Grønlandsisen

Generell beskrivelse

Grønlandsisen er den nest største iskappen i verden med en overflate på rundt 1,7 millioner km², bare den antarktiske innlandsisen er større. Dens lengde er nesten 2 400 km i nord-sør-retning, og dens største bredde er 1 100 km ved breddegrad 77° N, ikke langt fra dens nordligste punkt. Gjennomsnittlig høyde er 2 135 m over havet, mens høyeste punkt er på rundt 3 290 m over havet. Den dekker rundt 85 % av Grønland.
Grønlandsisen og de mindre selvstendige isbreene på Grønland utgjør tilsammen 1,2 % av jordklodens areal.
Med en definisjon på Arktis som de områder som ligger nord for polarsirkelen, ligger store deler av Grønlandsisen i dette området. En videre definisjon av Arktis er også vanlig (basert på gjennomsnittlige temperaturer), og med den ligger hele Grønlandsisen i Arktis.

Størrelsen

Tykkelsen er stort sett mer enn 2 km og over 3 km på det tykkeste. I tillegg til den store innlandsisen finnes det også isolerte isbreer og små platåbreer som dekker mellom 76 000 og 100 000 km² rundt periferien. Volumet av ismassen og hvor stor havnivåstigningen vil bli om hele ismassen smelter har vært undersøkt av flere ekspedisjoner. For å finne isens volum må både dens topografi og dybde bestemmes mest mulig nøyaktig. FNs klimapanel skrev i sin tredje hovedrapport i 2001 at hele ismassen var på 2 850 000 km³. I 2014 anslo klimapanelets femte hovedrapport at smelting av hele isen ville føre til en (ekvivalent) global havstigning på 7,36 m. En ny undersøkelse fra 2017 viser at volumet er på rundt 2 990 000 km³ og at havnivåstigningen om den smelter totalt vil være på 7,42 m.
Det antas at Grønlandsisen inneholder nesten 10 % av alt ferskvann i verden.
Grønlandsisen er flere steder sammenhengende, fra sin midtrygg og helt ut i havet. Flere steder kalver den ut i havet, som for eksempel i Ilulissatfjorden der isfjell flyter ut i Davisstredet, eller Humboldtbreen i nordvest som går ut i havet i en bredde av 100 km. Humboldtbreen er forøvrig den største kjente breen i verden.
Vekten av isen har presset ned det sentrale landområdet av Grønland, slik at berggrunnens overflate er nær havoverflaten. Det er imidlertid fjell rundt breens periferi, og disse avgrenser isflatens ytterkanter. Dersom isen plutselig forsvant, ville Grønland mest sannsynlig fremstå som et arkipel. Isens overflate når sin største høyde på to nord-sør orienterte kupler, eller rygger. Den sørlige forhøyningen strekker seg rundt  2 900 moh. mellom breddegradene 63°–65° N, mens den nordlige forhøyningen når opp i rundt 3 205 moh. ved en breddegrad på rundt 72° N. Begge forhøyningene er plassert øst for sentrumslinjen over Grønland.

Dannelsen av Grønlandsisen

Tilstedeværelsen av sedimenter som isen har transportert med seg i dyphavskløfter med opphav fra Nordøst-Grønland, blant annet i Framstredet og i områder sør for Grønland, indikerer en mer eller mindre kontinuerlig tilstedeværelse av enten et massivt isdekke, eller isdekkede områder som har dekket betydelige deler av Grønland de siste 18 millioner år. Fra rundt 10–11 millioner år siden ble Grønlandsisen sterkt redusert i størrelse. Grønlandsisen ble dannet i midten av Miocene, ved sammensmeltningen av iskapper og breer. Det på grunn av en intensivering av istiden i slutten av Pliocene. 
Dannelsen av isdekket skjedde i forbindelse med landhevingen av Vest-Grønland og Øst-Grønland. Fjellene på Vest- og Øst-Grønland utgjør riftmarginer (der jordskorpen sprekker opp og fortynnes) som ble løftet opp i to faser for 10 og 5 millioner år siden i Miocene-epoken. Datasimuleringer viser at hevingen førte til bredannelse ved å produsere økt orografisk nedbør og nedkjølt overflatetemperatur. De eldste kjente ismasser i dagens isdekke er én million år gamle.

