Analyse av iskanten i Barentshavet

De fire forskerne Jan-Erik Solheim, Stig Falk-Petersen, Ole Humlum og Nils-Axel Mörner har gjennomført en analyse med tittelen «Iskanten i Barentshavet og Golfstrømmens veksling – påvirkes de av planeter og nordlys?» Analysen er fordelt på to publikasjoner som kan lastes ned her (2020) og her (2021). men her er en kortere tekst redaksjonen har fått fra Jan-Erik Solheim.

Sammendrag

Analyse av en serie med posisjoner til iskanten i Barentshavet over 442 år viser periodiske variasjoner som er knyttet til de store planetenes baner i vårt solsystem. Vi finner også indikasjoner på en sammenheng mellom iskantens posisjon langt sør og en svakere Golfstrøm som fører til kaldere klima i Europa. Dette kan også skje i fremtiden.

Bakgrunn

Allerede i Oldtiden filosoferte menneskene over mulige sammenhenger mellom planetenes bevegelser og hendelser her på jorda. Det ble spekulert på om naturkatastrofer som flom, tørke og jordskjelv på en eller annen måte var styrt av planetenes baner (Figur 1). Spesielt ble det lagt merke til at planeten Jupiter har en periode på omkring 12 år, mens Saturn har en periode på 30 år. De møter hverandre på himmelen hvert tyvende år. Etter 60 år har Jupiter gjort fem omløp rundt i forhold til stjernehimmelen, mens Saturn har gjort to. Da er de tilbake på samme sted på himmelen. Studerer vi de andre planetenes baner finner vi at solsystemets planeter er synkronisert på en kompleks måte som ikke kan være tilfeldig [1,2]. Pytagoras fra Samos (ca. 570-495 F.kr) kalte det Sfærenes Musikk – og spørsmålet om hvordan planetene kan påvirke forhold på jorda eller jordas klima har vært diskutert i mer enn 2 500 år.

Et gjennombrudd kom med den heliosentriske modell for jordas bane (Kopernikus 1543) og Keplers tre lover for planetenes baner (1596-1619). Den hollandske fysiker Christian Huygens fant på 1600-tallet at synkronisering av svingende systemer skjer med overføring av ufattelig liten energi, (den gang ikke målbart) som får lov til å virke over lang tid. Planetene vekselvirker både ved gravitasjon og elektromagnetisme. De kan påvirke Sola som igjen gir jorda varme. I to publikasjoner [I,II] presenterer vi forsøk på å finne en slik sammenheng.

Vår hypotese

Golfstrømmens puls siden 1200-tallet

Vi har studert sammenheng mellom solaktivitet, jordrotasjon og endring av Golfstrømmen. Golfstrømmen er viktig for klimaet i Nord-Atlanteren og Barentshavet. Når Golfstrømmen krysser Atlanterhavet, deler den seg i to ved 40^oN og 30^oW i en nordlig og sørlig gren. Den nordlige grenen (Den norske Atlanterhavstrøm) strømmer inn i Norskehavet og Barentshavet, mens den sørlige grenen bøyer sørover og blir til Kanaristrømmen. Styrken på den sørlige og nordlige gren er avhengig av jordens rotasjon. Når jodens rotasjon avtar øker intensiteten i den nordlige grenen, mens den minker når jordrotasjonen tiltar.

Intensiteten i den nordlige og sørlige gren av Golfstrømmen vil derfor veksle mellom perioder der varmt vann i hovedsak styres mot den nordlige eller sørlige gren som vist i figur 4, hvor type a er typisk for store solflekkmaksima og c for dype minima. De siste hundre år har vi hatt Golfstrøm av type a. Type a dominerer omkring årene 1200, 1380, 1500, 1625, 1750, 1860 og 1920-2020. De kalde periodene der type b eller c dominerer er årene med liten solaktivitet som årene rundt 1320, 1450, 1550, 1690, 1810 og 1900. Neste kalde periode ventes omkring 2050.

Et datasett som dekker 442 år

For å teste vår hypotese trenger vi en lang, homogen måleserie. Det har vi funnet i en serie med posisjoner for iskanten i Barentshavet mellom Svalbard (SBD) og Frans Josefs Land (FJL) vist i figur 4 for tidsrommet 1579-2020.

