For godt et halvt år siden, den 1. marts 2007, begyndte det
Internationale Polarår, der varer frem til marts 2009. Polaråret er en
omfattende, international forskningsindsats med særlig fokus på polarområdernes
betydning for klima og miljø. Flere end 1000 forskningsprojekter planlægges
gennemført under Polaråret, og danske forskere er involveret i adskillig af
disse, og særligt i Grønland er der en stor, dansk indsats.
Et af de dansk-ledede projekter, der foregår i Grønland, er
et iskerneboreprojekt, hvor forskerne håber på at udbore is, der er mere end
135.000 år gammelt. Dermed vil man få en iskerne, der dækker hele den forrige
mellemistid, Eem-tiden, der fandt sted for ca. 115.000 til 130.000 år siden.
Under Eem var der i Grønland ca. 5 grader varmere end i dag, og derfor
repræsenterer iskernen et klima svarende til, hvad vi måske kan forvente inden
for de nærmeste århundreder. Samtidig kan vi i de grønlandske iskerner følge
klimaforandringerne i stor detalje, fra år til år. En kerne, der rækker tilbage
i Eem-tiden, kan således fortælle os, hvordan et mildt mellemistidsklima, som
det vi har nu, kan afløses af en istid, og om det foregår som en langsom,
glidende overgang, eller er forbundet med pludselige og drastiske
klimaændringer. Derfor indeholder iskernerne information, der er vigtig for
forståelsen af de aktuelle klimaforandringer.
Danske forskere står i spidsen for den nye iskerneboring, og
det er ikke noget tilfælde. Danmark har historisk set været førende inden for
iskerneforskningen, og det var tilbage i 1950’erne en dansk forsker, Willi
Dansgaard, der fik ideen til klimastudier af den grønlandske indlandsis.
Et nyt instrument
 |
| Fig. 1: Dansgaard ved det avancerede massespektrometer,
der var det første af sin art i Danmark. Bag ham står lederen af Biofysisk
Laboratorium og rektor for Københavns Universitet, H.M. Hansen, og kollegaen
Bent Buchmann. |
Willi Dansgaard blev i 1950 ansat ved Københavns
Universitets Biofysiske Laboratorium, hvorfra han også var blevet kandidat i
1947. Dansgaard blev ansat til at opsætte et nyt massespektrometer, som det
Biofysiske Laboratorium havde fået som en del af statens økonomiske
saltvandsindsprøjtning til forskning efter krigen. Med et massespektrometer kan
man skelne molekyler med forskellig vægt fra hinanden i en given prøve, f.eks.
forskellige iltisotoper i et stykke is. Hensigten med det nye instrument havde
dog i første omgang intet med is at gøre, men var at anvende den nye teknik
inden for biologisk og medicinsk forskning. Det viste sig dog, at metoden ikke
havde det store potentiale inden for netop disse forskningsområder, og behovet
for massespektrometriske analyser var i hvert fald ikke til stede på daværende
tidspunkt. Dansgaard stod derfor med et moderne og avanceret instrument, men
uden et egentligt forskningsprojekt, hvor instrumentet kunne anvendes.
Inden sin ansættelse ved Biofysisk Laboratorium havde
Dansgaard arbejdet en periode i vejrtjenesten på Meteorologisk Institut og han
havde der udviklet en interesse for meteorologiske fænomener. Netop denne
interesse gav ham idéen til at analysere prøver af regnvand i massespektrometret.
En sommerdag i 1952, hvor en kraftig varmfront passerede Danmark, indsamlede
Dansgaard derfor prøver af regnvandet i sin have, og ved den efterfølgende
analyse af vandets sammensætning af forskellige isotoper påviste han, at der
var en tilsyneladende sammenhæng mellem den temperatur, hvorved regnen var
dannet, og regnens indhold af den tunge iltisotop, 18O. Dette betød, at 18O
måske kunne anvendes som en indikator for luftens temperatur.
Isotopanalyser af iskerner
Dansgaard underbyggede i de følgende måneder sin teori ved
at analysere regnvandsprøver fra hele verden, og overalt tydede hans målinger
på, at der var en sammenhæng mellem lufttemperaturen og indholdet af 18O.
