På tokt i nordlige havområder med FF Kronprins Haakon

Tokt 1 foregikk tidlig på høsten og utførte langtidsmålinger av hav- og havis i Framstredet. Tokt 2 håndterte et stort antall instrumentrigger i det nordlige Barentshavet i regi av det omfattende nasjonale forskningsprosjektet Arven etter Nansen, i tillegg til studier på kontinentalsokkelskråningen mot Polhavet som del av prosjektene A-TWAIN og SIOS-inflow.

Her beskriver vi hovedaktivitetene til toktene, og gir eksempler på hvordan det nye fartøyet kan brukes til å skaffe nøkkeldata om klima- og miljøutviklingen i våre nordligste havområder.  

Toktleder Laura de Steur og overingeniør Jan Are Jacobsen i arbeid med instrumentkalibrering på isen under toktet til Framstredet. Foto: Lawrence Hislop / Norsk Polarinstitutt  

Framstredet: Langtidsmålinger av hav og havis

Av toktleder Laura de Steur, Norsk Polarinstitutt 

Framstredet er havområdet som ligger mellom Grønland og Svalbard. Stredet er ca. 300 km bredt og omtrent halvparten utgjør kontinentalsokkel til Øst-Grønland. Videre er Framstredet det området hvor det er størst utveksling av forskjellige vannmasser mellom Polhavet og havområdene lengre sør, og det eneste stedet hvor det skjer utskiftning av dypere vannmasser med Polhavet.

I det østlige Framstredet fører Vest-Spitsbergenstrømmen varmt og salt vann mot nord, mens Øst-Grønlandstrømmen transporterer kaldt og relativt ferskt polarvann og havis mot sør i det vestlige Framstredet. Sammen bidrar disse strømmene til den globale havsirkulasjon som er drevet av forskjeller i temperatur og saltinnhold.

Målet med toktet til Framstredet var å øke forståelse av de pågående klimaendringenes betydning for hav, havis og havforsuring i dette området av Arktis. Foto: Lawrence Hislop / Norsk Polarinstitutt 

Siden 1990 har Norsk Polarinstitutt gjort målinger i det vestlige Framstredet. Hvert år gjennomfører instituttet et tokt som tar opp og setter ut instrumentrigger på ca 79°N. Toktene foregår når havisutbredelsen er på sitt minimum i slutten av august til midten av september.

Selv om havisutbredelsen er minst i september transporterer Øst-Grønlandstrømmen mye is sørover. Eksporten av havis via Framstredet utgjør så mye som 90 prosent av den totale mengden havis som forlater Polhavet, og for å operere effektivt og sikkert i et slikt farvann trengs et fartøy med skikkelig kapasitet til å gå i is, som FF Kronprins Haakon.

Riggene i Framstredet måler først og fremst strøm, saltinnhold, temperatur og istykkelse. Instrumentene måler i intervaller fra hvert femte minutt til hver time, avhengig av batteri- og lagringskapasitet. De siste ti årene har riggene også hatt hvallydopptakere som registrerer narhval og grønlandshval som holder til i disse farvannene som er preget av lite kommersiell aktivitet.

CTD-rosett, en instrumentrigg med mange flasker som samler vannprøver fra forskjellige dyp. På bildet ser vi forsker Colin Stedmon (DTU, Denmark) og Cheryl Katz som deltok som freelance journalist under Framstredet-toktet. Foto: Lawrence Hislop / Norsk Polarinstitutt 

Under toktene måles også temperatur og saltinnhold på en rekke stasjoner tvers over Framstredet med en såkalt CTD. CTD-en sitter på en ramme med flasker som henter vann fra forskjellige dyp. Vannet blir deretter analysert for å undersøke kjemiske egenskaper som karbon- og oksygeninnhold, forskjellige isotopverdier og næringsstoffer.  I tillegg jobber forskere på havisen for å måle istykkelse og for å ta iskjerner for å analysere saltinnhold og alle de ovennevnte kjemiske egenskaper.

Andre gode forskningsegenskaper med skipet Kronprins Haakon er en 3 x 4 meter stor «moon pool», et hull midt i skipet hvor CTD eller annet utstyr kan senkes ned og dermed unngå å bli tatt av drivisen på utsida av skroget.