Historiske utforskninger

Nordmannen Mathis Jochimsøn bidro i 1732–33 til undersøkelser av innlandsisen. I årene 1882–1883 foretok den finsk-svenske polarforskeren Adolf Erik Nordenskiöld en ekspedisjon inn på Grønlandsisen, dette er kjent som Den andra Dicksonska Expeditionen till Grönland. Som ekspedisjonsmedlemmer hadde han med seg samene Pava Lars Tuorda og Anders Rossa. Han startet fra Diskobukta, med forventninger om at indre deler av Grønland var isfrie, og endog skogkledd. Nordenskiöld og de andre gikk til fots, men ga opp på grunn av tekniske vansker. Derimot gikk de to samene med ski 230 km inn på isen før de snudde.
Den norske polfareren og vitenskapsmannen Fridtjof Nansen ledet den første ekspedisjonen som krysset Grønlandsisen i 1888. Etter dette foretok den amerikanske oppdageren Robert Peary en større ekspedisjon i 1892. Her var blant annet nordmannen Eivind Astrup og den tyske geofysikeren Alfred Wegener med.
En senere ekspedisjon ble gjort av den franske oppdageren Paul-Émile Victor, og en britisk ekspedisjon ledet av James Simpson (British North Greenland expedition) ble utført i årene 1952–1954. Begge disse ekspedisjonene hadde overvintringsbaser på innlandsisen, samt at de foretok målinger av istykkelsen.
De første kartleggingen av Grønland med fly ble gjort av Norges Svalbard- og Ishavsundersøkelser (NSIU, i dag Norsk polarinstitutt) på Øst-Grønland 1932. Den tyske flyver Wolfgang von Gronau var en pioner på flyvninger over isen, og fløy i 1931 over innlandsisen fra Ittoqqortoormiit til Maniitsoq.
I dag er det flere permanente vitenskapelige målestasjoner på Grønlandsisen.

Isdekket som arkiv for fortidens klima

Isdekket består av lag av komprimert snø fra mange tusen år tilbake i tiden. Dette inneholder dermed et verdifullt arkiv over fortidens klima. Helt siden 1970-årene har forskere boret iskjerneprøver helt ned til dyp på noen kilometer. Forskerne har ved hjelp av disse iskjernene innhentet informasjon (proxydata) om temperatur, havets volum, nedbør, kjemiske stoffer og sammensetning av gasser i den nedre atmosfæren, vulkanutbrudd, solens variabilitet, havoverflatens produktivitet, graden av ørken på jorden og skogbranner. Denne mengden av klimaproxyer er større enn i noen annen naturlig forekomst av langtids klimadata, for eksempel treringer eller sedimentlag.
I en studie publisert i Nature i 2013 var det referert til en analyse av en iskjerneprøve fra Grønlandsisen fra mellomistiden Eem. Studien konkluderte med at Grønlandsisen hadde vært 8 °C varmere den gangen enn i dag. Dette resulterte i en reduksjon av tykkelse i nordvestlige deler av Grønlandsisen på 400 ± 250 meter, og overflaten var for 122 000 år siden 130 ± 300 meter lavere enn i dag.

Smelting av Grønlandsisen

Temperaturøkning som følge av global oppvarming skjer raskere i Arktis (nord for polarsirkelen) enn andre steder på jorden. Området er generelt følsomt for klimaendringer fordi det har mye is og snø, slik at isens smeltetemperatur er en kritisk terskelverdi for klimaendringer i regionen. Krysses denne grensen, kan forholdene i Arktis endres raskt. Fordi området er følsomt for endring av strålingspådriv, kan dette forsterke oppvarming; området er derfor en indikator for det globale klimaet. Is- og snøsmelting i disse områdene påvirker havnivået, havets saltinnhold, karbonkretsløpet og kan potensielt endre hav- og atmosfærisk sirkulasjon.

Arktis gjennomgår store endringer

Med den økte temperaturen i atmosfæren og i havet gjennom 1900-tallet, med ytterligere økning etter 2000, er ikke Grønlandsisen og andre breer i Arktis i balanse. Selv om den globale temperaturøkningen skulle bli begrenset til rett under 2 °C, vil ikke de prognoserte massetapene fra Grønlandsisen stabiliseres før slutten av det 2100-århundre. For å komme i likevekt med den nåværende temperaturen, målt over perioden 1981–2010, må isbreer i Arktis miste rundt 35 % av volumet.
Selv med Parisavtalens mål om å begrense den globale temperaturøkningen til «godt under» 2 °C i løpet av det 21-århundre, vil dette føre til at årlig gjennomsnittstemperatur i Arktis øker med cirka 4 °C rundt år 2050. Dette vil få store konsekvenser for lokalt- og globalt klima, økosystemer samt sosiale konsekvenser.