Dansgaard samlede sine resultater i en publikation i 1954, og som noget helt
nyt foreslog han i de afsluttende bemærkninger, at man kunne anvende
sammenhængen mellem lufttemperaturen og 18O-indholdet i nedbør til at
rekonstruere fortidens temperaturer, hvis man kunne finde et sted, hvor gammelt
nedbør er bevaret. Som Dansgaard påpegede, er dette netop tilfældet i den
grønlandske indlandsis, hvor hvert års snefald aflejres oven på det forrige års
sne.
 |
| Fig. 2: Resultaterne af Dansgaards første isotopanalyse
af regnvand. Det ses, at indholdet af den tunge iltisotop, 18O, stiger i løbet
af passagen af varmfronten. Da regnen i en varmfront stammer fra lavere og
lavere og dermed varmere og varmere luftlag i løbet af passagen af fronten,
konkluderede Dansgaard, at der er en tilsyneladende sammenhæng mellem
kondensationstemperaturen og nedbørens isotopsammensætning. Dansgaard viste
senere, at denne sammenhæng skyldes, at der foregår en slags
destillationsproces, hvor de vandmolekyler, hvori der indgår 18O, skilles ud
gennem kondensation, når en luftmasse afkøles. |
Allerede nogle få år efter fik Dansgaard lejlighed til at
afprøve sin ide ved analyse af nogle korte iskerner, der var boret op af den
grønlandske indlandsis under en fransk ekspedition. Her spillede Danmarks
særlige status i forhold til Grønland en rolle eftersom alle forskere, der
gennemførte videnskabelige undersøgelser i Grønland, var forpligtet til at
samarbejde med danske forskere, hvis de danske myndigheder ønskede det. Således
fik Dansgaard adgang til de franske iskerner, og det viste sig, at de indeholdt
snelag helt tilbage fra starten af 1900-tallet. Ved at analysere kernernes
indhold af 18O efterviste Dansgaard den stigning i temperaturen, som man
allerede vidste, havde fundet sted siden århundredets begyndelse, og påviste
dermed sin ides bæredygtighed. Som noget nyt viste Dansgaards målinger tillige,
at temperaturen – i hvert fald i Grønland – var faldet siden starten af
1940’erne.
De franske iskerner var som sagt forholdsvis korte kerner,
der kun indeholdt nogle få årtier gammelt sne og is. Dansgaard resonerede, at
hvis man kunne bore længere ned i isen, ville man kunne få is, der var flere
hundrede år eller måske endda flere tusinde år gammelt. At bore en sådan kerne
var dog noget, der lå langt uden for Dansgaards og hans medarbejderes tekniske
og økonomiske muligheder. I stedet var det amerikanske forskere, der på en helt
anden baggrund skulle udbore de første dybe iskerner i Grønland.
Atommissiler under isen
USA havde været militært til stede i Grønland siden 2.
verdenskrig, hvor amerikanerne havde etableret en række militærbaser. Da Den
Kolde Krig tog over ønskede amerikanerne at forblive i Grønland, da øens
militærstrategiske betydning kun blev øget pga. dens geografiske placering midt
mellem de to stormagter, USA og Sovjet. Der var derfor i slutningen af
1940’erne en del forhandlinger mellem Danmark og USA om amerikanernes fortsatte
tilstedeværelse i Grønland, men med Danmarks indtræden i NATO i 1951 indvilgede
Danmark i, at USA kunne bibeholde baserne i Grønland.
Fordi den korteste afstand mellem de to stormagter var over
det Arktiske Ocean, mente mange, at en evt. krig ville blive en polarkrig.
