Veðurfarssagan með kjarnaborunum í Grænlandsjökli

Sögu veðurfars er hægt að skoða á ýmsan hátt. Ritaðar heimildir, til dæmis annálar geta verið gagnlegar en áreiðanlegust eru áþreifanleg gögn, til dæmis innihald jarðvegssniða, frjókorn, plöntuleifar og skordýr, sem segja sína sögu um hvernig loftslag hefur verið á mismunandi tímum. Hliðstæð aðferð við jarvegssnið er sú að skoða borkjarna úr jöklum. Slíkar rannsóknir hófust á Grænlandi á sjötta áratugnum og hafa staðið nær óslitið síðan bæði á jöklum (meðal annars hér á landi, og á heimskautasvæðum.

Dálítil sagnfræði.

Upphaf rannsókna á ískjörnum liggur í rannsóknum Dr. Ernst Sorge á snjóalögum á Grænlandsjökli. Sorge var meðal annars með Alfred Wegener, föður landrekskenningarinnar, í síðasta leiðangri hans til Grænlands 1930-1931 en þar fórst Wegener. Í þessum leiðangri var í fyrsta skipti unnið að þykktarmælingum á meginlandsjökli. Ein rannsóknaraðferða Sorge var að grafa gryfjur og rannsaka snjólögin á þann hátt og þóttu þessar rannsóknaaðferðir frumlegar á þeim tíma. Hann handmokaði meðal annars 15 metra djúpa gryfju í vetrarbækistöðvum leiðangursins á Grænlandsjökli til að ná sniði í gegnum árslögin í jöklinum. Í þessari gryfju gerði Sorge bratryðjendarannsóknir á lagskiptingu og ársákomu á jöklum.

Bortilraunir hófust þó ekki fyrr en upp úr 1950. Fyrstu borkjarnarnir voru á bilinu 300 til 400 metrar langir og ísinn í þeim var allt að 900 ára gamall. Einn af hápunktum slíkra rannsókna náðist í Grænlandsjökli 2003 þegar vísindamenn í verkefninu “North Greenland Ice Core Project” (NGRIP) náðu kjarna af 3085 metra dýpi sem innihélt 270 þúsund ára gamlan ís. Þessi rúmlega þriggja kílómetra langi kjarni kallast NGRIP-2

Jöklar eru gagnageymslur.

Þykkir hveljöklar eins og Vatnajökull, Grænlandsjökull og jökullinn yfir Suðurskautslandinu geyma snjóalög mjög langt aftur í tímann. Allt sem sest til á jöklinum og lendir undir næstu snjóalögum varðveitist, hvort sem það eru lífverur, ryk eða aska úr eldgosum. Sem dæmi má nefna að aska úr gosinu í Lakagígum sem varð 1783 fannst á 64 metra dýpi í Grænlandsjökli. Síðast en ekki síst varðveitist andrúmsloftið sjálft. Þegar snjór verður að ís myndast í honum holrými eða loftbólur. Þær varðveita efnasamsetningu andrúmsloftsins á þeim tíma sem ísinn myndaðist. Úr þessari efnasamsetningu er hægt að lesa loftslag eins og það var þegar viðkomandi íslag varð til. Þykkustu jöklarnir, til dæmis Grænlandsjökull, geyma þannig veðurfarssöguna hundruð þúsundir ára aftur í tímann, í réttri tímaröð, sem er mikill kostur í rannsóknum. Þykkt árslaganna er frá nokkrum metrum í efstu lögunum niður í minna en sentímetra í neðstu lögunum í dýpstu kjörnunum. Árslögin eru greinilegri í gaddjöklum eins og Grænlandsjökli en þíðjöklum, en í þeim flokki eru flestir íslenskir jöklar. Munurinn liggur í því að hitastig þíðjökla er um frostmark en gaddjöklar eru vel undir frostmarki og varðveitast skilin milli laga því betur. Oft eru skilin þó illa eða ekki greinanleg og verður þá að beita til dæmis efnafræðilegum aðferðum en ekki verður fjallað um þær hér.

Ískjarnar.

Ískjarnarannsóknir fara þannig fram að borað er í jökulinn og er fremsti hluti borsins holur að innan. Kjarninn úr borholunni gengur upp í holann borinn, sem hífður er upp þegar boruð hefur verið ákveðin vegalengd. Uppi á yfirborðinu er kjarninn svo tekinn innan úr bornum og geta vísindamenn þá hafist handa um að telja árslögin, ef þau eru það greinileg, ná gasi úr loftbólum og greina efni og agnir sem eru í ísnum. Með þessu er hægt að lesa úr kjarnanum hvernig veðrið hefur þróast í gegnum þann tíma jarðsögunnar sem hann nær til.

Einstakur ískjarni segir sögu veðurfars ákveðins svæðis en vitnar líka um atburði lengra í burtu. Með samanburði á ískjörnum frá Suðurskautslandnu og jafnvel af hafsbotni hefur til dæmis komið í ljós sú regla að kuldatíð á norðurhveli þýðir hlýindi á suðurhveli. Einnig sýnast sveiflur í veðurfari vera sneggri á norðurhveli en suðurhveli. Komið hefur í ljós að köldu skeiðin í veðurfarssögunni voru mun kaldari en áður var talið eða 20-25 gráðum kaldari í stað 10 gráða. Þetta þýðir að hér á landi hefur hitinn verið vel neðan frostmarks allt árið á þeim skeiðum. Einnig sést að hitasveiflur síðustu tíuþúsund ára eru þær minnstu í veðurfarssögu síðustu tvöhundruðþúsund ára. Á þessum tíu þúsund árum hefur mannkynið þróast frá því að taka sér fasta búsetu upp í þá hátæknimenningu sem nú ríkir en staðfesta í veðurfari á stóran þátt í þeirri þróun.

Kannski eru niðurstöður um magn gróðurhúsalofttegunda, metans og koltvísýrings, forvitnilegastar fyrir almenning vegna þess hve sú umræða er fyrirferðamikil í dag. Borkjarnarnir sýna að meira er af þessum lofttegundum á hlýskeiðum en í kuldatíð og magn þeirra í dag er hið mesta á því tímabili sem hægt hefur verið að mæla.