Kælvende gletsjere udløser jordskælv

Danske geofysikere har sammen med et stort internationalt forskerhold helt sensationelt fundet forklaringen på en særlig slags jordskælv, de såkaldte gletsjer-skælv, der blev opdaget i 2003:

Siden 2003 har man vidst, at Indlandsisens gletsjere (her Cap York) udløser jordskælv. Nu ved vi hvordan, det sker. (Foto: Mila Zenkova)

Skælvene opstår, når gletsjerne kælver og enorme isstykker brækker af gletsjertungerne, der vælder fra indlandsisen og ud i fjordene. I det øjeblik isklumpen plumper ned på fjordbunden, sætter det hele undergrunden i selvsving. De voldsomme rystelser når op på mellem 4,7 og 5,3 på richterskalaen og kan registreres af seismografer over store dele af kloden.

»Vi er meget overraskede og begejstrede. Ikke alene har vi opsporet kilden til et naturfænomen - vi har også fundet et potentielt værktøj, der kan forbedre overvågningen af indlandsisens tilstand,« siger seniorforsker Tine B. Larsen fra De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS).

Tine B. Larsen deltager som geofysiker i projektet, der har publiceret deres resultater i det videnskabelige tidsskrift Geophysical Research Letters. Opdagelsen har store perspektiver, mener hun:

»Opdagelsen åbner for muligheden for via gletsjerskælvene at kunne følge isens opbrud, mens det sker. Hvis antallet af skælv vokser, vil det kunne bruges som en første advarsel om, at gletsjerne begynder at spytte mere is ud i havet,« siger Tine B. Larsen.

Gletcherskælv er særlinge

Forskerholdet allierede sig med en helikopter for at kunne komme ud til de mange destinationer på gletsjertungen. (Foto: GEUS)

Da gletsjerskælvene blev opdaget i 2003, blev det hurtigt klart, at de opførte sig helt anderledes, end de velkendte jordskælv. Mens almindelige jordskælv opstår i forkastninger mellem kontinentalplader, ligger gletsjerskælvenes epicenter under gletsjerne.

Derudover brummer gletsjerskælvene ved lavere frekvenser og i betydeligt længere tid. Og hvor almindelige jordskælv er ligeglade med vind og vejr, så svinger antallet af gletsjerskælv op og ned i takt med årstidernes skiften.

»Da de glaciale jordskælv blev opdaget, havde man ikke den fjerneste idé om, hvad det var, der foregik. Man forsøgte at genskabe signalet i laboratoriet og fandt ud af, at man kunne frembringe det samme seismiske signal ved at tage en stor isblok og rykke den meget hurtigt fremad. Men modellen sagde jo intet om, hvad der egentlig sker i virkeligheden,« fortæller Tine B. Larsen. 

Hun forklarer, at gletsjerskælvene var så usædvanligt et fænomen, at man blev nødt til at belyse det fra mange forskellige vinkler.

Derfor gik geofysikere, oceanografer og forskere fra et væld af andre fagområder sammen i en stor international forskergruppe, der satte sig det mål at løse gåden.

Gletcher gik i stå

De røde prikker på kortet viser gps-stationerne, da de netop var placeret på gletsjeren i 2006. De grønne prikker viser deres position et par uger efter. (Grafik: Plottet er lavet af Meredith Nettles, University of Columbia)

I 2006 startede forskergruppen et feltprojekt på den store Helheimgletsjer i Østgrønland, der er kendt for at lave rigtigt mange glaciale skælv - op til 12 om året.

Rundt om på den enorme ismasse opsatte geofysikererne et netværk af gps-instrumenter, fuldautomatiske vejrstationer samt nogle seismografer, der kunne registrere rystelserne.  

Herefter gav de sig til at vente. Men desværre ventede de forgæves. Gletsjeren producerede nemlig ikke et eneste gletsjerskælv i hele 2006.

»Vi var meget skuffede. Men vi besluttede at gentage forsøget i 2007, hvor vi heldigvis havde heldet med os,« siger Tine B. Larsen, hvorefter hun løfter sløret for den teori, som de ville teste:

Hun og hendes kolleger havde en forestilling om, at gletsjerskælv opstod, fordi gletsjeren ind i mellem laver nogle ekstremt voldsomme ryk hen over undergrunden.

Men målingerne viste, at det gjorde den ikke. Gletsjeren holdt sin nogenlunde konstante hastighed på 22 meter per dag, så der skete altså ingenting.

VIDSTE DU

Det internationale forskerhold bag opdagelsen består af forskere fra GEUS, Danmarks Rumcenter, Columbia University, Det Spanske Rumcenter, Harvard-Smithsonian, University of Maine.

»Vores gletsjerteori holdt altså ikke vand, og det var vi ret frustrerede over og brugte en hel del tid på at finde en forklaring på,« siger den danske geofysiker.

Forskerholdet gav dog ikke op. Istedet opsatte de i 2008 nogle kameraer, som filmede gletsjerfronten sommeren igennem. Derudover opstillede holdet højdevandsmålere i fjorden. Endnu engang satte de sig til at vente, og så skete dét, som de alle havde håbet på.