Stadig økende smelting

Studier av Grønlandsisen i 2010-årene kom frem til at en global temperaturstigning på 2–3 °C vil resultere i en fullstendig nedsmelting av isen. Nyere estimater i 2018 basert på mer detaljerte simuleringer, som tar hensyn til albedo og sterkere tilbakekoblinger, antyder enda lavere terskeltemperatur. Slike studier viser at en økning på 0,8–3,2 °C (med 95 % konfidens) er tilstrekkelig, med en global gjennomsnittlig temperaturøkning 1,6 °C over førindustrielle verdier, som beste estimat. Det holdes som sannsynlig at Grønlandsisen vil gå over i en tilstand med irreversible istap selv med et scenario for medium–lave CO₂-utslipp frem til år 2100 (klimapanelets scenario RCP4.5).
Omtrent 60 % av Grønlandsisens massetap mellom 1991 og 2015 er tilskrevet endringer i dens massebalanse, altså nettoforskjellen mellom snøfall og smelting. De resterende 40 % skyldes isstrøm ut i havet, eller såkalte dynamiske massetap.
Høyere temperaturer i regionen har medført økt nedbør over Grønland, og en del av den tapte masse har blitt oppveid av økte snømengder. Det er imidlertid bare et lite antall værstasjoner på Grønland, og selv om satellitt-data kan brukes til overvåkning av hele Grønlandsisen, har disse bare vært tilgjengelig fra tidlig på 1990-årene, noe som gjør studiet av trender vanskelig. Det har blitt observert at det er mer nedbør der det er høyere temperatur, opp til 1500 mm nedbør per år på sørøstflanken, og mindre nedbør eller ingen på 25–80 % (avhengig av tid på året) av den delen av Grønlandsisen som er kaldere.
Smeltesonen er et område der sommervarmen får snø og is til å tine til slaps. Her dannes det dammer av smeltevann, en prosess som har utviklet seg med akselererende fart i de siste årene. Når smeltevann renner ned gjennom sprekker og kanaler i isbreen, akselererer smeltingen og fører til at isen i noen områder glir lettere over berggrunnen under. Dette setter fart i isens bevegelsen mot havet. Global oppvarming har også ført til en økende vekst av alger på innlandsisen. Dette gjør at isen absorberer mer sollys enn om den var dekket med hvit snø, noe som potensielt kan øke graden av smelting. I tillegg til å bidra til økning av det globale havnivået fører smeltingen til en strøm av ferskvann til havet. Dette kan påvirke havsirkulasjon (Golfstrømmen) og dermed det regionale klimaet.
Alle årene etter ca. 1998 har gitt større avrenning av smeltevann enn tidligere forventet. Sommeren 2012 var spesiell, da det oppstod en uvanlig varmeperiode over Grønlandsisen, der hele breens overflate ble til sørpe og smeltevann rant i uvanlig store strømmer. Forskerne har konkludert med at «smeltingen av Grønlandsisen er større enn noen gang i de siste tre til fire århundrene, og sannsynligvis langt lenger bakover enn det». Den økte smeltingen startet rundt midten av 1900-tallet, og siden 1998 har smeltevannet vært omtrent seks ganger større enn før den industrielle revolusjon, da store CO₂-utslipp i atmosfæren startet.
I henhold til IPCCs tredje hovedrapport fra 2001 vil det ta 14 000 år før hele Grønlandsisen er smeltet ned. Noen forskere har advart om at disse ratene for smelting er altfor optimistiske, ettersom det forutsetter en lineær utvikling. Den amerikanske klimaforskeren James Hansen har bemerket at flere positive tilbakekoblingsmekanismer kan føre til en ikke-lineær smelting av isdekket. Dermed kan smeltingen skje mye raskere enn det som er beskrevet av klimapanelet, altså følge en superlineær utvikling. I henhold til en forskningsrapport fra 2007 sies det: «Vi finner ingen bevis for tusenårige etterslep mellom påtrykk og isdekkets respons i data fra paleoklimatologi. At iskappen har en responstid på århundrer virker sannsynlig, og vi kan ikke utelukke store endringer på tidsskalaer på noen tiår om en storskala nedsmelting kommer i gang».

