Kronikk: Nansen – en pionér på jordobservasjon

Fridtjof Nansen etablerte den første modellen for landheving i Norge. I dag er det moderne satellitteknologi som danner grunnlag for jordobservasjon, skriver Halfdan Pascal Kierulf i denne kronikken.

Publisert
Fridtjof Nansen som fredsprisvinner, 1922. Foto: Anders Beer Wilse /eier: Nasjonalbiblioteket.
Fridtjof Nansen som fredsprisvinner, 1922. Foto: Anders Beer Wilse /eier: Nasjonalbiblioteket.

Jordobservasjon er essensielt for å forstå hvordan jordsystemet utvikler seg. Fridtjof Nansen var i tillegg til så mye annet, en pionér innen forklaringen av prosessene som påvirker landheving. Måleteknikkene de hadde på Nansens tid var ganske enkle sammenlignet med dagens satellitteknologi.

Mens Nansens drivkraft var å forstå og forklare naturen rundt seg, er vi i dag kanskje mest opptatt av å kunne se fremover for å kunne si noe om effekten av blant annet klimaendringer. Felles er likevel behovet for gode målinger og observasjoner.

Nansen er kjent som polfarer og oppdager, diplomat og humanist, forsker og vitenskapsmann. 10. oktober er det 150 år siden han ble født.

Som forsker arbeidet han innen et så bredt spekter av fagområder at vi som virker innen dagens fragmenterte forskningsverden kan bli ganske målløse. Han utdannet seg innen medisin og biologi og spesialiserte seg innen nevroanatomi. Hans arbeid regnes som banebrytende i beskrivelsen av nervecellenes kontaktpunkter; synapse.

Pionér på landheving

Sammenligning av Nansen landhevingsmodell med moderne geodetiske satellittmålinger. Foto: Anne Jørgensen
Sammenligning av Nansen landhevingsmodell med moderne geodetiske satellittmålinger. Foto: Anne Jørgensen

Det er som polfarer og oppdager vi kjenner han best. Boken “På ski over Grønland” har mange av oss lest og vi kjenner alle hans ekspedisjoner for å nå Nordpolen, først drivende gjennom ishavet med polarskuta Fram og senere på ski sammen med Hjalmar Johansen.

Observasjoner gjort på disse ekspedisjonene og andre ekspedisjoner danner grunnlaget for hans senere forskning innen oseanografi og naturgeografi. I 1922, samme år som han fikk fredsprisen for sitt humanitære- og fredsskapende arbeid, utga han boken The strandflat and isostacy.

Boken tar for seg både dannelsen av den såkalte strandflaten, et av få norske bidrag til verdens vitenskapelige ordforråd og den geofysiske prosessen bak landheving; på fagspråk kalt isostasi. Han etablerer også den første modellen for landheving i Norge.

I 1928 går han videre med mange av tankene fra denne boken i artikkelen “Surface-forms and isostatic adjustment”. Disse arbeidene regnes som banebrytende forskning om landheving og dens årsaker.

I dag er vi i stand til å heve oss fra jordskorpen og måle landhevingen i en absolutt forstand. Her fra Ny-Ålesund på Svalbard. Foto: Bjørn-Owe Holmberg
I dag er vi i stand til å heve oss fra jordskorpen og måle landhevingen i en absolutt forstand. Her fra Ny-Ålesund på Svalbard. Foto: Bjørn-Owe Holmberg

Synker havet eller hever landet seg?

Landheving slik vi kjenner den i Skandinavia skyldes i hovedsak siste istid. Store mengder is lå over Skandinavia og trykket landet ned. Da isen smeltet begynte landet å heve seg og denne prosessen pågår fortsatt i Skandinavia. Tydelige strandlinjer kan sees flere hundre meter over dagens havnivå, rester etter havbunnen kan observeres langt inne i landet og gamle brygger må forlenges for å kunne brukes.

For å forstå landheving må vi også kunne skille landhevingen fra havets endring. Havets endring forårsakes både av endringer i havets volum, men også av hvordan havmassene fordeler seg. Økt havnivå fører til innsynking av havbunnen og en samtidig landheving av den omkringliggende kyst. Dette kalles hydroisostasi og ble første gang beskrevet av Nansen.