Amerikanerne oprustede derfor aktiviteterne i Grønland og byggede en række
radarstationer, herunder Thuleradaren, og igangsatte også flere
forskningsprojekter for at kortlægge det arktiske miljø. Et af de militære
projekter, der var på tegnebrættet i slutningen af 1950’erne, var et projekt
med kodenavnet ”Iceworm”, der gik ud på at skjule atombevæbnede missiler under
den grønlandske indlandsis. Missilerne skulle placeres i et netværk af
tunneller under den grønlandske indlandsis. Netværket skulle strække sig fra Narsarsuaq
i Sydgrønland til Thule i nord, og i de 4000 km tunneller, der var planer om,
skulle der skjules op til 600 atombevæbnede missiler. Missilernes placering
under isen ville skjule deres placering, og samtidig ville tunnellernes
udtrækning umuliggøre et bombardement af alle missilerne i tilfælde af en
atomkrig. For at kunne opbygge et sådant netværk af tunneller under isen var
det nødvendigt at kende isens egenskaber, og med det amerikanske militærs
koldkrigsbevillinger i ryggen påbegyndte amerikanske videnskabs- og militærfolk
i starten af 1960’erne verdens første dybdeboring af en iskerne.
 |
Fig. 3: Camp Century i det nordlige Grønland under
opbygning. Lejren var en militær forskningsstation, hvor både forskellige
teknologier blev testet under arktiske forhold og en række grundvidenskabelige
forskningsprogrammer – herunder iskerneboringen – blev gennemført. |
Dybdeboringen blev foretaget ved Camp Century-lejren, der
som navnet antyder, var placeret 100 miles fra indlandsisens rand ved Thule.
Hele lejren lå under isens overflade og kunne huse op til 250 mand. Lejren
havde alle de nødvendige faciliteter såsom bibliotek, gymnastiksal, værksteder,
hospitalsklinik og butik, og til at forsyne den med energi var der installeret
en mobil atomreaktor. Camp Century var et led i det amerikanske militærs
aktiviteter i Grønland, men megen af den forskning, der blev foretaget – også
undersøgelserne af de udborede iskerner – havde grundvidenskabelig karakter.
Selvom en stor del af den glaciologiske forskning således ikke havde nogen direkte
militær anvendelse, udelod amerikanerne dog ikke at fremhæve den
national-patriotiske betydning af forskningen i det ubarmhjertige Nordgrønland,
der blev betegnet som ”one of the last frontiers left on the earth”. Udboringen
af dybdekernen ved Camp Century blev afsluttet i 1966, da man nåede fjeldet i
1390 meters dybde.
Bevillingerne til den omkostningstunge udboring af
dybdekernen havde været begrundet i den militære interesse i Grønland, men ved
afslutningen af Camp Century-boringen stod det klart, at et projekt som
”Iceworm” ikke kunne realiseres, da isen er alt for dynamisk til, at et større
tunnelkompleks under isen kan vedligeholdes. De efterfølgende undersøgelser af
kernen var derfor nærmere glaciologisk grundforskning, men der var ikke fra
amerikansk side planer om at inkludere systematiske isotopanalyser for at
studere klimaet tilbage i tiden. Grunden hertil var ikke, at amerikanerne ikke
kendte til Dansgaards ideer eller ikke havde metoderne til at foretage
analyserne. Det skyldtes derimod, at de amerikanske forskere, der var
kvalificerede til at foretage isotopanalysen ganske enkelt ikke var
interesserede i de mulige perspektiver i klimatologiske isstudier. Derudover
havde de amerikanske isotopforskere en tradition for at foretage meget – nogle gange
unødvendigt – nøjagtige analyser, hvilket gjorde analysen af den knap 1400
meter lang iskerne til et uoverkommeligt projekt.
Den første klimakurve
Iskernen fra Camp Century indebar ifølge Willi Dansgaard
muligheden for ved isotopanalyse at studere klimaet flere hundrede eller flere
tusinde år tilbage i tiden. Derfor tog Dansgaard gennem flere kanaler initiativ
til, at hans gruppe i København skulle gennemføre en sådan analyse, så denne
unikke mulighed ikke gik tabt. Dels tog Dansgaard kontakt til de danske
myndigheder, der havde det overordnede ansvar for alle forskningsaktiviteter i
Grønland, og dels tog han kontakt til de amerikanske forskere, og foreslog dem,
at hans gruppe skulle gennemføre en isotopanalyse af iskernen. Dansgaard var på
dette tidspunkt blevet en respekteret forsker, og de amerikanske forskere var
imødekommende over for hans forslag. Men det har samtidig uden tvivl haft
betydning, at de danske myndigheder støttede Dansgaard. De amerikanske forskere
havde en meget direkte interesse i at efterkomme de danske myndigheders ønske
om at give Dansgaard adgang til iskernen, da de ved at opretholde et godt
forhold til myndighederne kunne håbe på en velvillig behandling under
fremtidige amerikanske projekter i Grønland. Det var således Dansgaards
anerkendelse som forsker, der i samspil med det politiske spil omkring
amerikanernes aktiviteter i Grønland, gav Dansgaards gruppe adgang til den
første dybdekerne.
