Istider

Kompetansemål i Geofag 2 (LK20)

Elevene skal kunne

• gjøre rede for forskning på forhistorisk klima, og hvordan det bidrar til å lage prognoser for framtidens klima

(Udir, u.å.-b)

Kjerneelementer som dekkes i dette kapitlet:

• Jordsystemer i tid og rom: «Kjerneelementet jordsystemer handler om delsystemer som geosfæren, atmosfæren, hydrosfæren, kryosfæren og biosfæren. Videre handler kjerneelementet om komponenter og prosesser i disse delsystemene og hvordan delsystemene vekselvirker med hverandre. Tidsperspektivet er sentralt i dette kjerneelementet, ettersom prosesser og vekselvirkninger foregår på ulike tidsskalaer.»

• Modeller og modellering: «Modeller brukes til å undersøke, forklare og presentere geofaglige prosesser og fenomener.»

(Udir, u.å.-a)

Istidene er et samspill mellom jordbanen, isen, havet og atmosfæren over hundretusener av år. Milankovitch-syklusene er en modell som forklarer rytmen i dette samspillet.

I dette kapitlet lærer du om

de tre svingningene i jordbanen og jordaksen, hvorfor sommersola på 65°N er avgjørende, hvilke faktorer som må være til stede for at det blir istid, hva en istid er og når den siste var, og hvilke spor istidene har satt i det norske landskapet.

Hva er Milankovitch-syklusene?

Istider handler om hvorfor store iskapper kommer og går. Milankovitch-syklusene er tre langsomme svingninger i jordas bane og i retningen på jordaksen. De endrer hvor og når på året solstrålingen treffer jorda, men endrer bare svakt den samlede energien jorda får fra sola (NASA, u.å.). Det er altså ikke sola som blir svakere. Det er geometrien som flytter innstrålingen mellom breddegrader og årstider.

Den serbiske matematikeren Milutin Milanković regnet ut virkningen av svingningene i første halvdel av 1900-tallet. Beviset kom senere, fra havbunnen: De samme periodene finnes i oksygenisotopkurver fra boreprøver av havbunnssedimenter. Hays, Imbrie og Shackleton (1976) kalte derfor jordbanen «pacemakeren» for istidene.

Istidene styres av summen av de tre, ikke av én syklus alene. Hvordan vi vet at CO₂ var rundt 180 ppm under istidene, og hvordan periodene leses ut av isotopkurvene, står i paleoklima. Her ser vi på mekanismen.

Hva tror du?

Jorda er nærmest sola i januar. Likevel er det vinter i Norge da. Hva tror du betyr mest for om snøen på 65°N overlever sommeren: avstanden til sola eller hvor skrå jordaksen står? Tenk over det før du leser videre.

Hvordan virker de tre svingningene?

Eksentrisitet

Jordbanen er en ellipse, ikke en sirkel. Eksentrisiteten er et tall mellom 0 og 1 som sier hvor avlang ellipsen er. I dag er den ca. 0,017, altså nesten en sirkel (NASA, u.å.). Over tid svinger den fra nesten sirkel (ca. 0,003) til svak ellipse (ca. 0,06), med hovedperioder på ca. 100 000 og 400 000 år (NASA, u.å.; Laskar mfl., 2004).

Når banen er mer avlang, varierer avstanden til sola mer gjennom året. Det forsterker virkningen av presesjonen. Når banen er nesten en sirkel, spiller det liten rolle hvilken årstid som faller når jorda er nærmest sola. Eksentrisiteten virker derfor mest som en forsterker for presesjonen. Den endrer den samlede innstrålingen over året for lite til å forklare istidene alene.

Helning

Jordaksen heller i dag ca. 23,4°. Over ca. 41 000 år svinger helningen mellom ca. 22,1° og 24,5° (NASA, u.å.). Stor helning gir sterkere årstider, med varmere somre og kaldere vintre, særlig på høye breddegrader. Liten helning gir svakere årstider.

For innlandsisen er det sommeren som teller, ikke vinterkulden. Det snør uansett på 65°N om vinteren. Spørsmålet er om snøen smelter bort i juli og august. Liten helning gir kjøligere somre, så snøen kan overleve og isen vokse. Før ca. én million år siden fulgte istidene mest 41 000-årsrytmen. Etterpå tok 100 000-årsrytmen over. Hvorfor det skjedde, er fortsatt et forskningsspørsmål.