Klimapanelets oppsummering av statusen i 2014

IPCCs femte hovedrapport utgitt i 2014 oppsummerer alle vitenskapelige rapporter angående istap fra Grønlandsisen. Rapporten sier at det er «veldig høy konfidens» for at iskappen har blitt redusert de siste to tiårene (før 2014). Det er «høy konfidens» for at tapene har skjedd i mange sektorer, og at hastigheten av tapene har økt til større områder enn det som ble omtalt i IPCCs fjerde hovedrapport. Hovedrapporten sier også at det er «høy konfidens» for at massetapene har akselerert siden 1992. Gjennomsnittlig tap har «veldig sannsynlig» økt fra 34 milliarder tonn per år (konfidensintervall -6 til 74) i perioden 1992–2001, til 215 milliarder tonn per år (usikkerhetsintervall 157 til 274) i perioden 2002–2012. Det vil si at havnivåstigningen på grunn av smeltevann fra Grønlandsisen tilsvarer 0,59 mm per år (usikkerhetsintervall 0,43 til 0,76). Med «høy konfidens» skyldes istapet økt overflatesmelting, avrenning og kalving av bretunger, samt at bidragene fra disse tre mekanismene er like store. Det er «høy konfidens» for at arealet som utsettes for sommersmelting, har økt fra 1994 til 2014.
Etter år 2000 har det vært flere episoder med store mengder istap. Dette mener en har sammenheng med et skifte i atmosfærisk sirkulasjon tidlig på sommeren, samt høyere globale temperaturer. Klimapanelet mener det er «sannsynlig» at dette skyldes menneskelig klimapådrag.
Klimapanelet sier at det finnes beviser for at global oppvarming over en viss terskelverdi kan få omtrent hele Grønlandsisen til å smelte. Studier tyder på at denne grenseverdien er over 2 °C økning av den globale gjennomsnittlige temperatur, men mindre enn 4 °C. Økning er gitt i forhold til førindustrielle verdier for global temperatur. Det vil ta mer enn ett årtusen før all isen smelter, slik at om den globale temperaturen stabiliseres på en lavere verdi, vil smelteprosessen muligens kunne stoppe og isen bygges opp igjen. Det påpekes imidlertid at isen kan ha flere stabile likevektstilstander, og dermed kan det tenkes at den aldri kommer tilbake til opprinnelig størrelse.

Mekanismer for akselererende isstrøm og tilbaketrekning

Det er mange faktorer som akselerer istap fra Grønlandsisen. Kjente prosesser er varmere atmosfære, redusert albedo på grunn av blant annet biologiske faktorer, økt nedbør i form av regn og områder av isen uten snølag. Dette gir positive forsterkningsmekanismer som øker smeltingen. 
En faktor for reduksjon av albedo er endring av snøens beskaffenhet. En overflate med snøkrystaller reflekterer mye sollys, mens derimot en snøoverflate der snøen utsettes for temperaturer rundt 0 °C vil det dannes kornsnø, som ikke reflekterer sollys så effektivt. Dermed oppstår en oppvarming der enda mer snø omdannes til kornsnø og oppvarmingen fortsetter å øke.
To mekanismer har blitt fremsatt for å forklare endring for hastighet for tilbaketrekningen av Grønlandsisens brearmer. Den første er økningen av smeltevann forårsaket av at stadig mer av overflaten smelter. Dette vannet føres ned gjennom kanaler mot bunnen av breene og fører til redusert friksjon mot berggrunnen på grunn av vanntrykket. Denne mekanismen er virksom selv om ikke alt smeltevann blir værende inne i isen, samt at noen kanaler fører vannet ut i havet. Vanninntrengning og redusert friksjon er fremsatt som årsaken til en kortvarig sesongmessig akselerert isstrøm på opp til 20 % på Jakobshavnbreen i 1998 og 1999. Den akselererte bevegelsen varte mellom to og tre måneder. I de foregående årene 1996 og 1997 var imidlertid akselerasjonen mindre enn 10 %. Konklusjonen var at «kopling mellom overflatesmelting og isbreens strømning gir en mekanisme for rask storskala dynamisk respons mellom isdekket og varmere klima». Undersøkelse av tilfeller med hurtig drenering av isdammer har dokumentert en kortvarig endring av isstrømmens hastighet ved slike hendelser, men disse hadde liten betydning for den årlige strømmene i de store brearmene.
Den andre mekanismen skyldes en ubalanse i kraften ved fronten der kalving skjer, på grunn av fortynning som gir en ikke-lineær respons. I dette tilfellet gir ubalansen i kreftene i fronten en kraftubalanse som forplanter seg innover i breene. Tynning fører til at breene får mer oppdrift og reduserer friksjonen som virker som tilbakevirkende krefter. Breene får en mer flytende konsistens ved fonten. Redusert friksjon på grunn av større oppdrift muliggjør en økning av hastigheten. Redusert friksjonskraft ved kalvingsfronten forplantes innover i breen via en langsgående forlengelse på grunn av reduksjon av motvirkende krefter.
Forskere har vurdert om skyer kan påvirke smeltingen av Grønlandsisen. En studie publisert i Nature i 2013 fant at optisk tynne skyer med væske forsterket den ekstremt omfattende smeltesonen i juli 2012, mens en artikkel i Nature Communications i 2016 antyder at skyene generelt forsterker smeltevannsavrenningen fra Grønlandsisen med mer enn 30 %. Dette som følge av redusert gjenfrysning av lag med firn (gammel snø) om natten.
I 2017 ble det publisert en forskningsartikkel der det sies at isbreene på Grønland ikke bare glir over fast fjell, men at det også er store områder av isen som ligger på sedimenter. Forskerne forventer derfor at isen i fremtiden vil trekke seg raskere tilbake fordi den vil gli raskere over sedimenter i et varmere klima. Dette fordi sedimentene blir svakere og glattere ved økt temperatur og tilførsel av smeltevann.
Nyere forsking fra 2018 gir imidlertid ikke støtte til at nettovirkningen av vann som strømmer ned mot berggrunnen under innlandsisen er av særlig stor betydning for isstrømmen. Selv under sommersesonger med ekstrem stor smelting som i 2012 ser det ut til at mye vann kunne renne ned i kanaler i isen uten at det påvirket isens dynamiske oppførsel. Det ser ut til at store mengder smeltevann som finner vegen ned mot berggrunnen under isen for en kort tid akselererer isstrømmen, men at vannet uansett finner nye veger gjennom isen og vekk fra den.

