Världshaven har en enorm betydelse för klimatet på jorden på grund av deras förmåga att transportera och lagra värme och kol. Men det är en stor utmaning att ta reda på mer om processer som sker under havsytan. Särskilt otillgängliga är de istäckta havsområdena vid polerna, till exempel området runt Antarktis, berättar Sebastiaan Swart, oceanograf vid Göteborgs universitet.

– Södra ishavet är förmodligen den svåraste platsen på jordklotet för att utföra fältstudier och samla in vetenskapliga data.

Tjock is och tuffa väderförhållanden orsakar svårigheter, speciellt vintertid med stormar, mörker och kyla. Ett annat problem är det geografiska avståndet.

– Antarktis är en vacker plats, nästan som en annan planet. Att vara där är en gripande upplevelse, men tyvärr är det svårt att kombinera forskningsexpeditioner dit med familjeliv och barn.

Haven runt Antarktis spelar en helt avgörande roll för jordens klimat och ekosystem. Antarktis landmassa omges av ett isbälte på många miljoner kvadratkilometer som växer och krymper med årstiderna. För att kunna förbättra globala klimatmodeller behövs data från havsdjupen och mer kunskap om samspelet mellan haven och atmosfären.

– Om vi inte vet vad som händer i Södra ishavet, så kan vi inte heller förutsäga framtida klimattrender och effekter, konstaterar Swart. 

Forskarna är intresserade av småskaliga processer i havsdjupen som antas ha stor inverkan på klimatet. Det handlar om havsfunktioner, som jetströmmar och virvlar, som äger rum i en skala på några hundratals meter och upp till några kilometer.

– Hypotesen är att dessa processer i slutänden påverkar hur mycket värme och koldioxid som rör sig mellan atmosfären och havet. 

I dagens globala klimatmodeller kan forskare simulera ett stort antal processer i jordens system, men bara i en stor skala (cirka 100 kilometer). Att simulera mindre processer kräver exceptionella mängder datorkraft som det inte finns tillgång till med nuvarande beräkningskapacitet. Det är inte möjligt att uppnå den höga upplösning som krävs för att integrera småskaliga processer i modellerna.

Självgående farkoster 

Som en genväg arbetar forskarna i stället med att göra observationer direkt i havsdjupen vid Antarktis – data och algoritmer som i nästa steg kan matas in i existerande klimatmodeller. 

– Tack vare anslaget Wallenberg Academy Fellow har vi fått en unik chans att använda en teknisk plattform som gör detta möjligt.

Lösningen är att använda havsglidare, en form av självgående undervattensfarkoster (så kallade AUV). Farkosterna styrs via satelliter och kan samla in data antingen på eller under havsytan. Swart och hans kollegor anpassar farkosterna och förser dem med speciella algoritmer så att de till och med kan navigera under havsisen, vilket är en riskabel operation. 

– Vi kan inte kommunicera med farkosterna när de är under isen, utan bara när de dyker upp till havsytan i öppet vatten för att överföra realtidsinformation till oss hemma i Sverige. De data vi får är banbrytande. Få har lyckats med det här förut.

En havsglidare är ungefär lika stor som en människa och väger omkring sextio kilo. Vissa typer som stannar på ytan drivs med våg- eller solenergi, medan de som används under vattnet drivs av litiumbatterier som räcker i upp till tio månader. 

Minst två gånger per år åker forskare eller studenter i Swarts grupp ner till Södra ishavet för att sätta in havsglidarna och utvärdera de framsteg som gjorts.

– Vi testar nya sätt att använda plattformarna och vill hela tiden utveckla våra metoder och algoritmer. Idag är vi internationellt uppmärksammade för den här typen av forskning.  

Men de extrema väderförhållandena medför risker, som 2019 då en farkost försvann.

– Troligen var det havsis som bröt sönder farkosten på grund av en storm, men exakt vad som hände kommer vi aldrig att få veta. Som tur är har vi försäkringar som täcker förlusten.

”En stor fördel med Wallenberg Academy Fellow är den möjlighet som ges att lyfta fram oceanografisk forskning i Sverige, som annars är ett litet ämne. Vi får också en chans att skapa projekt som skiljer sig från normen – nyfikenhetsdriven forskning som är riskabel men rymmer en väldig potential.”

Banbrytande resultat 

Från de senaste åren noterar Swart flera höjdpunkter, däribland en lyckad långtidsmätning under flera månader i havsisområdet runt Antarktis. Studien ger ny kunskap om småskaliga rörelser i havet och deras roll i det övre havssystemet. Ett annat intressant resultat visar förändringen mellan årstiderna och hur smältningen av havsis påverkar grundläggande funktioner. 

– Nu ska vi fokusera på havsisen och genomföra kontinuerliga mätningar under ett helt år, inte minst under vintern där vi har en stor lucka i våra data. Vi vill bland annat få en bättre bild av hur dessa processer förstärker eller dämpar den takt haven tar upp koldioxid och värme från atmosfären.

Den nya informationen ska kombineras med data från en ny satellit, som ESA och NASA skjuter upp 2022. Satelliten kommer att ge en unik högupplöst vy av havsytan som i kombination med Swarts resultat kan ge en helt ny bild av hur havet fungerar och hur det påverkar klimat och ekosystem.

– Vi vet inte exakt hur klimatförändringen kommer att slå mot jorden med stigande havsnivåer, torka och andra konsekvenser. Men för att kunna förbereda oss behövs mer detaljerad kunskap. Där kommer vår forskning in som ett litet, men viktigt bidrag, säger Sebastiaan Swart.

Text Nils Johan Tjärnlund
Foto Sebastiaan Swart, Sofia Sabel, Johan Edholm, Louise Biddle