Presesjon

Jordaksen vingler som en snurrebass, og samtidig dreier selve ellipsen langsomt. Til sammen gir det en klimatisk presesjon med perioder på ca. 19 000 og 23 000 år. Den avgjør hvilken årstid som faller når jorda er nærmest sola (perihel). I dag er perihel i januar. For ca. 11 000 år siden lå perihel nær sommeren på den nordlige halvkulen. Da fikk 65°N mer sommersol, og innlandsisen smeltet. Virkningen av presesjonen er størst når eksentrisiteten er stor.

Sommersola på 65°N

De tre svingningene summeres i innstrålingen ved ca. 65°N i juni og juli. Der lå de store isdekkene over Nord-Amerika og Fennoskandia. Er sommersola for svak, smelter ikke fjorårets snø. Neste vinter kommer det mer snø oppå, og etter tusenvis av år er isen flere kilometer tykk. Blir sommersola sterkere, smelter iskanten. Da blir albedoen lavere, og smeltingen kan gå av seg selv. Jordbanen setter i gang endringen, men CO₂ og albedo gjør den global.

Likevel avslutter ikke hver topp i sommersola en istid. Jo lenger det er siden forrige mellomistid, og jo større isdekkene har blitt, jo mindre skal til før isen smelter bort. Derfor kan en svak topp avslutte en lang istid, mens en sterkere topp tidlig i en istid bare gir en kort mildere periode (Tzedakis mfl., 2017).

Hvordan påvirker svingningene klimaet?

Endringer i jordbanen er et klimapådriv som fordeler energien på nytt. Den globale innstrålingen over året endres lite. Det som endres, er fordelingen mellom årstider og breddegrader. Klimaet reagerer fordi is, hav og karbonkretsløpet er følsomme for akkurat denne fordelingen.

Når sommersola på 65°N blir sterkere etter en istid, smelter iskantene. Mørkere land og hav kommer fram, albedoen synker, og mer energi tas opp. Samtidig slipper havet ut CO₂ som var lagret i det kalde dypvannet. I antarktisk is stiger CO₂ fra ca. 180 ppm til 260–280 ppm gjennom en avsmelting (Lüthi mfl., 2008). Gassen forsterker oppvarmingen og sprer den til hele jorda, også til den sørlige halvkulen.

I dag går rekkefølgen motsatt vei. Under avsmeltingene startet det med innstrålingen, og CO₂ forsterket. Siden 1850 er det CO₂ fra menneskelige utslipp som starter. Endringene i jordbanen er for langsomme til å forklare oppvarmingen nå, og de går dessuten svakt mot svakere sommersol på 65°N (IPCC, 2021).

Hva skal til for at det blir istid?

Jordbanen er nødvendig, men ikke nok. Jorda har hatt de samme tre svingningene i hundrevis av millioner år, men det meste av tiden har det ikke vært store isdekker ved polene. Det må være forhold der isen kan overleve, og så en utløser som får den til å vokse.

Et kaldt nok jordsystem. Antarktis fikk varig innlandsis for ca. 34 millioner år siden. Store isdekker på den nordlige halvkulen kom i kvartær, fra ca. 2,6 millioner år siden. Bak dette ligger lavere CO₂ over millioner av år og kontinenter som har flyttet seg mot høye breddegrader.

Land på høye breddegrader. Innlandsis trenger land å ligge på. Rundt Polhavet ligger Grønland, Nord-Amerika, Fennoskandia og Sibir.

Svak sommersol på 65°N. Dette er utløseren. Helning, presesjon og eksentrisitet må sammen gi kjølige somre på høye nordlige breddegrader.

Nok nedbør. Isen er frosset nedbør. Nord-Atlanteren gir den fuktigheten isdekkene over Fennoskandia og Nord-Amerika trenger.

Is-albedo-tilbakekoblingen. Snø og is reflekterer mye av sollyset, mens bart fjell, skog og åpent hav tar det opp. Når isen vokser, blir det kaldere, og isen vokser enda mer. Tilbakekoblingen forsterker endringen, men den starter den ikke.

