Eurasian Ice Sheet and Climate Interactions

Hovedmålsettingen med EISCLIM-prosjektet er å rekonstruere de store Eurasiske isbredekkene under siste istid. Formålet er å få en bedre forståelse av utviklingshistorien, herunder klimatiske og andre faktorer som har vært med å styre forløpet. Dette er gjort ved å kombinere empiriske data (geologiske observasjoner) med numeriske klima- og bremodeller. Det er etablert en stor database med tilgjengelige publiserte dateringsresultater fra de vidstrakte land- og havområder i Eurasia som har vært isdekket. Databasen (DATED) innbefatter 7671 dateringsresultat fra 3722 lokaliteter og er sammenstilt fra 1189 vitenskapelige artikler. Dataene er utnyttet til å lage nye kart-rekonstruksjoner av is-komplekset for hvert tusenår gjennom den siste store nedisingsfasen. Vi finner at isen nådde sin maksimale størrelse for 21-20,000 år siden, men at østmarginen av Den Skandinaviske isen nådde sin yttergrense 6000 år senere enn i vest. Feltbaserte undersøkelser i Sør-Norge har gitt oss ny kunnskap om de regionale endringene i isens utbredelse og tykkelse, og om prosesser som har vært bestemmende for avsmeltingsforløpet. Utsira og Karmøy kom frem av isen allerede for 18,000 år siden, trolig som en respons på at en stor isstrøm i Norskerenna da kollapset. Etter dette ble isfronten liggende like utenfor kysten. I tillegg til 14C dateringer av skjell og planterester er det utført et stort antall eksponeringsdateringer av is-transporterte flyttblokker. Dette gjøres ved å måle konsentrasjonen av isotopen 10Be i kvartsen fra toppflatene, en metode som gir et mål på hvor lenge de har vært utsatt for kosmisk stråling og derved også når blokkene smeltet frem av isen. De høyeste fjelltoppene dukket opp av isen for ca 20,000 år siden, men det skulle gå ytterligere 10,000 år før all isen i innlandet øst for vannskillet var borte. For 16-17,00 år siden begynte isfronten å trekke seg innover i Boknafjorden og som ble den første isfrie fjorden i Norge. Kystområdene lengre nord ble fremdeles liggende under tykk breis i flere tusen år. Den neste fasen med kraftig avsmelting skjedde da klimaet brått ble varmere for 14,700 år siden, og i hundreårene etter ble ytterkysten isfri. For 12,700 år siden ble med ett hele Nord-Europa rammet av ekstrem kulde som varte i 1,100 år, en periode som på fagspråket kalles Yngre Dryas. Innlandsisen la da på seg og rykket frem på bred front, helt til et varmere klima gjorde en brå slutt på istiden for 11,600 år siden. Ved å gjøre sedimentboringer i innsjøer som i perioder har ligget under havets overflate har vi rekonstruert havnivåendringene ved øyene Karmøy og Bokn hvor landhevningen etter istiden i to perioder har vært saktere enn havnivåstigningen. Derved har det relative havnivået, altså beliggenheten av stranden, i to perioder steget. Vi finner at havnivåendringene under avsmeltingsperioden i betydelig grad har vært påvirket av endringer i gravitasjonsfeltet som skyldes at massen i isdekkene ble mindre. I tillegg kommer mer kjente prosesser som jordskorpebevegelser (isostasi) og økende globalt havvolum (eustasi). Modellsimuleringer av de store utløpsbreene i Hardangerfjorden og Boknafjorden har gitt et nytt og mer detaljert bilde av hvordan hav og atmosfære påvirker isdekker. Vi finner at oppvarming av havet, slik vi ser rundt Grønland og Antarktis i dag, kan være en utløsende faktor for rask smelting av fjordbreer. Samtidig viser resultatene at atmosfæren har spilt en enda viktigere rolle enn havet for avsmeltingen av den Skandinaviske innlandsisen. En av våre samarbeidspartnere fra Memorial University i Canada, Lev Tarasov, har utviklet en ny storskala 3D modell av de store isbredekkene som bygget seg opp på jorda under den siste store globale glasiasjonen. Våre resultater fra DATED-databasen er blitt innarbeidet for å få til en realistisk simulering av isdekkene. Modellen brukes nå som grunnlag for å beskrive grensebetingelsene for globale klimamodeller. Som et resultat undersøkelsene i Nord-Russland finner vi at de Polare Uralfjellene i en tidlig fase av istiden, for 60-70,000 år siden, var dekket av iskapper som vokste sammen med et gigantisk isbredekke over Barents- og Karahavregionen. Denne isen ser ut til å ha smeltet bort i en mildere periode for 50-60,000 år siden. En ny generasjon med isbreer vokste frem i fjellene for 30-25,000 år siden, men i motsetning til i Skandinavia og på Svalbard forble de sentrale dalene i Uralfjellene isfrie helt frem til i dag. Ved å studere sedimentkjerner fra innsjøer midt inne i fjellkjeden har vi rekonstruert brevariasjoner og endringer i klima og vegetasjon gjennom de siste 60,000 år. De små lokale breene smeltet bort allerede for 15-16,000 år siden mens det meste av Skandinavia fremdeles var isdekket. I en varm periode etter at istiden var slutt (11,600-5000 år før nåtid) var fjelldalene skogkledd. Skjellfaunaen på Svalbard viser at sommertemperaturen i både hav og atmosfære for 10-9,000 år siden der var så mye som 6 grader varmere enn i dag.

