Inn i de kalde skyenes mystikk 

SKYER I HORISONTEN Stadig færre antarktispetreller finner veien i den antarktiske sommeren fra kysten og inn til fjellene ved den norske forskningsstasjonen Troll i Dronning Maud Land. De tyve årene har bestanden av petreller i området gått kraftig tilbake, nedgangen knyttes til oppvarming av havene, ekstremvær og svikt i mattilgangen. Foto: Stein Tronstad / Norsk Polarinstitutt

Sol og skyfri himmel er selve sommerdrømmen for mange, men de grå skyene som dukker opp på himmelen i tide og utide spiller en svært viktig rolle for det levende livet på kloden. 

Globalt har skyer en sterk avkjølende effekt på klimaet, uten dem ville jorda vært omtrent fem grader varmere i gjennomsnitt, forteller forsker Stephen Hudson fra Norsk Polarinstitutt.

– Skyer reflekterer sollys før det når bakken, noe som reduserer temperaturen lokalt og globalt. De fungerer også som tepper som fanger varmen og på den måten øker bakketemperaturen. Lokalt er det kombinasjonen av disse to effekter som påvirker vær og klima.

SKYOBSERVATORIET For første gang kan skyer studeres fra Troll. Skyobservatoriet stod ferdig tidligere i år etter iherdig innsats fra personell fra polarinstituttet og samarbeidende institusjoner. Foto: Stephen Hudson / Norsk Polarinstitutt 

Forsterker eller demper?

Hudson er med i et internasjonalt forskningsprosjekt som skal undersøke hva som skjer med skyene når klimaet endrer seg. Forskerne skal finne ut om den avkjølende effekten til skyene endrer seg når atmosfæren blir varmere, og om så er tilfelle; vil skyene forsterke eller dempe den globale oppvarmingen?

• Se det første ballongslippet fra skyobservatoriet på Troll

Det kan bli et langt lerret å bleke. Siden 1950 har jordas gjennomsnittstemperatur steget med 1,1 grad og den stiger stadig, ifølge FNs klimapanel. Oppvarmingen får mange konsekvenser, blant annet mer nedbør, økt smelting av is og stigende havnivå. Mennesker, dyr og planter over hele kloden rammes av det varmere klimaet.

– Vi vet at skyer reagerer på klimaendringer, men spørsmålet er hvordan og hvor mye, sier Hudson.

DAGLIG BALLONGSLIPP Fra skyobservatoriet slippet det ut en værballong i døgnet året rundt. Selve værballongen har en radiosonde som måler temperatur, fuktighet og vind helt opp til 30 kilometer i atmosfæren. Det finnes svært lite slik data fra dette området, men forskerne ser tegn til klimaendringer i Dronning Maud Land. Foto: Norsk Polarinstitutt

Mangler klimadata

En av de store utfordringene med dagens klimamodeller er at de mangler data på hvordan varmere klima påvirker skyene. Klimamodeller anslår hvordan gjennomsnittstemperaturen vil være noen tiår frem i tid, men å modellere skyer er en krevende øvelse. Skyer dannes raskt og fordampes i løpet av minutter.

LEDER SKYFORSKNINGEN – Målet er at værballongene og de andre instrumentene skal gi oss mer kunnskap om atmosfæren over og rundt Troll, og særlig hvilken rolle skyer spiller i klimapuslespillet i Dronning Maud Land, sier forsker Stephen Hudson fra Norsk Polarinstitutt. Foto: Natalie Snyder

Forskere rundt om i verden forbedrer hele tiden modellene, men til tross for dette er det mye vi ikke vet. Ekstra stor usikkerhet knyttes til hvordan skyene i polarområdene reagerer på oppvarmingen. I Arktis finnes det en del studier av skyer, men fra Antarktis er det svært lite kunnskap om skyenes egenskaper i dag og responser på oppvarmingen.

– Den avsidesliggende beliggenheten og tøffe værforhold gjør det mer krevende å samle inn data fra Antarktis enn i de aller fleste andre steder på kloden, sier Hudson.

Blandingsskyer kan gi svar

Men det er likevel skyene i Antarktis som kan skjule de store svarene som forskerne leiter etter. I Antarktis er det vanlig med såkalte blandingsskyer som består av både iskrystaller og vanndråper.

Når temperaturene blir varmere, endres også sammensetningen av vanndråper og iskrystaller i skyene. Da blir det mer vann og mindre is i skyene. Tykke skyer inneholder flytende vann, de tynne slipper mer sollys gjennom og består for det meste av iskrystaller.

FØRSTE TUR TIL VÆRS Stephen Hudson klargjør for den første ballongoppskytingen fra Troll. Foto: Erland Loso / Norsk Polarinstitutt

Når skyene består av flere vanndråper og færre iskrystaller, reflekterer de mer sollys og stråler ut mer infrarødt lys til bakken.

