Sjøis

Kart over sjøisens typiske yttergrense i Arktis i mars og september.

Tett sjøis i Storfjorden på Svalbard. Edgeøya sees i bakgrunnen. Dette er første års is, men de sterke strømmene i Freemansundet har skrudd isen sammen ganske kraftig.

Foto: Lars H. Smedsrud, 2009

Drivis på Isfjorden, Svalbard, sent i april 2011.

Foto: Erlend Bjørtvedt, 2011

Sjøis, havis eller drivis er enhver type is som finnes til sjøs, og som består av frosset sjøvann. Sjøis dekker store havområder både nord og sør på jordkloden, i hovedsak Arktis og Antarktis, men kan også dekke isolerte områder som Bohaibukta, og brakkvannsområder som Østersjøen og Kaspiske hav. Sjøis oppstår ved at vannet fryser når det blir avkjølt til frysepunktet.

Frysetemperaturen for sjøvann i ro med vanlig saltholdighet regnes som -1.8°C. I verdenshavene kan en på bunnen ha lavere temperaturer uten at vannet fryser. Det skyldes vanntrykket.

Sjøisen som beveger seg med vind og strøm kalles drivis eller pakkis. Sjøis inneholder salt, som stammer fra det salte sjøvannet det er frosset av. Isfjell regnes ikke som sjøis, da disse stammer fra deler fra isbreer som har brukket av i havet, og består av ferskvann (uten salt).

Ismekanikk

Klassifikasjon

Sjøis kan klassifiseres på forskjellige måter, både etter alder, etter type og etter geografisk plassering i forhold til land og åpent hav.

Etter alder

Verdens meteorologiorganisasjon (WMO) klassifiserer sjøis etter dens alder:

• Førsteårsis er is som ikke har vokst mer enn èn vinter. Typisk tykkelse er 0,3 til 2 meter.
• Gammel is er is som har overlevd smelting fra minst èn sommer. Typisk tykkelse er opp til 3 meter eller mer. Gammel is kan bli videre delt inn i to typer:
  • Andreårsis, gammel is som har overlevd kun èn sommers smelting.
  • Flerårsis, gammel is som har overlevd smelting fra to eller flere sommere.

Etter kjennetegn

Det kan være nyttig å klassifisere sjøis etter kjennetegn eller type:

• Jevn eller udeformert is er et isdekke som ikke har blitt deformert. Denne typen is er ikke vanlig å finne i stor utbredelse i naturen, da krefter fra vind, strøm og bølger vil hurtig deformere tynn, jevn is.
• Deformert is er is som har blitt deformert mekanisk, typisk av bølger, strøm, vind, termisk utvidelse, etc. Vi kan skille mellom:
  • Lagdelt is, som er dannet av at to eller flere lag av jevn is har sklidd ovenpå hverandre.
  • Skrugarder, dannet av at flak av jevn is presses sammen, brekker opp, og de oppbrukkede isblokkene fryser sammen igjen. Opp til 50 meter dype skrugarder har vært rapportert i Arktis.
  • Oppbrukket is, der isen er brekket opp i individuelle flak med vann mellom. Denne typen is finnes typisk i den marginale issonen, hvor bølger brekker opp det jevne isdekket.

Etter posisjon

En måte å dele inn typer sjøis på er hvor man finner den:

• Kystnær eller kystis er is som er nær nok kysten til å bli påvirket av kystlinjen. Noe av den kan være frosset til kysten (kan kalles isfot), og noe av den kan flyte fritt i en overgangssone. Denne istypen er påvirket av tidevannet.
• Landfast eller bare fastis er horisontalt stasjonær i forhold til kystlinjen, men beveger seg opp og ned med tidevannet.
• Skjær- eller overgangssonen er grensen mellom landfast og drivis. Denne isen er ofte svært deformert, siden den er fast på den ene siden.
• Drivis eller pakkis er isen som beveger seg med vind og havstrøm.
• Den marginale issonen er overgangen mellom drivisen og åpent hav. Dette er den delen av isdekket som påvirkes av bølger fra det åpne havet.

Dannelse og smelting

Sjøis oppstår ved at havvann fryser når det blir avkjølt til frysepunktet. Frysepunktet avhenger av saliniteten til vannet (som varierer fra sted til sted, og også med tid) og av om vannet er i ro eller ikke, men kan vanligvis regnes frysetemperaturen til å være –1,8 grader celcius for sjøvann som er i ro.

Sjøisen vil normalt begynne å fryse inntil land, inntil et fartøy eller inntil annen sjøis. Nær et objekt vil vannhastigheten i grenseskiktet være nær null (engelsk boundary condition). På åpent hav vil vannbevegelsene i hovedsak fra bølger, motvirke at isen fryser, selv om temperaturen er lav.

