöjning5. Det är främst här som snabb smältning nu observeras. Här bottnar inlandsisen på berggrund som ligger långt under havsnivån. De två mest kritiska glaciärerna är i dagsläget Thwaites och Pine Island, som tillsammans innehåller is motsvarande en meters höjning av den globala havsnivån. Men en kollaps av dessa två glaciärer skulle även garantera ytterligare minst två meters höjning över flerhundraårig tidsskala eftersom de är kopplade till resten av isen på Västantarktis6.

dotson
Dotsons isshelf, Västantarktis, januari 2017. Höjden på den synliga isväggen är ungefär 30 meter, under ytan är den fem till tio gånger så djup. Fronten på denna isshelf är cirka 50 kilometer bred och havet är upp till 1000 meter djupt. Foto Ola Kalén, SMHI Förstora Bild

Olika orsaker till ökande isförlust

På Grönland är det främst en negativ massbalans som orsakar massförlusten av is. Det vill säga att förlusten av is på grund av smältning, är större än tillskottet av ny. Isförlusten på Västantarktis drivs i första hand av dynamiska processer som är förändringar av isens flödeshastighet ut mot havet. Dessa styrs bland annat av isens temperatur och hållfasthet samt friktionen mot berggrunden som minskar när mer smältvatten tränger ner genom isen. De flytande isshelferna fungerar som en buffert mot isen på land och när isshelferna försvagas ökar också tillförseln av is från inlandet.

Tecken på instabilitet

När förutsättningarna är så som de är på flera håll på Västantarktis finns risk för en accelererande smältning, som är irreversibel (oåterkallelig) över tidsskalor på hundra till tusen år7. På engelska kallas detta tillstånd ”marine ice shelf instability”. Det finns tecken på att sådan instabilitet redan skulle kunna ha påbörjats redan för vissa glaciärer. Det går dock inte att säkert fastställa med dagens kunskap eftersom det råder brist på mätningar både från glaciärerna, oceanerna och atmosfären runt Antarktis. Dessutom behövs mer detaljerade klimatmodeller som även tar hänsyn till fler fysikaliska processer än modellerna som används idag.

misi
Marine ice shelf instability. Schematisk sidovy av inlandsis i Västantarktis med tillhörande flytande isshelf. De två bilderna visar ett tidsförlopp (en viss tid förflyter mellan bild a och bild b) med ökande avsmältning. Isen flödar ner mot havet med en viss hastighet (stora blå pilar). Isens hastighet när den möter havet beror på hur tjock isen är vid ”grundlinjen”, platsen på undersidan av isen där den vilar mot berggrunden innan den blir flytande (vertikal streckad blå linje). Berggrunden lutar inåt mot land (till vänster i bild) och isen är tjockare där. Den flytande isshelfen fungerar som en bromskloss mot isen från inlandet och kontrollerar hastigheten på flödet (blå kraftpilar i vattenytan). Isshelfen smälts underifrån av relativt varmt bottenvatten (röda pilar). När smältningen fortgår (bild b) blir isshelfen mindre och tunnare. Detta medför att dess förmåga att bromsa isen hastighet minskar (de blå kraftpilarna är nu mindre). När isshelfen blir tunnare kan det bottenvattnet också tränga längre in under isen. Detta medför att grundlinjen flyttas in mot land där isen är tjockare eftersom botten lutar inåt. Även på grund av detta ökar isens hastighet ner mot havet. När förhållandena är sådana som visas här är smältningen en självförstärkande process där förstärkande återkopplingsmekanismer kan göra att smältningen accelererar. Illustration SMHI Förstora Bild

Stor osäkerhet efter 2100

Utvecklingen för det antarktiska istäcket efter slutet av 2000-talet kännetecknas av djup osäkerhet eftersom ismodellerna saknar tillräckligt bra förklaringar för de fysiska processerna. Speciellt för höga utsläppscenarier är det svårt att bedöma utvecklingen över längre tidskalor. Om ett lågt utsläppscenario följs, finns det möjligheter att avsmältningen från inlandsisarna slutar accelerera efter år 2100, medan de för ett högt utsläppscenario ökar snabbt.

De bedömningar som gjorts av tröskelvärden i temperatur för start av irreversibel kollaps är osäkra. Dock går tillbakagången för flera glaciärer på Västantarktis att förklara med teori för "marine ice shelf instability". Det är troligt att denna utveckling kommer fortsätta och det finns även risk att den accelererar8.

Havsnivån kommer att höjas under lång tid framåt

Havet kommer att fortsätta stiga i hundratals till tusentals år. Därefter kommer havet förbli högt i tusentals år på grund av att både termisk expansion och smältning av inlandsisar är långsamma processer. Det gör också att den uppvärmning som mänskligheten redan har orsakat kommer medföra en global havsnivåhöjning på cirka en meter fram till år 2300, oavsett hur mycket eller lite utsläppen minskar i framtiden.