Nansen og hans forløpere brukte særlig observasjoner av strandlinjer for å beskrive landheving. De hadde ingen direkte måte å observere om det var landet som hevet seg eller havet som sank. De måtte basere seg på indirekte beregninger og vurderinger. Det er først med introduksjonen av satellitteknologi vi er i stand til å heve oss fra jordskorpen og virkelig måle landhevingen i en absolutt forstand.

Kvasarene korrigerer

VLBI danner grunnlag for nøyaktige GPS-obervasjoner. Foto: Bjørn-Owe Holmberg.
VLBI danner grunnlag for nøyaktige GPS-obervasjoner. Foto: Bjørn-Owe Holmberg.

Med dagens satellitteknologi kan vi måle landheving og havnivåendringer separat. Det er spesielt to teknikker som brukes for å måle landheving; satellittsystemet GPS og målinger med radioteleskop, VLBI (Very Long Baseline Interferometry).

GPS kjenner de fleste av oss som et nyttig hjelpemiddel både i bilen og i mobiltelefonen. Med litt mer avanserte GPS-mottakere og med noen års tålmodig datainnhenting kan vi finne endringer i jordskorpen med millimeters presisjon.

Men GPS er ikke nok. GPS-satellittenes rotasjon er sterkt knyttet til jordens egen rotasjon og denne koblingen er sammen med andre faktorer med på å svekke GPS-systemets stabilitet over tid. Vi må rett og slett finne “faste punkter” utenfor jordsystemet.

Til det bruker vi kvasarer. Det er objekter som befinner seg flere milliarder lysår borte. Vi har store radioteleskoper, eller såkalte VLBI-antenner, som måler signaler fra disse. Dette sikrer oss at vi kan korrigere for jordens egen rotasjon og at vi kan kontrollere GPS-resultatene.

Lokale målinger gir globale resultater

Statens kartverk har i dag et nettverk av GPS-stasjoner som måler jordskorpebevegelser og landheving i Norge. I Ny-Ålesund har Kartverket i tillegg et geodetisk jordobservatorium med en VLBI-antenne. Observatoriet ble etablert i 1994 og har siden gitt verdifulle bidrag til jordobservasjon.

For eksempel har forskere ved Kartverket studert hvordan landet hever seg vesentlig mer i år med mye smelting, mens den nesten stopper opp når vi ikke har noen smelting. Da er bare landhevingen som skyldes siste istid målbar.

Jordobservatoriet måler landheving lokalt, men knytter slike målinger til resten av kloden. Det er en forutsetning for å realisere nøyaktige globale målinger av jordsystemets utvikling.

Statens kartverks geodetiske jordobservatorium i Ny-Ålesund på Svalbard. Foto: Bjørn-Owe Holmberg
Statens kartverks geodetiske jordobservatorium i Ny-Ålesund på Svalbard. Foto: Bjørn-Owe Holmberg

Å si noe om fremtiden

Nansen var drevet av en trang til å forstå og beskrive naturen rundt seg. I dag ønsker vi å bruke denne innsikten til også å si noe om fremtiden. Klimaendringer kan påvirke jordsystemet og blant annet føre til økt havnivå. Landheving er helt sentralt for å kunne si noe om konsekvensen av slike havnivåendringer langs kysten. Dette er essensielt for samfunnsplanlegging. For å kunne forstå nåtiden og gi gode estimater for fremtiden trenger vi optimale målesystemer.

Statens kartverk har derfor som mål å oppgradere observatoriet i Ny-Ålesund. Dette er en del av et stort internasjonalt initiativ der et nettverk av tilsvarende observatorier over hele kloden oppgraderes med ny teknologi.

Ny-Ålesunds unike plassering i Arktis gjør den norske stasjonen til kanskje det viktigste observatoriet i et slikt nettverk. En oppgradering er nødvendig fordi vi vet at gode målinger og observasjoner er utgangspunkt for nøyaktig viten om jordsystemet.