Tokt på havstrømmene

Midt mellom Grønland og Island dumpes utstyr for millioner i sjøen. Det skal ikke skrotes, men utforske havstrømmenes hemmeligheter gjennom et helt år.

Publisert
Forskningsfartøyet «Knorr» har vært i tjeneste siden 1970. Det er samme skip som ble brukt av ekspedisjonen som i sin tid fant vraket av «Titanic». Her ligger «Knorr» utenfor kysten av Grønland. (Foto: Sindre Skrede)
Forskningsfartøyet «Knorr» har vært i tjeneste siden 1970. Det er samme skip som ble brukt av ekspedisjonen som i sin tid fant vraket av «Titanic». Her ligger «Knorr» utenfor kysten av Grønland. (Foto: Sindre Skrede)

Toktet

Forskningstokt med R/V «Knorr», med Woods Hole Oceanographic Institution. WHOI er verdens største, private forskningsinstitusjon for oseanografi.

Artikkelforfatteren jobber på oppdrag fra Skolelaboratoriet i Realfag ved Universitetet i Bergen, som er UiBs bindeledd mellom forskning og skole.

Mellom 22. august og 23. september er R/V «Knorr» på tokt i Danmarkstredet, mellom Island og Grønland.

Toktet er delt i to: i første del skal det settes ut bøyer med måleutstyr, som skal måle havstrømmer over et helt år.

Utstyret som havforskerne setter ut fra forskningsskipet Knorr skal gjennom et år måle havstrømmer både i og like nord for Danmarkstredet.

Under forskningstoktet har Knorrs akterdekk tidvis vært fullt av bøyer og måleinstrumenter som kanskje kan klare å fravriste det dype havet en hemmelighet eller to om havstrømmene som trekker der nede under skipet.

Områdene som den internasjonale ekspedisjonen utforsker, kan ha en større betydning for jordens klima enn vi har vært klar over.

Klimakontroll

Islandske forskere oppdaget for få år siden en havstrøm inn mot Danmarkstredet.

Den har fått navnet Nordislandjeten, og består av svært kaldt vann med høy tetthet, som strømmer langs den islandske kontinentalskråningen, og ut langs bunnen av Danmarkstredet.

- I den store sammenhengen er ikke Nordislandjeten spesielt stor. Jeg pleier å si at det er som en liten dråpe – men det er en veldig viktig dråpe, sier Robert Pickart.

Han er ekspedisjonsleder, og oseanograf ved Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) som eier Knorr.

- Strømmen står sannsynligvis for halvparten av det kalde vannet som strømmer gjennom Danmarkstredet, men vi har ikke visst om den før islendingene oppdaget den for få år siden.

- Hvis denne strømmen endrer seg, eller forsvinner, kan det få konsekvenser for klimaet på jorden, sier han:

(Video: Sindre Skrede)

Overvåke og finne

- Vi vil skille mellom hovedkildene til havstrømmen som går gjennom Danmarkstredet, sier Kjetil Våge.

Han er også oseanograf, postdoktor ved Universitetet i Bergen, og han leder den norske delen av ekspedisjonen.

Kjetil Våge under arbeid med riggoperasjoner på dekket av «Knorr». (Foto: Sindre Skrede)
Kjetil Våge under arbeid med riggoperasjoner på dekket av «Knorr». (Foto: Sindre Skrede)

- Vi prøver også å finne ut hvor Nordislandjeten kommer fra, sier han.

Økt tilførsel av ferskvann fra smeltende is på Grønland, kan forandre systemet av havstrømmer i området.

- Men hvordan skal vi kunne forutse hva konsekvensene av en slik endring blir, om vi ikke engang forstår hvordan systemet fungerer i dag? sier Robert Pickart.

Full last

Dette er bakgrunnen for at akterdekket på Knorr de første ukene var fullt av bøyer, kilometervis med vaiere og tunge jernankere.

Sammen med instrumenter som kan måle temperatur, saltinnhold og vannets hastighet, ble de ulike komponentene satt sammen, og heist forsiktig over skutesiden.