CO₂ som forsterker. I iskjerner følger CO₂ og temperatur hverandre tett. Ved slutten av siste istid endret de seg nesten samtidig (Parrenin mfl., 2013). Kaldt hav løser mer CO₂, så CO₂ var ca. 180–190 ppm ved siste istidsmaksimum, mot ca. 280 ppm før industrialiseringen (Lüthi mfl., 2008; IPCC, 2021). Gjennom de siste 800 000 årene har CO₂ ligget mellom ca. 172 og 300 ppm (Lüthi mfl., 2008). I dag er verdien over 425 ppm, altså godt utenfor dette spennet.

Vegetasjon, støv og havstrømmer. Når skog blir erstattet av tundra, øker albedoen. Ferskvann fra smeltende is kan svekke den atlantiske omveltningssirkulasjonen (AMOC) og gi brå regionale endringer, som yngre dryas. Mer om dette står i havstrømmer.

Hva er en istid, og når var den siste?

Ordet istid brukes på to måter. I vid betydning er en istid en lang periode der jorda har varige isdekker. Kvartær, de siste ca. 2,6 millioner årene, er en slik periode, og vi er fortsatt i den. I snever betydning er en istid en glasial, en kald fase der innlandsis dekker store deler av Nord-Amerika og Eurasia. Mellom glasialene ligger mellomistider (interglasialer). Holocen er mellomistiden vi lever i nå. Den startet for ca. 11 700 år siden (Walker mfl., 2009).

I kvartær viser bunnvannskurven LR04 omtrent 50 sykluser med istid og mellomistid (Lisiecki & Raymo, 2005). De siste 800 000 årene har det vært åtte store sykluser på omtrent 100 000 år hver (Lüthi mfl., 2008).

Den siste istiden kalles Weichsel. Den varte fra ca. 117 000 til 11 700 år siden. Isen var størst for ca. 21 000 år siden. Isdekkene var da opptil ca. 3 km tykke (Mangerud, 2026), og havnivået lå ca. 120 meter lavere enn i dag. Store deler av det som i dag er den sørlige Nordsjøen, var tørt land. Dette landområdet kalles Doggerland eller Nordsjøfastlandet (Stylegar, 2024). Den globale middeltemperaturen var da ca. 6 °C lavere enn i nyere tid (Tierney mfl., 2020). En ny istid ligger etter jordbanen titusener av år fram i tid, og høy CO₂ kan skyve den enda lenger fram (Berger & Loutre, 2002).

Kurven fra iskjernen under viser rytmen i istidene. Hvordan den er laget, kan du lese om i paleoklima.

Hvilke spor har istidene satt i Norge?

Isen er borte, men landskapet husker den. De fleste store dalene og fjordene i Norge er formet av isen. Isen skurer og plukker berget. Skuringsstriper er riper i berget i retningen isen gikk. U-daler har bratte sider og en slak bunn, og en fjord er en U-dal under havnivå.

Morene er usortert materiale som isen har avsatt. Endemorener er rygger der iskanten sto stille en tid. Raet i Sør-Norge er en stor endemorene fra yngre dryas, for ca. 12 800–11 700 år siden. Flyttblokker er steiner som isen har fraktet langt bort fra der de kom fra.

Under istiden presset isen jordskorpa ned. Da isen smeltet, steg havet, men landet hevet seg enda mer. Den høyeste strandlinjen etter istiden kalles marin grense. Den ligger mellom 0 og ca. 220 moh. i Norge, høyest der isen var tykkest (NGU, u.å.-a; NGU, u.å.-b). Leire som ble avsatt i havet og nå ligger på land, kan bli kvikkleire, se skred.

Viktige begreper

Milankovitch-sykluser: Tre svingninger i jordbanen og jordaksen som flytter innstrålingen mellom årstider og breddegrader.

Eksentrisitet: Hvor avlang jordbanen er. Perioder på ca. 100 000 og 400 000 år.

Helning: Vinkelen jordaksen heller med, mellom ca. 22,1° og 24,5°. Periode på ca. 41 000 år.

Presesjon: Svingningen som avgjør når på året jorda er nærmest sola. Perioder på ca. 19 000 og 23 000 år.

Glasial: Kald fase med store isdekker på de nordlige kontinentene. Weichsel er den siste i Norden.

Mellomistid (interglasial): Varmere fase mellom to glasialer, som holocen.

Holocen: Mellomistiden vi lever i nå, fra ca. 11 700 år siden.

Raet: Stor endemorene i Sør-Norge fra yngre dryas.

Marin grense: Det høyeste nivået havet har stått etter siste istid på et sted.

Sammendrag

Test deg selv