Data er samlet inn fra skipslogger, polarekspedisjoner og fangstfolk i tillegg til observasjoner fra fly og satellitter i nyere tid og ble først presentert og analysert av Torgny Vinje [3]. Den midlere posisjon for Iskanten er estimert for de siste to ukene i august og har i dette tidsrommet variert mellom 75.5 og 83.4°N. Tidsserien er ikke komplett. Vi har 34 årlige posisjoner de første hundre år, deretter økende dekning til 100% fra 1979 med satellittobservasjoner. Vi kaller serien for BIE (Barents Ice Edge position). Iskanten var langt sør (omkring 76°N) i periodene 1625-1680, 1784-1830 og 1890-1900 (se figur 8). I perioden 1890-2020 beveger BIE seg mot nord med en fart 0.035°N/år. Endringer fra år til år er mye større enn endringer i gjennomsnitt over ti år. Variasjonene fra år til år ble mindre etter 1750. Den ble ikke mindre med introduksjon av satellittmålinger i 1979.

Resultater

Den første artikkelen [I] gir en oversikt over mulige hav- og atmosfærefaktorer som kan påvirke iskantens posisjon samt hvilken betydning BIE har for de rike marine ressurser som finnes i Barentshavet. Golfstrømmens svingninger og mulig påvirkning av solas magnetiske variasjoner og planetens bevegelser diskuteres også. Et viktig resultat er vist i Figur 6, hvor vi ser at temperaturen i arktiske havområder har sunket siden 2011, mens temperaturen i havområdene rundt ekvator har steget. Dette kan være først tegn på en endring fra type a) til b) eller c) veksling av Golfstrømmen. Avkjølingen av nordlige havområder går helt ned til 1400 m dybde, mens oppvarmingen rundt ekvator kun er skjedd nær overflaten. Dette tyder på soloppvarming.

I den andre artikkelen [II] analyserte vi BIE dataserien og sammenlignet med andre klimaserier, både ved direkte korrelasjoner og ved sammenligning av dominerende periodiske variasjoner. Vi leter etter sammenlignbare perioder (fingeravtrykk) og undersøker om de opptrer i fase eller i rekkefølge. Hvis periodiske variasjoner opptrer i fase antar vi at det er en ytre påvirkning som virker samtidig på flere objekter. Er det en rekkefølge kan det fortelle om påvirkning fra den ene til den ene til den andre. Vi sammenligner også BIE med total solinnstråling, solaktivitet (solflekker) og periodiske variasjoner knyttet til planetsystemet og jordas bane.

De lange perioder viser planetenes fingeravtrykk

Planetene går i elliptiske baner rundt sola. Det betyr at gravitasjonsvirkningen mellom planetene og sola varierer. Det fører til at sola beveger seg rundt solsystemets felles tyngdepunkt (barysentret) i et komplisert mønster som er bestemt av posisjonen til de 4 største planetene (Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun). Hver gang Jupiter og Saturn står i samme retning sett fra sola, noe som skjer med en periode på 20 år, blir den tvunget langt bort fra barysentret. Hvor mye og presis hvordan avhenger av de andre planetenes posisjoner. Figur 7 viser det kompliserte mønsteret for solas bevegelse gjennom 100 år fra 1940 til 2040. Etter en periode på 179 år (Jose-perioden) er planetene tilbake til omtrent samme posisjon og det kompliserte mønsteret gjentas med små endringer.

I BIE-serien har vi funnet 3 lange perioder som alle er relatert Jose-perioden_. Dette viser planetenes fingeravtrykk på variasjoner av iskanten. En periode på 143 år dominerte før 1750. En periode på 268 år dominerte deretter. 133 år er 4/5 av Jose-perioden, mens 268 år er 3/2 ganger Jose-perioden.

Kortere perioder – planeter og månen

Vi fant også en dominerende periode på 82 år. Den varierte både i fase og amplitude. Den er ganske nær en solaktivitetsperiode på 84 år styrt av planeten Uranus’ periode – kanskje blandet med en viktig måneperiode på 74 år også observert i havtemperaturvariasjoner. I tillegg fant vi en svak, men stabil 60-års periode og en svak, men variabel 20 års periode, muligens Jupiter-Saturn perioden.

Temperaturserier viste perioder omkring 65 år. Det er tre ganger solas magnetiske periode på 22 år. Temperaturseriene var i fase med BIE 1900-1950. Jordrotasjonen endret seg også med en 65-års periode, men med fase før BIE og de temperaturseriene vi undersøkte. Dette støtter vår hypotese om at jordrotasjonen kan være en driver av BIE som vist i figurene 2 og 3.