Dette er én av bøyetypene som brukes. Denne har en oppdrift på rundt 700 kg, og tåler fint et trykk tilsvarende 100 meters dybde. (Foto: Sindre Skrede)
Dette er én av bøyetypene som brukes. Denne har en oppdrift på rundt 700 kg, og tåler fint et trykk tilsvarende 100 meters dybde. (Foto: Sindre Skrede)

Forskerne har satt ut i alt 12 rigger - målestasjoner - mellom Island og Grønland.

Riggene består i all hovedsak av et anker på bunnen, en akustisk utløser festet i ankeret, en lang vaier der en mengde forskjellige instrumenter er festet, og en stor bøye i toppen.

Bøyens oppgave er å holde vaieren så stram og rett som mulig.

Når man sender et akustisk signal med en bestemt kode til utløseren, vil en krok åpne seg, og forskerne får dermed hele riggen – unntatt ankeret – tilbake til overflaten.

John Kemp, som har arbeidet med oseanografiske rigger i over 30 år, forklarer de akustiske utløserne:

(Video: Sindre Skrede)

- På grunn av faren for is, plasserer bøyen cirka 100 meter under havflaten, sier Våge.

Der er det relativt trygt for isfjell. En annen faktor man må regne med er trålere, som også kan utgjøre en fare for oseanografenes rigger.

Isfjell kan være et problem for oseanografenes utstyr – og for ekspedisjonens skip. «Knorr» har isforsterket baug, men unngår i det lengste konfrontasjon med is. (Foto: Sindre Skrede)
Isfjell kan være et problem for oseanografenes utstyr – og for ekspedisjonens skip. «Knorr» har isforsterket baug, men unngår i det lengste konfrontasjon med is. (Foto: Sindre Skrede)

Internasjonalt samarbeid

Det islandske havforskningsinstituttet, Universitetet i Bergen, det nederlandske havforskningsinstituttet (NIOZ) og WHOI i USA samarbeider om ekspedisjonen.

Riggene som er satt ut er noe forskjellige fra land til land, men forskjellene går helst på ulike generasjoner av instrumenter.

For å måle vannets hastighet, for eksempel, benytter WHOI et instrument som kalles ADCP - Acoustic Doppler Current Profiler.

Dette er, enkelt forklart, en sonar som benytter prinsippet om dopplerskift for å måle hastigheter nedover i vannsøylen.

ADCP montert i ramme – lett gjenkjennelig på de fire brunfargede ’svingerne’. Dette er en ADCP med høy frekvens, og dermed bedre oppløsning, men kortere rekkevidde på ca 100 meter. De største ADCP-ene har en rekkevidde på 500 meter. (Foto: Sindre Skrede)
ADCP montert i ramme – lett gjenkjennelig på de fire brunfargede ’svingerne’. Dette er en ADCP med høy frekvens, og dermed bedre oppløsning, men kortere rekkevidde på ca 100 meter. De største ADCP-ene har en rekkevidde på 500 meter. (Foto: Sindre Skrede)

Instrumentet sender ut en lydpuls - et “ping” - og lytter etter returekko i bestemte tidsintervaller.

Slik kan instrumentet både finne hastigheten til sjøvannet gjennom hele vannsøylen så langt det rekker ned – mellom 100 og 500 meter, avhengig av frekvensen det bruker.

Dersom returekkoet er forskjøvet i frekvens, vil det altså si at sjøvannet beveger seg. Instrumentet kan også beregne strømmens retning.

Andre lands rigger benytter mekaniske instrumenter, hvor en liten propell spinner rundt og måler strømmens hastighet.

- Vi har ikke oljen, vet du, sier Hedinn Valdimarsson fra det islandske forskningsinstituttet spøkefullt, mens han klargjør instrumentene til den islandske riggen på Knorrs akterdekk.