Isklump skraber mod havbunden

Efter hvert eneste af de næste mange gletsjerskælv i 2008 afslørede vandmålerne en smule forhøjet vandstand i fjorden. Den eneste fornuftige forklaring på fænomenet var, at gletsjerskælvene skabte små usynlige tsunamier, der havde en højde på op til 75 centimeter. Samtidigt fortalte satellitmålinger, at et ordentligt stykke af gletsjertungernes fronter knækkede af, lige før undergrunden begyndte at skælve.

I 2006 blev GPS-udstyr og vejrstationer sat fast på de enorme ismasser. GPS-udstyret skulle måle forrykkelser i gletcheren under skælvene. Vejstationerne målte forhold som eksempelvis temperatur, vindforhold og afsmeltning. (Foto:GEUS)

Det bragte forskerne på sporet af kilden til gletsjerskælvene.

»Det gik op for os, at rystelserne opstår, når der brækker isstykker af gletsjertungen, der er flere hundrede meter på hvert led og falder ned i vandet. Når det enorme isstykke rammer havbunden og snurrer rundt, skraber det så hårdt mod undergrunden, at den begynder at ryste,« forklarer Tine B. Larsen med begejstring i stemmen.

Store perspektiver  

Opdagelsen har allerede vakt stor opsigt i forskerkredse. Først og fremmest fordi det i sig selv er fantastisk at finde en forklaring på et gådefuldt naturfænomen. Men også fordi gletsjerskælvene giver geofysikerne er et hurtigt og billigt suplement til overvågning af indlandsisen.

Ved at registrere og kortlægge gletsjerskælvene er det forskernes håb, at man kan få et effektivt værktøj til at overvåge isens dynamik. Eksempelvis vil de kunne hjælpe forskerne med at finde ud af, om der er gletsjerskælv i områder, hvor det ikke tidligere har skælvet.

Geofysikerne opsætter vandstandsmålere i fjorden. De viste, at der opstod små tsunaimer umiddelbart efter skælvene. (Foto: GEUS)

»Hvis de store gletsjere pludselig forøger deres aktivitet og sender mere is ud i havene end normalt, kan det have betydning for havniveauet. Når isen for alvor bryder op, kan vi via seismograferne sige - hov nu sker der noget,« siger hun og understreger, at det eneste, det kræver er, at man på sigt får opsat et par seismografer på hver gletsjer.

Selv om det fundamentale spørgsmål om gletsjerskælvenes ophav nu er besvaret, så er fænomenet stadig meget gådefuldt.

Det næste Tine B. Larsen og hendes kolleger skal kigge på er, hvordan gletsjerskælvene er relateret til vejret. Opstår der flere skælv, når temperaturen stiger? Svaret blæser stadig i vinden.

Reference og links

Nettles, M., et al. (2008), Step-wise changes in glacier flow speed coincide with calving and glacial earthquakes at Helheim Glacier, Greenland, Geophys. Res. Lett., 35, L24503, doi:10.1029/2008GL036127 Tidligere info om gletcherskælv (glaciale jordskælv) (Geonyt)  Kontaktinfo på Tine B. Larsen Forskergruppens eget website Læs også på videnskab.dk: Vulkanudbrud nedkøler troperne Miljøforurening i Arktis giver isbjørnen knogleskørhed

 

Gletsjerskælv først opdaget i 2003  I 2003 opdagede den svenske seismolog Göran Ekström nogle mærkelige seismologiske signaler, som tydeligvis stammede fra jordskælv. Men de var af en anden type, end man hidtil havde kendt til. Han beskrev det nyopdagede naturfænomen i det videnskabelige tidsskrift Science, hvilket vakte betydelig opsigt i forskerkredse. Trods mere end 100 års seismologiske registreringer var de specielle jordskælv ikke blevet opdaget. Årsagen var, at de manglede de såkaldte p-bølger i deres seismologiske signatur - bølger, der er karakteristiske for almindelige pladetektoniske jordskælv. P-bølgen er den hurtigste af de rystelser, der løber igennem Jorden efter et almindeligt jordskælv. Rystelserne fra de nyopdagede skælv strækker sig også over betydeligt længere tid, nemlig op mod 15 minutter mod kun nogle få minutter for et almindeligt jordskælv. Det lykkedes Ekström at lokalisere skælvenes epicenter, som viste sig at ligge under store gletsjere og isstrømme. Derfor døbte han dem 'glaciale jordskælv'. I daglig tale kaldes de dog mest for gletsjerskælv. Ekström fandt i første omgang 46 af disse særlige skælv, hvoraf tre skete på Antarktis, et skete i Alaska, mens resten foregik på den Grønlandske indlandsis. Ekström forsøgte ihærdigt at finde kilden til disse jordskælv og havde også flere bud på, hvad det kunne være. Men indtil nu har man kke vidst, hvad der udløste skælvene.