Klimaindikatorer

Omtrent 10 % av jorda er dekket av isbreer, iskapper og innlandsis, hovedsakelig i polarområdene. Omtrent 98 % av Antarktis er dekket av en iskappe med en gjennomsnittlig tykkelse på minst 2,1 kilometer. Denne isen inneholder 90 % av verdens ferskvann.  Iskappen på Grønland er den største på den nordlige halvkule og inneholder omtrent 3 millioner km³ is. Mer enn halvparten av Svalbards landarealer er dekket av isbreer, hele 2100 små og store isbreer finner vi her. Isbreene inneholder viktig informasjon om tidligere tiders klima og fungerer som et klimaarkiv. Isen og luftbobler mellom iskrystallene kan analyseres og vise endringer i lufttemperatur og drivhusgasser, som CO₂ og metan, over lange tidsperioder. I iskjerner fra Antarktis kan temperaturen leses av 800 000 år tilbake i tid. Iskjerner fra breer på Svalbard kan også brukes i klimastudier, men større avsmelting om sommeren enn i Antarktis, gjør at tolkningen av dataene er mer komplisert. Isen i Arktis har heller ikke ligget der uavbrutt like lenge som i Antarktis, så klimaarkivene er kortere i nord. På Svalbard kan man på de mest høytliggende breene, med minst sommeravsmelting, bore seg 1000 år tilbake i tid.

Arktis

Langvarige endringer i utstrekning, volum og masse til isbreene i Arktis styres av klimaendringer og oseanografiske forhold som endrer massebalansen. Massebalansen er den årlige balansen mellom økning i masse, som hovedsakelig skyldes snøfall, og tap av masse, som hovedsakelig skyldes overflatesmelting og -avrenning, og kalving av isfjell. I den femte rapporten fra FNs klimapanel viser sammenstillingen av kjent kunnskap at nesten alle isbreer over hele verden minker. I Arktis er Alaska og det nordlige Canada blant de områdene som opplevde størst massetap fra isbreer det siste tiåret, men også på Svalbard viser de lange observasjonsseriene fra Norsk Polarinstitutt slik tendens. Så mye som 40 % av massetapet foregår gjennom kalving fra isbreer som renner ut i havet, i de områder hvor dette er målt. Det mangler målinger fra store deler av Arktis, og dette er et viktig kunnskapshull som må fylles for å kunne beregne hastigheten på isbreenes massetapet i framtiden. En fersk studie har beregnet og sammenliknet bidraget til havnivåstigningen fra isbreer utenfor Grønland og Antarktis med innlandsisen på Grønland og i Antarktis. Både bakkedata og satellittdata ble brukt. I perioden 2003–2009 bidro smeltevann fra verdens isbreer til omtrent en tredjedel av den observerte havnivåstigningen (globalt gjennomsnitt). Det er like mye som Grønlandsisen og innlandsisen i Antarktis til sammen. Den siste tredjedelen av økningen skyldes at havet utvider seg når det varmes (termal utvidelse). Isbreene som bidrar mest til havnivåstigningen er isbreer i den kanadiske delen av Arktis, etterfulgt av Alaska og det kystnære Grønland. Verdens isbreer, utenom innlandsisen, taper masse som tilsvarer en årlig havnivåøkning på omtrent 0,7 mm. Flere områder på innlandsisen på Grønland har tapt masse de siste to tiårene, og massetapet sprer seg til stadig nye områder av dette store ismassivet. Hastigheten på massetapet øker. Overflatesmelting og isbrekalving står for hver sin halvdel av massetapet, og både smelting og kalving øker i omfang. Før 1990 var Grønlandsisen i balanse. Det vil si at massen økte etter vintersesongens snøfall og minket gjennom smelting om sommeren og kalving fra brefronter, og summen av massebalansen var om lag null. Senere har massetapet økt i stadig større tempo i forhold til veksten fra snø. Tilførselen av ferskvann til havet rundt Grønland er allerede så stort at det bidrar til global havnivåstigning. Sent på 1990-tallet var bidraget fra Grønlandsisen omkring 5 %, mens estimater fra 2005 viser at Grønland nå bidrar med 20 % av verdens havnivåstigning. Gjennomsnittlig havnivå har økt med omtrent 0,19 meter over perioden 1901–2010.

