Remote Sensing of Ocean Circulation and Environmental Mass Changes

Prosjektet Remote Sensing of Ocean Circulation and Environmental Mass Changes (REOCIRC) har gjennom 5 år (2013-2018) hentet inn viktige informasjon fra havet på styrken og variasjonen av strømmen av varmt Atlanterhavsvann til Arktisk. Dette er gjort ved å måle havstrømmer, temperatur og saltinnhold langs et strategisk snitt på Yermakplatået som krysser siste etappe av Golfstrømmen før det varme vannet går nord for Svalbard og inn i Arktis. Hovedstrømmen i dette området heter Vest Spitsbergen Strømmen og REOCIRC har fokusert datainnsamlingen på Svalbardgrenen (en av fire forgreninger) som har en direkte rute inn til Arktis over Yermakplatået. Parallelt med Svalbardgrenen strømmer kyststrømmen som Helland-Hansen og Nansen (1909) døpte Spitsbergen Polar Current, og REOCIRC har gjennom internasjonalt samarbeid designet rigger på havets bunn som gjør det mulig å fange disse to strømmene ved hjelp av å måle vekten av vannsøylen over havbunnen, nemlig bunntrykket langs det strategiske snittet. Ved hjelp av bunntrykket langs snittet og satellittmålinger som måler avstanden fra satellitter ned til havoverflaten (altimeter), kan en måle helningen på vannoverflaten og dermed også havstrømmene i dette området, på samme måte som i atmosfæren der en beregner vind mellom høy- og lavtrykk. Ved hjelp av disse observasjonene, sammen med oppbygging av en hydrografisk (temperatur og saltholdighet hele vannsøylen) database (UNIS HD) og strømhastigheter i flere strategiske områder, er det påvist en ny viktig strøm langs alle renner (canyons) på sokkelen langs Vest Spitsbergen som utveksler varmt Atlanterhavsvann fra varmekilden Vest Spitsbergen Strømmen inn til fjordmunningene, som Isfjorden og Kongsfjorden. Strømmen har fått navnet Spitsbergen Trough Current (STC) og representerer en lengre rute fram til Polbassenget via sokkelen langs Vest Spitsbergen, hvor den avgir mye av sin varme og holder fjordene isfrie om vinteren. Denne strømmen ser en igjen på Yermak Platået, men det er også funnet bevis på store variasjoner i havstrømmene langs- og oppå Yermakplatået, både gjennom sesonger og over flere år. Strømriggene har avslørt dannelse av store horisontale virvler som er fanget langs skråningen mellom Yermakplatået og dypet i Framstredet (Topografisk fangede bølger). Disse bølgene forsterker det heldaglige tidevannet i området som igjen påvirker variasjonen av varmt Atlanterhavsvann langs- og over Yermakplatået. Det er påvist overføring av tidevannsenergi fra korte til lengre tidsskala på Yermakplatået, som setter opp langperiodiske strømmer på platået hvor vann blir slynget både nord og sør. Dette er med på å kontrollere transporten av varmt Atlanterhavsvann til Arktis og dermed også sjøisdekket nord for Svalbard.

Bidratt til kompetanseheving i Norge innen bruk av fjernmålingsprodukter fra Europa, USA og Canada. Spesielt bruk av fjernmålingsdata sammen med direkte målinger i hav, på sjøis og isbreer. Kunnskapen ved UNIS er blitt implementert i ordinære kurs på bachelor, Master og PhD nivå og UNIS har vært vertskap for det internasjonale brukerforum som ESA arrangerer annethvert år (http://eoscience4society.esa.int/CTC18). Økt internasjonalt forskningssamarbeid med USA, Polen og UK er oppnådd. REOCIRC har ført til økt tverrfaglig samarbeid mellom oseanografer, glasiologer og fjernmålingseksperter ved å sammenstille data på massendringer i hav og på land. Gjennom ekspertisen som er etablert i prosjektperioden på UNIS, er forskningsgruppen nå involvert i større prosjekter som Arven etter Nansen (NFR&KD) og INTAROS (EU Horizon 2020) og mindre nasjonale samarbeidsprosjekter. Resultater fra prosjektet ble viktige bidrag i Miljødirektoratets klimarapport for Svalbard: Climate in Svalbard 2100 (2019).

REOCIRC is a basic natural science research project that will apply state of the art instrumentation and theory to study remote sensed ocean circulation and heat fluxes towards the Arctic Ocean and the corresponding environmental mass changes in response to the estimated heat fluxes. The poorly monitored oceanic heat flux may fundamentally affect the future evolution of the Arctic sea ice cover. By building upon experimental and theoretical strengths in oceanography and remote sensing and earth observatio n methods, combinations and collaborations in these approaches will be addressed in innovative ways. REOCIRC is designed to consist of a field campaign collecting in situ data parallel to a satellite data processing group in order to obtain high precision water level estimates and therefore a more precise ocean circulation pattern in the Fram Strait region towards the Arctic Ocean. The combination of collecting in situ and remote data will reveal ocean mass changes that signalize changes in the water colu mn freshwater content and freshwater discharge from land in the chosen experiment region. The main hypothesis of the project is that changes in the ocean circulation and mass distribution at high latitudes are important elements in climate change. The to tal heat input to the Arctic is delicately balanced. Although the oceanic heat flux is small compared with the atmospheric advective heat flux towards the Arctic, the equilibrium thickness (decadal time scales) of undisturbed sea ice is very sensitive to oceanic heat flux. Taking advantage of advances in satellite altimetry and gravimetry, we seek a better understanding of the variability (seasonal, interannual and decadal) in oceanic volume and heat fluxes towards the Arctic Ocean and a unified understan ding of mass changes in the eastern Fram Strait and in Svalbard. That in turn leads to understanding the role of high-latitudes in global climate.