Vil her fremheve betydningen av DATED-databasen og rekonstruksjonene av det Eurasiske isdekket. Dette arbeidet har vakt stor interesse i det internasjonale fagmiljøet og fremstår som en «mal» for lignende initiativer i andre regioner. Våre rekonstruksjoner er benyttet i globale is- og klimamodeller som simulerer utviklingshistorien på hele jorda. DATED vil også være et fritt tilgjengelig verktøy for videre forskning omkring isdekkenes utviklingshistorie og deres interaksjon med klima, naturmiljø og havnivå. Prosjektet har også bidratt til å utvikle avanserte numeriske is-modeller. Hvordan avsmeltingen har foregått i våre fjorder anses som gode «modeller» for utviklingen på Grønland og i Antarktis. Forskningsaktivitetene har resultert i et tett samarbeid med arkeologer, biologer, klimaforskere, is-modellører, geologer, geografer og geofysikere. Samarbeidspartnere har fått tilgang til unike data som utnyttes til å studere klima og miljøendringer gjennom lange tidsspenn.

The core aim of the EISCLIM Project is to determine the glacial and climatic dynamics that drove the build up and decay of the Eurasian Ice Sheet complex over the last glacial cycle (115,000 - 10,000 years ago). New empirical time-slice reconstructions of this vast former ice sheet will be generated based on existing geological and chronological evidence complemented with new observations from key areas. Glaciological and climate models will be used to investigate causal connections for the recorded chang es. This project builds upon several years of work by the research team to collate a database of published evidence for the last Eurasian Ice Sheet, which will form the basis for the empirical reconstructions. The database will be improved and updated wit h new information as it becomes available to ensure continued relevance as a research tool for the scientific community. We target our efforts to address specific shortfalls in current knowledge and understanding identified by the collation already achie ved. Specifically, we will examine east-west contrasts in ice sheet build up and retreat timing, and provide essential new datasets to generate robust reconstructions of the geometry and thickness of the ice sheet. Expected outputs include: free downloada ble online database of geochronological evidence, 1000-year time-slice maps and model simulations of ice sheet configuration and palaeoclimate conditions through the last glacial cycle (MIS 5d-2), sea level histories, and ice sheet volume, area, thickness , build up and retreat rate estimates. We have considerable support from the wider geological and ice sheet modelling communities for this work and expect that the resulting outputs will have a significant impact on, and be an ongoing legacy for, future c limate research.