Sjøisen kan smelte både fra oversiden og undersiden:

• ved kontakt med varm luft på oversiden,
• ved kontakt med varme havstrømmer på undersiden og på sidene av isflakene,
• bølger kan bryte ned isen mekanisk og
• varmt sjøvann kan skylle over sjøisen.

Bevegelser

Sjøisen er normalt i bevegelse, drevet av vinden på oversiden eller havstrømmene, tidevannsstrømmer og bølger på undersiden.

I Arktis er det en gjennomsnittlig drift av sjøisen fra Beringstredet mellom Alaska og Sibir mot Grønland og Svalbard. Denne kalles den transpolare drift. Denne ble første gang dokumentert da Fridtjof Nansen navigerte «Fram» over Polhavet i årene 1893–1896.

Utbredelse

Variasjonen av utbredelse gjennom året er formidabel; med i størrelsesorden 15 millioner km² på vinteren til i størrelsesorden 7 millioner km² på sommeren.^{[trenger referanse]} Den årlige smeltingen og isveksten dekker et område omtrent like stort som Australia.

«Iskanten» er sonen der sjøisen går over i åpent hav, men fordi denne varierer over året og fra år til år er det ikke entydig hvor kanten går. Denne issonen inneholder både fast is og flytende is. Sjøisens utstrekning defineres ofte som de havområdene som er dekket med mer en 15 % sjøis. Iskanten er ikke en tydelig kant, men et område med belter av drivis. Drivisen kan bli spredd eller pakket sammen avhengig av vindretning.

Arktis

I nord er utbredelsen av sjøis om vinteren sør til Østersjøen og Newfoundland i Atlanterhavet, og sør til Alaskahalvøya og Japan i Stillehavet. Sjøisen i Arktis dekker et område tilsvarende Europas areal, og skiller et forholdsvis varmt arktisk hav fra en kald atmosfære. I Barentshavet har isen som regel sin største utbredelse i mars eller april, og er minst i september eller oktober.

I september 2007 nådde isutbredelsen i Arktis sitt laveste nivå siden satellittmålingene startet i 1979. Sammenliknet med gjennomsnittet for september i perioden 1979–2000 var isdekket 40% mindre enn det pleier å være. Denne rekorden skyldtes ikke kun økt temperatur, men også uvanlig sterk vind som presset store deler av isen sørover og på den måten førte til kraftig økning i smeltingen. Det totale skydekket over sommersesongen var lavere enn tidligere år, og isen var tynnere enn ved starten av smeltesesongen.

Den sørligste kjente historiske isgrensen i den norske delen av Barentshavet var i juni 1881, da drivisen var synlig fra land på Finnmarkskysten. Når sjøisen har kommet så langt sør er det trolig vinden som har vært viktigst drivkraften. Det hender at sjøisen i Barentshavet går sammen med sjøisen i Kvitsjøen, slik at blant annet skipsleden til Murmansk er stengt. I enda mer sjeldne tilfeller har isen dekket deler av Fiskerhalvøya.

Det er i Norskehavet ved noen anledninger observert sjøis mellom Island og Færøyene.^{[trenger referanse]}

Antarktis

I Antarktis dekkes havet nord til omtrent 60° sør av sjøis hver vinter. Sjøisen i Antarktis har en større endring av arealet gjennom året enn i nord, fordi det ikke er noen kontinenter som begrenser utbredelsen nordover. Sjøisen i sør er derfor tynnere, og det aller meste smelter hver sommer, og fryser igjen neste vinter (førsteårsis).

Overvåking av sjøis

Det er nå mulig å følge utbredelsen av sjøis daglig ved bruk av satellittmålinger.

Ved hjelp av satellittmålinger har man gode observasjoner av isutbredelsen fra 1979 og fram til i dag, mens informasjon lenger tilbake i tid er mer usikker. Det er historiske kart over isgrensene basert på fly- og bakkeobservasjoner. Den europeiske miljøsatelliten Envisat og amerikanske satellitter fotograferer både Arktis og Antarktis og gjør isobservasjoner. Disse bearbeides for nordlige Norskehavet og Svalbard av Meteorologisk institutt, og formidles blant annet gjennom Maritim radio og på internettsider. På Svalbard er Svalsat engasjert i å hente ned satellittdata fra 14 sirkumpolare satellitter, herunder flere som gjør ismålinger.