Hedinn Valdimarsson (venstre) og Magnús Danielsen (høyre) fra Islands havforskningsinstituttklargjør en mekanisk hastighetsmåler – utlånt fra Universitetet i Bergen. (Foto: Sindre Skrede)
Hedinn Valdimarsson (venstre) og Magnús Danielsen (høyre) fra Islands havforskningsinstituttklargjør en mekanisk hastighetsmåler – utlånt fra Universitetet i Bergen. (Foto: Sindre Skrede)

Tett vann

Hastighet i seg selv er dog ikke nok - forskerne må vite hvilken strøm de måler hastigheten til.

Nordislandjeten kjennetegnes for eksempel ved at den transporterer kaldt vann med svært høy tetthet. Vannets tetthet bestemmes av temperatur og saltinnhold.

Det finnes flere måter å lete etter disse bestemte vanntyper, men utstyret som forskerne fra WHOI bruker til dette er i stedet en robot kalt Coastal Moored Profiler (CMP).

Denne roboten vandrer opp og ned langs riggens vaieren tre ganger om dagen, og måler saltinnhold og temperatur i vannsøylen.

CTD-rosetten låres ned i sjøen over «Knorr»s styrbord side. (Foto: Sindre Skrede)
CTD-rosetten låres ned i sjøen over «Knorr»s styrbord side. (Foto: Sindre Skrede)

Unikt datasett

Ved å kombinere data fra flere rigger, i dette tilfelle er det altså 12 som måler et år, kan forskerne lage en profil, eller et tverrsnitt, av vannet. 

- På denne måten kan vi måle både Nordislandjeten og Østgrønlandstrømmen samtidig. Dette gir oss en unik mulighet til å se på variasjonene over et helt år, noe som er viktig, siden havstrømmer kan variere mye med årstidene, forteller Pickart.

- Det står også rigger akkurat der hvor Danmarkstredet er trangest. Slik kan vi måle både den totale gjennomstrømningen av vann, og hvor mye som kommer fra Nordislandjeten og Østgrønlandstrømmen, sier han.

CTD

Etter at riggene var satt ut, begynte ekspedisjonen videre med jakten på opphavet til Nordislandjeten. I jakten på denne brukte de en “CTD-rosett”.

Dette er en samling instrumenter, festet til en stålramme, som heises over siden på skipet og senkes helt ned til havbunnen. Instrumentet måler hvor lett vannet kan varnes opp, temperatur og dybde - Conductivity, Temperature, Depth.

I tillegg er der festet to ADCP-instrumenter på rosetten, slik at også hastigheten gjennom vannsøylen kan måles.

Se CTD-operatør Mirjam Glessmer forklare instrumentene:

(Video: Sindre Skrede)

Ved å foreta flere CTD målinger langs en linje, kan forskerne lage en snitt – en skive - gjennom havet, og dermed finne ut hvor Nordislandjeten kommer fra. 

Oppdagelse og funn

Ekspedisjonens funn hittil stemmer godt overens med forskernes hypoteser. Det kan faktisk se ut til at forskerne har funnet Nordislandjetens opphav:

- Nordislandjeten “forsvant” omtrent akkurat der vi ventet det, litt før vi nådde nordøstspissen av Island, sier Robert Pickart.

- Når jeg sier “forsvant” er nok det riktigste å si at den spres så mye at vi ikke kan måle den mer, sier han.

Nordislandjeten bringer tilsynelatende en stor del av det nedkjølte vannet tilbake fra Islandshavet gjennom Danmarkstredet.

- Vi har funnet det vi satte ut for å lete etter, og selv om vi har mye arbeid foran oss med analyse av dataene vi har samlet inn, må vi kunne si oss svært fornøyd med det vi har oppnådd; dette bidrar stort til at vi får et bedre bilde av hva som foregår i Islandshavet og omegn, avslutter Robert Pickart.

Forskningsleder Robert Pickart. (Foto: Sindre Skrede)
Forskningsleder Robert Pickart. (Foto: Sindre Skrede)

Ekspedisjonens arbeid kan følges dag for dag via artikkelforfatterens blogg på forskning.no.