Solinnstråling, solaktivitet og solvind

Vi fant god korrelasjon mellom total solinnstråling og BIE. Korrelasjonen var signifikant bedre for stråling normert til middelavstand fra sola enn beregnet innstråling ved midlere iskant Dette tyder på at transportert global varme betyr mer enn lokal solinnstråling ved iskanten. På grunn av at jordas rotasjonsakse i øyeblikket er i ferd med å rette seg opp, beveger polarsirkelen seg nordover. Det gir mindre innstråling i sommerhalvåret på nordlige breddegrader. Da baneplanet samtidig dreier seg slik at perihel (tidspunktet der jorden er nærmest sola) flytter seg mot vårjevndøgn, fører dette til kortere vintre og større forskjell i solinnstråling mellom sør og nord om våren på nordlige halvkule. Dette fører til en større varmetransport nordover om våren, mens det om sommeren har vært små forandringer i innstrålingsforskjellen de siste 2000 år. Denne tidlig-vår-effekten har virkning på snø-smeltingen og start av smeltesesongen for is i Arktis.

Vi fant liten eller ingen korrelasjon med solflekkvariasjoner, men en svært god antikorrelasjon med lengden av solflekkperiodene midlet over tid. Dette viser at langsomme variasjoner av solaktiviteten har stor betydning. Noe overraskende kan vi bekrefte en antikorrelasjon mellom solflekktallet forsinket 94 år, modulert med Jose-perioden på 179 år, og jordrotasjonen. Denne sammenhengen ble først funnet av solforskerne Silvia Duhau og Claes de Jager [5]. Den lange forsinkelsen tolkes som en variasjon av rotasjonen av jordas indre magnetiske kjerne på grunn av variabel elektrisk strøm rundt jorda (ringstrømmen) som med en 94 års forsinkelse får jordkjernens ytre skall til å bremse litt opp. Vekselvirkningen med jordas indre magnetfelt gjør at signalet i ringstrømmen blir forsterket med en faktor større enn 10 [6]. Siden Jose-perioden er perioden for gjentakelser av planetposisjoner betyr dette at rotasjonsmønstret gjentar seg med de samme perioder. Dette gir mulighet for framskriving av variasjoner av daglengden som er et mål for jordas rotasjon og dermed BIE.

En harmonisk modell

Figur 8 viser BIE-posisjoner for perioden 1579-2020 sammenlignet med en enkel modell bestående av harmoniske svingninger med perioder 537, 268, 143 og 84 år (rød kurve). Det er ikke tatt hensyn til faseendringer og variasjoner i amplitude. De fleste observerte posisjoner ligger innenfor feilgrensen (en sigma) markert ved grønn kurve. Det er også lagt inn en svart kurve som tar med tre av de mindre signifikante periodene (60, 19.7 og 14 år).

Tidspunkter for veksling av Golfstrømmen (GSB type c) er vist med en blå, bred kurve. Det er tydelig at GSB kommer flere tiår etter at BIE har stabilisert seg langt sør, og at BIE ikke var stabil lenge nok i sør for en GSB type c omkring 1900.

Solvinden overfører signal fra sola

Vår hypotese er at det er solvinden som overfører signal fra planetene som påvirker BIE´s posisjon – enten ved direkte trykk som påvirker jordas rotasjon eller ved å påvirke ringstrømmen rundt jorda som gir oss nordlys og får jordas magnetiske kjerne til å rotere fortere eller langsommere. Etter nesten hundre års forsinkelse virker dette på rotasjonen av jordas ytre deler, noe som igjen påvirker havstrømmer og klimaet på jorda. I tillegg bringer solvinden med seg geomagnetiske stormer som starter som kraftig utbrudd i solas korona. Disse lager sterke nordlys og produserer trykkbølger som kan trenge dypt ned i jordas atmosfære og forandre trykksystemene i Arktis, noe som igjen kan gi vind som beveger isen. Denne effekten er større under solflekkminima fordi jordas magnetfelt da er svekket. Vi har for øyeblikket svakere solaktivitet og svakere magnetisk beskyttelse. Vi kan derfor vente oss sterkere reaksjoner på kraftige utbrudd.

Konklusjon

Vi har samlet informasjon om mulige forklaringer på at iskanten i Barentshavet i slutten av august har beveget seg hele 6 breddegrader nordover siden Den lille istid sluttet omkring 1900. Vi har oppdatert og analysert en dataserie med posisjoner av iskanten siden 1579 og funnet at den kan beskrives ved et lite antall harmoniske svingninger som alle er avledet av planetenes baner. Siden planetenes baner er stabile, kan dette også gi oss hint om fremtidige posisjoner av iskanten. Vi har også stadfestet en sammenheng mellom den elektriske ringstrømmen rundt jorda som produserer nordlys og jordas rotasjonshastighet som påvirker hav- og luftstrømmer, men med 94-års forsinkelse. Minkende nordlysaktivitet vil bringe iskanten sørover både raskt ved svakere solvind, og 94 år forsinket ved elektrisk bremsing av jordrotasjonen.

Framskrivning av vår enkle modell viser at iskanten vil bevege seg sørover mellom 2020 og 2060 og holde seg omkring 79°N de følgende 100 år.