Över en 2000-årig tidsskala skulle en uppvärmning på +2°C medföra en trolig höjning på 2-6 meter9. Men en sådan uppvärmning skulle få konsekvenser under ännu längre tid, över 10000 år skulle höjningen kunna bli 8-13 meter. Kraftigare uppvärmning skulle helt säkert ge ännu högre nivåer.

Riskerna ökar med högre uppvärmning 

När en omfattande avsmältning av inlandsisarna väl har börjat är den sannolikt ostoppbar över tusenårig tidsskala. FN:s klimatpanel IPCC anger inte någon samlad bedömning av ett specifikt temperaturintervall för oåterkallelig kollaps av isarna på Antarktis och Grönland över längre tidsskalor eftersom osäkerheterna anses vara för stora. Riskerna ökar dock betydligt med högre uppvärmning10.

För en temperaturökning mellan 1,5 och 2°C finns det medelhög konfidens11 för att inlandsisarna på Grönland och Västantarktis kommer att förloras nästan helt och oåterkalleligt under flera årtusenden12,13. Både sannolikheten att isarna ska försvinna helt, och hastigheten på isförlusten, ökar vid högre grad av uppvärmning.

Frej_Norra_Ishavet
Isbrytaren Frej i Norra Ishavet. Foto Ola Kalén/SMHI Förstora Bild

Betydligt mindre risk vid lägre tmeperaturökning

Forskning visar att höga utsläppsscenarier skulle kunna leda till havsnivåhöjning på flera meter per sekel på lång sikt. Båda inlandsisarnas existens är starkt hotad om den globala temperaturen tillåts överskrida +2°C. Scenarier med låga utsläpp leder till begränsad havsnivåhöjning på flerhundraårig tidsskala. Havsnivåhöjningen över långa tidsskalor är starkt beroende av hur stora de framtida utsläppen kommer bli. Detta i kombination med bristen på förutsägbarhet för tröskelvärden för kollaps av istäckena understryker vikten av utsläppsminskningar för att minimera riskerna för lågt liggande kustlinjer och öar.

Källhänvisningar

1,3,4,6,7,8,9,10 Fox-Kemper, B., H. T. Hewitt, C. Xiao, G. Aðalgeirsdóttir, S. S. Drijfhout, T. L. Edwards, N. R. Golledge, M. Hemer, R. E. Kopp, G. Krinner, A. Mix, D. Notz, S. Nowicki, I. S. Nurhati, L. Ruiz, J-B. Sallée, A. B. A. Slangen, Y. Yu, 2021, Ocean, Cryosphere and Sea Level Change. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.

Hieronymus, M., Kalén, O. Sea-level rise projections for Sweden based on the new IPCC special report: The ocean and cryosphere in a changing climate. Ambio (2020).

Mathieu, M., Rignot, E., Binder, T., Blankenship, D., Drews, R., Eagles, G., Eisen, O., Ferraccioli, F, Forsberg, R., Fretwell, P, Goel, V., Greenbaum, J.S., Gudmundsson, H.,  Guo, J., Helm. V., Hofstede, C., Howat, I., Humbert, A., Jokat, W., Karlsson, N.B., Lee, W.S., Matsuoka, K., Millan, R., Mouginot, J., Paden, J., Pattyn, F., Roberts, J., Rosier, S., Ruppel, A., Seroussi, H., Smith, E.C., Steinhage, D., Sun, B., van den Broeke, M.R., van Ommen, T.D., van Wessem, M. & Young, D. A. (2019). Deep glacial troughs and stabilizing ridges unveiled beneath the margins of the Antarctic ice sheet. Nature Geoscience, 13(2), 132-137.

11 Fullständig lista över konfidensnivåer och bedömda sannolikheter som används i IPCC:s rapporter hittas i fotnot 4 på sidan 4 i  Klimat i förändring 2021 Den naturvetenskapliga grunden Sammanfattning för beslutsfattare, Arbetsgrupp I bidrag till den sjätte utvärderingsrapporten (AR6) från FN:s mellanstatliga klimatpanel IPCC. SMHI Klimatologi Nr 65, 2021.

12 DeConto, R. M., Pollard, D., Alley, R. B., Velicogna, I., Gasson, E., Gomez, N., Sadai, S., Condron, A., Gilford, D.M., Ashe, E.L., Kopp, R.E., Li, D. & Dutton, A. (2021). The Paris Climate Agreement and future sea-level rise from Antarctica. Nature, 593(7857), 83-89.

13 Garbe, J., Albrecht, T., Levermann, A. et al. (2020) The hysteresis of the Antarctic Ice Sheet. Nature 585, 538–544.