Andre konsekvenser av smelting av Grønlandsisen

I tillegg til økt havnivå er det også andre potensielle farer med smelting av Grønlandsisen. 
I 2015 stod klimaforskerne Michael Mann fra Penn State og Stefan Rahmstorf fra Potsdam Institute for Climate Impact Research bak en studie hvor resultatene tyder på at et spesielt kaldt område observert i Nord-Atlanteren i år med høye temperaturrekorder er et tegn på at den meridionale omveltningssirkulasjon kan være svekket. De publiserte sine funn og konkluderte med at havstrømmen har vist en eksepsjonelt nedadgående trend gjennom 1900-årene, og at smelting av Grønlandsisen er et mulig bidrag til dette.
En studie publisert i 2016 av forskere fra University of South Florida, Canada og Nederland analyserte måledata fra GRACE-satellitter (Gravity Recovery and Climate Experiment) for å beregne tilførselen av ferskvann fra Grønland. De konkluderte med at ferskvannsavrenningen er akselererende, og til slutt kan føre til en forstyrrelse av den meridionale omveltningssirkulasjon i fremtiden. Dette vil i så fall vil påvirke klimaet i Europa og Nord-Amerika.

Politiske konsekvenser av smeltingen av Grønlandsisen

På Grønland gir smeltingen av Grønlandsisen optimisme blant innbyggerne, fordi isfrie landområder gir muligheter for mineralutvinning, oljeboring, samt stort potensial for utbygging av vannkraft. Innbyggerne er innstilt på en overgang fra tradisjonell fangstkultur til industriutvikling. Dessuten mener mange på Grønland at klimaendringene ikke er menneskeskapte, men at klimaet gjennomgår sykluser. Grønlenderne er meget positivt innstilt til at utenlandske oljeselskaper har påvist tegn til petroleumsforekomster på Nordøst-Grønland. Selv om oljeindustrien potensielt kan påvirke klimaet, miljøet, dyrelivet og fangstkulturen, så er befolkningen optimistiske med utsikter til et fremtidig olieeventyr.
Den danske staten og Grønland står sammen i det såkalte Rigsfællesskabet, hvilket vil si at Grønland på flere områder fører en selvstendig politikk, men allikevel er underlagt Danmark. Om grønlenderne gir australske og kinesiske firmaer, som er interessert i naturresurser, tilgang til å utvinne metaller og mineraler, gir det utenrikspolitiske utfordringer for Danmark. Dette på grunn av Danmarks bindinger til EU og USA, noe som kan «påvirke hele kongerigets udenrigs-, forsvars- og sikkerhedspolitik». Den økte troen på at det skal være mulig å få store intekter fra petroleums- og mineralforekomster har gitt en bevegelse i retning av større politisk uavhengighet for Grønland, og kanskje på sikt uavhengighet.