FF Kronprins Haakon har også et stort helikopterdekk og -hangar. Helikopter er allerede blitt brukt til å kartlegge tilstedeværelse og oppførsel til grønlandshval og finnhval som holder til i delvis isdekkede områder i Framstredet og på Grønlandssokkelen, og for å måle havis-karakteristikk.

Prosjektet «Arctic Outflow Observatory» er en sentral komponent i Polarinstituttets Polhavsprogram, som finansierer tokt, rigger og teknisk personell. I tillegg trengs det betydelige eksterne midler for å vedlikeholde og erstatte instrumenter, introdusere ny teknologi, prosessere og analysere data og samarbeide med øvrige forskere for å øke forståelsen av hele systemet.

Forskerne Jean Negrel (t.v.) og Vegard Sturzinger fra Polarinstituttet samler inn havisprøver under toktet. Foto: Lawrence Hislop / Norsk Polarinstitutt  

Hovedmål for prosjektet i Framstredet er å samle inn data til tidsserier av nøkkelparametere i havet og overvåke eksporten fra Polhavet gjennom Framstredet for å fange opp variasjoner og trender, som bidrar til forståelse av klimaendringenes betydning for hav, havis og havforsuring. Noen av elementene som har blitt studert i senere år er reduksjon i havistykkelse, variasjon i ferskvanninnhold og hvor ferskvannet stammer fra (de sibirske elver, gjennom Beringstredet fra Stillehavet eller smeltevann fra havisen), effekter av ferskvannsinnhold på havsirkulasjon og ventilering av dyphavet, regional utvikling i havforsuring og endringer i havtemperatur som har betydning for smelting av tidevannsbreer på Øst-Grønland.

I 2019 fikk prosjektet «Freshwater export in an era of Arctic Ocean Freshening and sea ice decline, 2019–2022 (FreshARC)» finansiering av Norges forskningsråd til å opparbeide en ensartet tidsserie av ferskvann- og haviseksport gjennom Framstredet i perioden 1990–2020. En slik 30-årig tidsserie vil gi oss en forståelse av hvordan klimaendringer påvirker eksporten av ferskvann og havis fra Polhavet, og undersøke om det er blitt økning (gjennom mer ferskvann) eller minking (gjennom mindre havis) av ferskvann. 

Det nordlige Barentshavet: Sesongsyklus og endringer

Av toktleder Arild Sundfjord, Norsk Polarinstitutt 

I det nordlige Barentshavet og området nord for Svalbard har vi de siste tiårene sett økende temperaturer og redusert havisdekke. Ved å studere endringene her kan vi også forstå mer om hvordan andre deler av Polhavet vil endre seg i de kommende tiårene, med fortsatt global oppvarming og minkende isdekke. I «Arven etter Nansen» er det satt ut en rekke instrumentrigger i det nordlige Barentshavet. Disse er plassert på steder hvor vi antar at det kan være innstrømning av vannmasser som stammer fra Atlanterhavet, både fra sør og fra nord. Instrumentriggene måler salt, temperatur, næringsinnhold, klorofyll, oksygen, stråling, pCO2 og istykkelse.

På Arven etter Nansen-toktet i november deltok en journalist og en billedkunstner, i tillegg til forskere, teknikere og mannskap. På bildet viser kunstner Hege Holen Paulsrud et selvlaget bilde av polfarer Fridtjof Nansen, mens skipet lå til kai i Longyearbyen. Foto: Hege Holen Paulsrud / Norsk Polarinstitutt    

Riggene måler hele året og gir oss ny kunnskap om årssyklusen i området, som er et viktig supplement og bakteppe for de mer omfattende målingene som gjøres under de ulike toktene i prosjektet ellers.

Prosjektene A-TWAIN og SIOS-infranor har lignende rigger som dekker den atlantiske strømmen som følger kontinentalsokkelskråningen nord for Svalbard og videre inn i Polhavet. Her har det stått rigger siden 2012 og vi har etter hvert fått god forståelse av sesongsyklus og variasjon mellom år med både mye og lite havisdekke. Etter hvert som denne tidsserien blir lengre kan vi si noe om eventuelle trender over tid.