Best kvalitet på dataene er på klare dager uten skyer, og når vinden blåser fra isen og ut på havet. Årsaken er at skyer blir dannet over sjøen like utenfor iskanten. Når vinden blåser fra sjøen over isen, vil skyene dekke over iskanten og den blir vanskelig eller umulig å observere fra satellitt.

Kunnskapen om type is og isens fysiske egenskaper får en ved å ta prøver av isen.

Sjøisen i Barentshavet

Utbredelse

Isen dannes i Polhavet og kommer inn i Barentshavet gjennom passasjen mellom Svalbard og Frans Josefs land, og mellom Frans Josefs land og Novaja Semlja. Lokal produksjon av is kan forekomme, men i liten grad. Sjøis dannes ikke på åpent hav med havstrømmer, men nært land eller som utvidelse av eksisterende is.

Isutbredelsen i Barentshavet er svært sesongavhengig. I gjennomsnitt er største sørlig utbredelse i april og minst utbredelse i september. Utbredelsen påvirkes i stor grad av øvrige isforhold i Arktis. Enkelte år vil isen smelte helt eller trekke seg fullstendig ut av området. Andre år kan det være igjen noe is, men i all hovedsak vil den gjenværende isen være i de nordvestre og nordøstlige delene av Barentshavet, det vil si opp mot Svalbard og Frans Josefs Land.

Midlere isutbredelse i den vestlige delen av Barentshavet følger i stor grad Polarfronten. I dette området er det ikke så stor variasjon; isen trekker nesten alltid ned mot Bjørnøya og følger Polarfronten østover. I den østlige delen er det mye større variasjon, noe som antyder at det er andre faktorer som spiller inn og som i større grad påvirker variasjonen i isutbredelsen i dette området. Spesielt varmt atlanterhavsvann og vind påvirker utbredelsen i dette området.

Vi har ikke kjente historiske observasjoner av sjøis ved Finmarks-kysten. Derimot er det ikke helt uvanlig øst på Kolahalvøya. I 1881 var sjøisen synlig fra land i Øst-Finnmark.

Det er flere som har beregnet framtidig isutbredelse i Barentshavet, og felles for dem er at de finner at Barentshavet i hovedsak blir isfritt en gang i perioden 2060-2100, og noen også enda tidligere.

Bevegelser av iskanten

Den marginale issonen (engelsk marginal ice zone - forkortet med MIZ) er i stor grad en fysisk størrelse som markerer overgangen mellom åpent hav og havis. En av de mest aksepterte definisjonene er "the MIZ is that part of the ice cover which is close enough to the open ocean boundary to be affected by its presence". Issonen begrenses vanligvis til noen titalls kilometer, men det finnes samtidig lite data som sier noe definitivt om hvor langt MIZ strekker seg. Vær og havstrømmer gjør også issonen til et svært dynamisk område, som vil kunne endre seg i løpet av bare noen timer eller dager. I tillegg til at den horisontale utstrekningen er variabel, vil issonens utforming også kunne variere. Området kan i den sammenheng utgjøres av alt fra løse isflak, til en kompakt kant bestående av små isflak trykt sammen foran mer solid pakkis. De store variasjonene medfører at det også er utfordrende å observere strukturer i den marginale issonen med satellitt.

Målinger av iskanten i Barentshavet viser at iskanten kan bevege seg så mye som 100 nautiske mil (185 km) i løpet av et døgn.

Størrelsen på isflakene

Parameter for å måle størrelsen på en strøm av sjøis.

Foto: Amanda og Hannes Grobe, 2006

Istykkelsene variere fra isflak til isflak, og også på hvert enkelt isflak. Det er målt tykkelsesforskjeller på en faktor fire mellom største og minste verdi på dypgang (engelsk draft) og åtte på fribord på det samme isflaket. Så resultatene vil variere svært mye avhengig av hvilke flak og hvor på isflakene en måler. Skrugarder og andre isfenomener gjør også målinger vanskelige.

Typiske horisontale størrelser på isflakene i iskanter er 10-30m, og med større diametre inne i ismassene.

Tykkelser

Tykkelsene varier fra nær null til dypgang på ca. 7m. Det er vanlig at førsteårsisen i Barentshavet er i størrelsesorden 2m og deformert flerårsis 3-5m.

Istyper

Den mest vanlige typen is i Barentshavet er førsteårsis. Bare i de nordligste delen ved Kong Karls Land er det flerårsis av stort omfang. Likevel er det observert andreårs-is så langt sør som 74,4°N øst i Barentshavet i 2003. Det er flere studier som indikerer en hurtig nedgang av flerårsis i Arktis.