Antarktis

På den andre siden av kloden skjer det også endringer – Antarktis har også mistet ismasse de siste to tiårene. Disse tapene er i stor grad fra et avgrenset område, nemlig den antarktiske halvøy og området ved Amundsenhavet i Vest-Antarktis. Isbremmene rundt Antarktishalvøya gjennomgår store forandringer. Isen har trukket seg tilbake, slått sprekker, og store deler har kollapset på begge sider av halvøya. Reduksjonen i isbremmene i løpet av de siste 50 årene er estimert til over 28 000 km^2. Hastigheten på tilbaketrekningen ligger nå på rundt 6 000 km per tiår. Isbremmenes tilbaketrekning skjer ved at isen sprekker opp, og at sprekkene fylles med smeltevann. Relativt varmt havvann trenger også inn under isbremmene. Når deler av isbremmene forsvinner, øker også hastigheten på isstrømmen fra innlandsisen. Kollaps av enkelte isbremmer ved Antarktishalvøya har resultert i 300–800 % økt avrenningshastighet på isbreene i de aktuelle områdene hvor bremmene har forsvunnet. Området rundt Amundsenhavet er den delen av innlandsisen i Antarktis hvor isbreene trekker seg raskest tilbake. For eksempel har hastigheten til Pine Island-breen økt med 40 % siden 1970. Thwaitesbreen og fire andre isbreer i denne sektoren minker i tykkelse i stadig raskere tempo. Smithbreen har økt hastigheten på isstrømmen med 83 % siden 1992. For tiden taper dette området mellom 50 og 137 gigatonn (Gt) is per år, som tilsvarer dagens nivå fra hele Grønlands iskappe. Dette er et betydelig bidrag til global havnivåstigning. I Øst-Antarktis er endringene i innlandsisen mindre dramatiske. Størst endring er det nært kysten. Iskappens masse øker moderat i innlandet på grunn av økt nedbør. Isbremmene varierer mellom å øke moderat og minke sterkt i tykkelse. Data fra passive mikrobølger antyder økt kystnær smelting av isbremmene.

En vurdering av tilgjengelig kunnskap tilsier at isbreer verden rundt vil fortsette å miste masse, med et spenn på 15 til 85 % massetap innen utgangen av århundret, avhengig av utviklingsbane. Det forventes fortsatt negative endringer i massebalansen i Grønlandsisen. I Antarktis ventes det derimot det nærmeste århundre en økning i massebalanse på innlandsisen på grunn av økt nedbør, men samtidig forventes det at tapet av is langs kysten av Antarktis (kalving og smelting) vil være større enn denne økningen på innlandsisen slik at det totalt sett forventes et massetap i tiden fremover.

I mange regioner i Arktis finnes isbreer som «surger», det vil si at de rykker raskt framover over en kort tid, etter lengre perioder med relativt lav hastighet. Når en bre surger, øker den i løpet av relativt kort tid sin hastighet til mellom 10 til 100 ganger den hastigheten breen ellers har. På grunn av dette vil breen også sprekke mer opp. Surge er et syklisk fenomen som gjentas hvert 30–500 år. Ettersom breen oftest sprekker opp under en surge, vil dette gjøre at tidligere farbare ruter blir utrygge eller helt ufarbare. Tidevannsbreer som surger vil kunne få økt kalving når breen begynner å trekke seg tilbake etter surge. Dette fører til mer breis i sjøen, noe som har betydning for skipstrafikken. Surge kan også føre til oppdemming av sjøer eller elver, for deretter å gi flom når isdemningen brister under tilbakesmeltingen av brefronten.

Som konsekvens av smeltende is vil det gjennomsnittlige havnivået fortsette å stige, raskere enn i perioden 1971–2010. En økning på 0,52–0,98 meter innen 2100 er modellert, men modellresultatene avhenger av oppvarmingen. Så langt har det meste av økningen vært på grunn av termisk utvidelse av havet som forventes å fortsette å utgjøre 30–50 % framover. Det forventes at endringer i massebalansen i Grønlandsisen vil fortsette å bidra til havnivåstigningen. Likeledes forventes det at tapet av is langs kysten av Antarktis (kalving og smelting) vil være større enn økningen på innlandsisen forårsaket av økt nedbør, slik at Antarktis totalt vil fortsette å bidra til havnivåstigningen. Observert havnivåstigning mellom 1993 og 2003 stemmer overens med den observerte termiske utvidelsen av havet, og massetapet fra verdens isbreer. Stigende havnivå vil få store konsekvenser for mennesker og samfunn mange steder i verden. For eksempel er Bangladesh og Nederland særlig utsatt for økt hyppighet av stormflo og oversvømmelser, mens noen stillehavsøyer står i fare for å forsvinne helt i havet. Verdens isbreer, foruten innlandsisen på Grønland og i Antarktis, taper masse som tilsvarer en årlig havnivåøkning på omtrent 0,77 mm (±0,22 for perioden 1991–2003). Iskappen på Grønland inneholder så mye vann at skulle hele smelte, ville det globale havnivået stige med omtrent 7 meter. Allerede i dag bidrar Grønlandsisen med ca. 20 % av den årlige globale havnivåstigningen. Sent på 1990-tallet utgjorde Grønlandsisens bidrag bare 5 %. Tilgjengelig kunnskap viser at global oppvarming over en viss terskel kan føre til at innlandsisen på Grønland kan forsvinne totalt og føre til havnivåstigning på 7 meter, sett i et tusenårsperspektiv. Denne temperaturterskelen ser ut til å være høyere enn 1 °C temperaturøkning i forhold til førindistustriell tid, men lavere enn 4 °C. Innlandsisen i Antarktis inneholder ferskvann tilsvarende 57 meter global havnivåstigning. På kort sikt er det kun en kollaps av de antarktiske ismassene som er i kontakt med havet – eller der hvor berggrunnen ligger under havnivå – som ser ut til å kunne gi en betydelig større havnivåstigning enn anslått. Foreløpig tilsier kunnskapen at en slik eventuell situasjon bare vil føre til noen tidels meter mer innenfor dette århundret.