I den første tida av toktet var det noen timer med skumringslys i sør midt på dagen, men jo lengre nord skipet dro ble det etter hvert helt mørkt med unntak av lys fra nymånen, stjerner og skipets egne lykter. Foto: Hege Holen Paulsrud / Norsk Polarinstitutt

Mørke, kulde og isdekke ga visse utfordringer når man skal ta opp og sette ut instrumentrigger i havet under Arven etter Nansen-toktet i november. For å spare tokttid og logistikk for prosjektene ble det bestemt å ha et felles tokt. Toktet foregikk i november, som er noe senere på året enn man kunne ønsket seg, fordi mørke, kulde og isdekke gir visse utfordringer når man skal ta opp og sette ut instrumentrigger i havet. 

Novembertoktet startet i Longyearbyen og gikk først sørøst forbi Sørkapp. I grunnområdet øst for Storfjordrenna er det sterk tidevannsstrøm, og i deler av året kan varmt vann fra sørvest blandes opp og fordeles videre inn i Barentshavet. Her tok vi opp en rigg som hadde ett år med data ombord, og satte ut igjen riggen for å dekke ett år til. Denne riggen var like utenfor iskanten og enkel å få opp. Litt lenger øst ble en autonom måleplattform – en glider – satt ut for å gjøre målinger gjennom Polarfronten på vinteren. Neste rigg sto like nord for Hopendjupet, som er den dypeste passasjen mellom det atlantiskdominerte sørlige Barentshavet og den kaldere nordlige delen. Også her var instrumentriggen like utenfor iskanten.

Over sokkelskråningen, nord for Kvitøya, ble det tatt opp og satt ut flere rigger, som alle gjør målinger i den sterke atlantiske strømmen som følger topografien østover. Disse måler strøm, hydrografi, biogeokjemi og biologi-akustikk, for å nevne noe. Foto: Hege Holen Paulsrud / Norsk Polarinstitutt 

Deretter seilte vi nordover og inn i isen. De neste riggene hadde mye instrumentering, men det gikk likevel bra å få dem opp, og så sette dem ut igjen. Til sammen ble det satt ut fem rigger for «Arven etter Nansen»-prosjektet i området sør og sørvest for Kvitøya, der innstrømning av vanmasser og is fra nord finner sted.

I den første tida av toktet var det noen timer med skumringslys i sør midt på dagen, men når vi dro lenger mot nord og passerte midten av november ble det etter hvert helt mørkt med unntak av lys fra nymånen, stjerner og skipets egne lykter.

Over sokkelskråningen, nord for Kvitøya, tok vi opp og satte ut flere rigger, som alle gjør målinger i den sterke atlantiske strømmen som følger topografien østover. Disse måler strøm, hydrografi, biogeokjemi og biologi-akustikk, for å nevne noe.  Toktet var det siste i dette området i 2019, og vi tok også opp rigger på oppdrag for internasjonale samarbeidspartnere. Fremover vil vi samarbeide med flere av disse institusjonene i analysene av måledata. I tillegg til riggarbeidet tok vi profiler av hydrografi og vannprøver for ulike analyser, samt isobservasjoner. Datamaterialet som vi samlet inn skal nå opparbeides, behandles, analyseres og etterhvert publiseres for å gi ny kunnskap om dette området av Barentshavet.

FF Kronprins Haakon gjør det mulig å undersøkelser hav og is under krevende isforhold som tidligere ikke har vært mulig, skriver artikkelforfatterne Arild Sundfjord og Laura de Steur. Foto: Hege Holen Paulsrud / Norsk Polarinstitutt

Erfaringer med FF Kronprins Haakon

De første ordinære toktene med det nye fartøyet har vært svært spennende. Vi har fått teste fartøyet i tykk is, og erfart at det gir oss muligheter til å gjøre tverrfaglige undersøkelser som tidligere ikke har vært mulig. I tillegg har skipet fasiliteter til å gjøre de undersøkelsene vi har behov for i åpent vann, som tråling etter fisk, bunndyr og plankton, samt et mannskap som står på døgnet rundt for å bistå forskerne i gjøremål. Videre er skipet utstyrt med en rekke laboratorier som gjør det mulig å gjennomføre et stort utvalg av målinger i felt. Her er prøvene ferske og reflekterer de virkelige forholdene i havet. God plass i laboratoriene gjør det mulig for 30 forskere å jobbe samtidig. Vår erfaring er at FF Kronprins Haakon er et unikt redskap for å finne svar på kritiske spørsmål om miljø, ressurser og den nåværende og fremtidige tilstanden for livet i havet.