– Det kan føre til at den dempende effekten som skyer tidligere har hatt på oppvarming av kloden, kan komme til å bli borte, og i stedet vil oppvarmingen øke i tempo; det er særlig komplekst i høye breddegrader der mye sollys reflekteres av bakken uansett og der det ikke finnes sollys i noen måneder av året slik som i Antarktis, forklarer Hudson.

At skyegenskapene endrer seg i et oppvarmende klima gjør det hele enda mer komplekst. Det haster å få mer innsikt i hvordan skyene reagerer på det varmere klima, som også slår ned i isveldet i sør.

–Flere studier viser allerede økt havissmelting og tap av innlandsis i Antarktis, men skyenes rolle er fortsatt en stor usikkerhet.

PUST I BAKKEN Denne gjengen var med å sette opp skyobservatoriet. Fra venstre senioringeniør Marius Bratrein og forsker Stephen Hudson, begge fra polarinstituttet, sammen med forskerne Ryan Neely III (Observational Atmospheric Science) og Mike Town (Earth & Space Research). Foto: Hans Fredrik Aaby

Til himmels på jakt etter kunnskap 

Stephen Hudson leder de nye norske skystudiene som fra i år også skal foregå i Antarktis, nærmere bestemt fra det nye skyobservatoriet ved den norsk Troll-stasjonen i Dronning Maud Land. Dette er første gang skyer studeres fra Troll. Kun noen få andre steder på kontinentet har gjort likende studier av skyer; blant annet har USA, Sveits og Tyskland utført skymålinger fra sine  stasjoner.

Skyobservatoriet på Troll ble satt opp tidligere i år av forskere og logistikkpersonell fra polarinstituttet, University of Leeds, Earth and Space Research og Washington State University, og består av tre containere på en plattform som er plassert i en fjellskråning ved stasjonen. Det inneholder instrumenter og sensorer som samler inn data om skyer, aerosoler og stråling, samt at det er et system for daglig slipp av en værballong.

OBSERVASJONSNETTVERK Skyobservatoriet med Troll-stasjonen i bakgrunnen. Observatoriet er en del av Troll observasjonsnettverk (TONe) som blant annet består av åtte observatorier som samler inn lange tidsserier om hele jordsystemet. Alt etableres på og rundt den norske forskningsstasjonen Troll. Foto: Erland Loso / Norsk Polarinstitutt

Værballongene sender informasjon via radiofrekvenser tilbake til Troll-stasjonen. Dataene som de samler inn er i hovedsak om temperatur, trykk, fuktighet, vindhastighet og vindretning.

– Informasjonen vi vår om de atmosfæriske forholdene fra ballongflukten blir viktig for å forstå skydannelse, vinder og nedbør i tillegg til å bidra til globale værvarslinger, forteller Hudson.

VERDIFULLE DATA Det nye skyobservatoriet blir en polar flaggskipaktivitet for Norge i Antarktis. – Mye av den andre forskningen, overvåkningen og kartleggingen som vi har i sør foregår ikke på Troll, men ute i felten. Med skyobservatoriet er vi tilstede også på Troll, sier prosjektleder for TONe, Christina Alsvik Pedersen. Foto: Norsk Polarinstitutt 

Inn i klimamodellene

Trolls fysiske plassering, i overgangen mellom kysten og det høyereliggende innlandsplatået i Antarktis, gjør observasjonene ekstra verdifulle, sier prosjektleder for observasjonsnettverket TONe, Christina Alsvik Pedersen ved polarinstituttet.

– Data om skyer og atmosfæren som samles inn ved observatoriet vil gi ny og viktig innsikt i energi- og massebalansen i dette området.  En bedre forståelse av skyenes egenskaper gir forskerne et sterkere grunnlag for å forbedre hvordan skyene representeres i vær- og klimamodeller. Slik modellering er i dag en stor utfordring, noe som gjør denne forskningen særlig viktig, sier Pedersen.

Skyobservatoriet er en del av TONe som blant annet består av åtte observatorier som samler inn lange tidsserier om hele jord-systemet. Alt etableres på og rundt Troll forskningsstasjon.

–Kort sagt kan vi si at for å forstå jord-systemet trengs observasjoner, og observasjoner er mangelvare i Antarktis. Skyobservatoriet er et steg i riktig retning for å hjelpe oss med å finne svar på om og hvordan den globale oppvarmingen påvirker skyene i Antarktis og hvilke tilbakekoblinger som er viktige, sier Stephen Hudson.

INNLANDET Den norske forskningsstasjonen Troll og skyobservatoriet (i front) ligger om lag 235 km fra kysten, i Jutulsessen i Dronning Maud Land, og er i drift hele året. Om vinteren driftes stasjonen av de seks overvintrerne, men om sommeren det mange flere som er i arbeid ved stasjonen om i området rundt. Foto: Stephen Hudson / Norsk Polarinstitutt