Introduktion till oceanografi

Isken som flyter på havsytan kommer från en av två källor. Glaciäris bildas genom att snö ackumuleras och komprimeras till glaciärer, som sedan bryts sönder och släpper ut is i havet. Eftersom glaciärer kan vara flera kilometer tjocka kan de isberg som bryts av från dem bli mycket stora, så de stora isbergen i havet kommer alltid från glaciala isar. Havsis avser den is som bildas genom frysning av havsvatten och överstiger sällan en tjocklek på flera meter (figur 14.1.1). Havsisen täcker ungefär 7 % av havet vid varje tidpunkt och utgör ungefär 66 % av jordens permanenta istäcke till ytan, men bara 0,1 % av isen till volymen. Detta beror på att havsisen är ett stort men tunt täcke jämfört med glaciärisarna som är mer lokaliserade men kan vara flera kilometer tjocka.

Meeisstäckningen runt Antarktis fluktuerar mellan cirka 21 miljoner km2 på vintern och cirka 1,3 miljoner km2 på sommaren, och den mesta havsisen i Antarktis varar bara ett år. De säsongsmässiga förändringarna i istäckningen är mindre uttalade i Arktis, från cirka 14 miljoner km2 på vintern till 6,5 miljoner km2 på sommaren. Ungefär hälften av havsisen i Arktis varar mer än ett år och blir flerårig is. Denna skillnad beror på att Antarktis är omgivet av vatten, så isen expanderar i varmare vatten och smälter så småningom. Norra ishavet är omslutet av kontinenter, så endast cirka 10 % av isen rinner ut i Atlanten mellan Grönland och Spetsbergen. Resten fångas in och blir flerårig is eller flerårig is, i genomsnitt cirka 7 år gammal och 3-5 m tjock, jämfört med förstaårsis som är 1-2 m tjock.

Merisbildning

På grund av salthalten börjar havsvattnet frysa vid cirka -1,8o C, en lägre temperatur än för sötvatten. Isbildningen börjar vid ytan med bildandet av små nålliknande iskristaller, så kallade frazil, som ansamlas och får vattnet att se slamigt och grumligt ut; detta skede kallas fet is (figur 14.1.2 A). I lugnare vatten kan dessa små kristaller frysa samman till ett tunt ytskikt som kallas nilas, som kan nå en tjocklek på upp till 10 cm (figur 14.1.2 B).

Vågverkan kan bryta upp nilas i små mattor med ett tvärsnitt på 1-2 m, som sedan stöter in i varandra och bildar rundade former med upphöjda kanter, så kallad pannkaksis (figur 14.1.2 C). Om temperaturerna förblir kalla fryser pannkaksisen ihop till fasta isflak, en hård yta som täcker havet (figur 14.1.2 D). Isflak fryser sedan ihop till isfält.

När isflak bildas blir vattnet under isen isolerat och värmeförlusten till atmosfären minskar, så vattnet kyls inte längre och ingen mer isbildning sker. Som ett resultat av detta är ung havsis vanligtvis relativt tunn, inte mer än 3-4 m tjock. Isen kan bli tjockare genom nederbörd. Det faller inte mycket nederbörd vid polerna, men på grund av de låga temperaturerna tenderar det som faller att ackumuleras snarare än att smälta. Med tiden kan den ackumulerade isen och snön öka havsisens totala tjocklek, men den kommer ändå aldrig att närma sig glaciärisens tjocklek.

När havsisens kristaller bildas utesluts det mesta av saltet, så havsisen innehåller mycket mindre salt än havsvatten och kan smältas för att drickas om det behövs. Men ungefär 20 % av saltet stannar kvar i vattenfickor mellan iskristallerna. När isen bildas och saltet stängs ute i dessa fickor ökar salthalten i det kvarvarande vattnet och det kan bli för salt för att frysa. Dessa ofrusna fickor med saltvatten gör havsisen lite mjukare och mer slamig än sötvattenis, som är hårdare och styvare. Så småningom läcker det mesta av denna saltlake ut och havsisen blir fastare, men när den är ”ung is” kan den vara farligare att gå på än sötvattensis av samma tjocklek. Till exempel räcker 7-8 cm färskvattenis för att bära vikten av en enda person, men man skulle behöva minst 15 cm havsis för att göra detsamma.

Det mycket kalla, täta saltvattnet läcker ut ur isen och sjunker. Saltvattnet är ”superkylt”; det kyls ner under havsvattnets normala fryspunkt, men förblir flytande på grund av det höga saltinnehållet. När denna underkylda saltlösning kommer i kontakt med det omgivande vattnet får den vattnet runt omkring att frysa och skapar ihåliga isstalaktiter, eller ”brinikler”, som kan vara flera meter långa. Saltlaken fortsätter att flöda genom den ihåliga brinikeln och brinikeln växer nedåt (se nedan för en fantastisk time-lapse-video av brinikelbildning).

När de stora havsisskikten bildas existerar de i en av två formationer. Snabbis, eller landfast is, avser de stora, fasta isskikt som är knutna till land. Packisen består av de mindre, fritt flytande bitarna av havsis. De kan ha bildats oberoende av varandra eller ha brutits av från snabbisen (figur 14.1.3).

Den flytande packisen dämpar vågor och strömmar och buffrar havsytan från rörelser. Så förändringar i packisens utbredning kan leda till förändringar i strömningsmönster och till och med förändra ekosystemets struktur. Men packisen är också utsatt för de strömmar som flyter under den, och istäcken är ständigt i rörelse, bryts upp eller pressas samman. När isbitar närmar sig varandra buktar de ofta och spricker, eller överröstar varandra som vid konvergerande litosfäriska plattgränser (avsnitt 4.6). Dessa kollisioner kan skapa höga, hackiga tryckryggar som kan sträcka sig över flera kilometer och som skapar faror för polarforskare som navigerar på isen (figur 14.1.4).

I de polära oceanerna är istäcket inte enhetligt. Det finns ett antal områden där det genomgående finns öppet vatten, trots att de omgivande områdena är täckta av is. Dessa områden med ihållande öppet vatten kallas polynyor (figur 14.1.5). Polynyor kan vara resultatet av att strömmar eller vindar flyttar isen, eller av områden med varmare vatten som förhindrar isbildning. I figur 14.1.5 har mycket starka vindar som blåser till havs från Antarktis inre skapat en polynya nära inlandsisens kant.