 |
| Fig. 4: Isotopkurven fra Camp Century kernen.
Variationerne i isotopsammensætningen, der også afspejler
temperaturvariationerne i det nordlige Grønland, viser tydeligt det relativt
milde og stabile klima, der har været under den nuværende mellemistid, som har
varet de sidste ca. 11.000 år. Kurven viser også overgangen fra istiden og de
voldsomme klimavariationer, der fandt sted med jævne mellemrum under istiden. I
den nederste del af iskernen var der forstyrrelse af lagrækkefølgen og
dateringen af kernen var noget usikker, og derfor stemmer kurven ikke overens
med, at vi i dag ved, at den forrige mellemistid sluttede for ca. 115.000 år
siden. |
Tre år efter udboringen af Camp Century-kernen blev
afsluttet, forelå resultaterne fra isotopanalyserne af kernen. Analysen havde
ikke været ligetil, da det var afgørende, at de stykker af kernen, der blev
undersøgt, var ækvidistante i tid. Det betød, at jo længere ned i kernen man
kom, jo kortere skulle der være mellem prøverne, da de årlige snelag er mere og
mere sammenpressede, efterhånden som man kommer dybere ned. At beregne hvor
sammenpressede årlagene er, var afgørende for at kunne lave en klimakurve, der
gav brugbar information om fortidens klima. Det lykkedes Willi Dansgaard i
samarbejde med hans medarbejder Sigfus Johnsen at beskrive isens bevægelse,
efterhånden som den synker ned, og de kunne heraf udlede, at den ældste is i
Camp Century-kernen var ca. 120.000 år gammel! Isotopkurven, som ses på figur
4, viser derfor temperaturvariationerne i det nordlige Grønland gennem de
sidste 120.000 år. I kurven kunne man genfinde mange af de kendte
klimabegivenheder, bl.a. overgangen fra den seneste istid for ca. 10.000 år
siden og den relativt varme middelalder. Udover at bekræfte den viden, vi i
forvejen havde om klimaet gennem de sidste godt 100.000 år, så gav Camp
Century-kernen hidtil uset detaljeret information om klimaets forandringer;
inden for de seneste århundreder kunne man se temperaturændringer fra år til
år, og man kunne oven i købet skelne mellem vinter- og sommersne.
Pludselige klimaforandringer
Det mest revolutionerende resultat fra iskernen var dog, at
den viste nogle tilsyneladende meget pludselige klimaændringer, der fandt sted
under sidste istid. Disse indikationer blev bekræftet af en ny iskerne, der
blev udboret ti år senere, og kernerne har lært os, at voldsomme
klimaforandringer kan finde sted – også uden menneskers indflydelse. Iskernerne
viser, at temperaturen i Nordatlanten kan variere med ca. 10 C inden for et århundrede og måske inden for et årti.
Denne viden og de fortsatte studier af iskerner som den, der vil blive udboret
i det nordlige Grønland i de kommende år, spiller stadig en central rolle i
udforskningen af klimaet og debatten om fremtidens klima.
Artiklen er baseret på kapitel 11 i ”Dansk Naturvidenskabs
Historie”, bind 4: ”Viden uden grænser”. Derudover er historien om
iskerneforskningens udvikling fra Willi Dansgaards opdagelse af
isotoptermometret i 1952 til afslutningen af det første internationale iskerneprojekt
i Grønland i 1982 beskrevet i bogen ”Klima, kold krig og iskerner” af Maiken
Lolck. Begge bøger er udkommet på Aarhus Universitetsforlag.
|