Fordeling av gammel is (både flerårig og andre årsis) i Barentshavet er avhengig av utveksling med Nordishavet og Karahavet. Hovedstrømmen av gammel is kommer til Barentshavet fra Nordishavet gjennom sundet mellom Spitsbergen og Franz Josef Land, og spres av Øst-Spitsbergen-strømmen og Bjørnøystrømmen. Fribordet i denne isstrømmen kan være mer enn to meter. Den andre og mindre innstrømningen av gammel is kommer fra Karahavet av Makarovstrømmen, i den nordlige delen av sundet mellom Novaja Semlja og Franz Josef Land. Om våren er det som regel bare flerårsis i den smale sonen langs den østlige kysten av Spitsbergen og sør for Franz Josef Land.

Bestemmelse av type is gjøres i hovedsak ved måling av saltholdigheten, og ved så å følge denne isen i ettertid. Isfjellklumper kan lett feiltolkes som flerårsis.

Styrke

Bruddtester av prøvestykker fra sjøis i Barentshavet viser en bruddspenning på omkring 2 MPa.

Polynyaer

Store åpninger i isdekket kalles polynjaer. Havet under tilsettes da salt som blir presset ut under frysingen, dette vannet blir tungt nok til å synke ned og danner bunnvannet i verdenshavene.

Klimaendringer og effekt på sjøis

Sesongvariasjon og langtidsutvikling i utstrekningen (millioner kvadratkilometer) av området med arktisk sjøis, målt ved satellitter.

Det er bred enighet blant klimaforskere at sjøisen i Arktis har blitt redusert, og på lang sikt vil bli videre redusert. Hovedårsaken til redusert omfang av sjøisen, antas å være temperaturøkningen.

Deler av den observerte reduksjonen av sjøis i Arktis kan skyldes:^{[trenger referanse]}

• is som har drevet ut mellom Svalbard og Grønland og smeltet,
• noe er mindre frysing inne i Polhavet og
• noe skyldes muligens at isen er presset sammen til tykke skrugarder.

Et hovedproblem med beregningene av smelting er at mens arealet kan bestemmes rimelig nøyaktig, finnes det få målinger av isens tykkelse.

Sjøis reflekterer omkring 75 % av all solinnstråling, mens åpent hav bare reflekterer omkring 15 %. Mindre sjøis gir økt energioverføring fra havet til atmosfæren. Lufta over isen blir dermed varmet opp og det dannes flere skyer, som igjen gjør at det reflekteres mer sollys. Modellresultater viser at i framtida er det om vinteren denne oppvarmingen blir mest effektiv, fordi det da ikke er noen solinnstråling i Arktis.^{[trenger referanse]}

Sjøis som risikofaktor

Maxim Gorkij ved land i Helsingfors i 2006.

Sammenstøt med skip

Sjøisen kan gjøre betydelig skade på fartøyer ved kollisjoner og sammenstøt. Et eksempel på dette er sammenstøtet mellom cruiseskipet Maxim Gorki og drivisen vest for Svalbard 19. juni 1989.

Skadene blir fort store når fartøyene beveger seg. Kollisjonslasten er et produkt av massen på fartøyet og hastigheten til fartøyet kvadrert. Lasten avhenger også av størrelsen og styrken på sjøisen. Dersom fartøyet blir innestengt i sjøis kan en oppleve at fartøyet enten blir skrudd ned (synker), eller skrudd opp (blir liggende på oversiden av isen). Ishavsskuta Fram ble i sin tid bygget slik.

Isbrytere er spesiallaget for å kunne operere i sjøis uten å bli skadd. Sammenlignet med vanlige skip har isbrytere forsterkede skrog og et kraftig fremdriftsmaskineri. En isbryter bruker motorkraften til å kjøre baugen opp på sjøisen, som bryter sammen under vekten av fartøyet. Skroget er konstruert for å lede isen unna, enten under eller rundt skipet. Finnmark og Svalbard patruljeres av kystvaktskipet KV «Svalbard» som er en militært bevæpnet isbryter.

Johan Castberg-feltet vil få den første skipsformede oljeplattformen (FPSO) på norsk kontinentalsokkel som er dimensjonert for å tåle kollisjoner med sjøis.

Sammenstøt med bunnfaste oljeplattformer

I henholdsvis 1969 og 1973 ble en jacketplattform og et flammetårn totalt ødelagt av sjøis i Bohaibukta.

Sammenstøt med kystnære installasjoner

Sjøis kan påføre store skader på bygninger i overgangen mellom land og hav, som på kaier, fyrtårn og broer.

Eksterne lenker

• (en) Sea ice – kategori av bilder, video eller lyd på Commons