Datainnsamling med livet som innsats

Willem van der Bilt husker godt den stille septemberdagen nord på Island i 2018.

Ute på det lille vannet Ástjörn sto han og en kollega på en flåte bygget av en metallplattform lagt over en gummibåt. En tredje kollega var sendt i land, mens de to forskerne fra Bjerknessenteret for klimaforskning og Institutt for geovitenskap ved Universitetet i Bergen strevde med å avslutte dagens jobb.

Under dem var et plastrør presset fem meter ned i bunnsedimentene, dypt nok til å skjære gjennom fem tusen års avsetninger av leire og sand.

Dypt nok til å sitte fast.

Det var arbeid de hadde gjort mange ganger før. Sedimentprøver fra bunnen av hav og innsjøer er en av fortidsklimaforskernes viktigste datakilder.

Lag over lag legger slam og råtne planter seg på bunnen, det eldste nederst og det yngste øverst, som et arkiv over alt vannet har rommet gjennom tusener av år. Men denne gangen var bunnforholdene uvanlige.

Røret satt fast i vulkansk aske, og metallflåten knirket og klaget.

– Vi presset mot kjernen med en biljekk, mens vi kikket mot bredden og lurte på om det ville være for langt å svømme, sier Willem van der Bilt.

Fant spor etter storflommer

Med et rykk løsnet borekjernen fra bunnen. Flåten holdt, og innsatsen deres var ikke i forgjeves.

Inne i røret fant de spor etter tre storflommer som har endret landskapet mer drastisk enn man skulle tro de hadde krefter til. De var store, men ikke så store.

Funnet ble publisert i Communications Earth & Environment i mai 2021. Willem van der Bilt og kollegene hans konkluderer med at dype kløfter og juv kan være dannet av mindre flommer enn man tidligere har trodd.

Det betyr også at strømmende vann kan gjøre mer skade enn antatt. Derfor har resultatene betydning langt utenfor et tynt befolket område nord på Island.

Vannet på utsiden av elven

Egentlig skulle de ikke til Ástjörn. Et sideprosjekt av et sideprosjekt, kaller Willem van der Bilt det.

Forskerne var på feltarbeid nord på Island i forbindelse med et annet prosjekt. De var ferdige med det de skulle gjøre da de kom over dette lille vannet på kartet.

Når de uansett kjørte rundt med flere meter lange sedimentprøverør på taket av bilen, var det ingen grunn til ikke å dra dit.

Ástjörn ligger nedenfor en av Europas mektigste fosser, Dettifoss, i elven Jökulsá á Fjöllum. Navnet betyr breelv fra fjellene. Gjennom dype kløfter leder den smeltevann fra nordsiden av Europas nest største isbre, Vatnajökull, nordover mot havet. Opp gjennom tidene har virvlende flomvann gravd ut juv som noen steder er nesten hundre meter dype.

Men Ástjörn er ikke en del av elven, og det var det som tiltrakk Willem van der Bilt. Sjøene de allerede hadde undersøkt, fôres jevnlig med smeltevann fra Vatnajökull. Ástjörn ligger på et platå ved siden av og over Jökulsá á Fjöllum, skilt fra elvesletten av en høy terskel.

– Det slo meg at hvis elven skulle flomme over, ville flomsedimenter samle seg i innsjøen, sier han.

– Først senere oppdaget vi at dette er et betydningsfullt sted for forskning på megaflommer.

Terskelen inn i Ástjörn ligger 30 meter over elvesletten. Så høyt når selv ikke de største vårflommene. Det må vulkaner, dambrudd og styrtende brevann til. En tusenårsflom krever et jökulhlaup.

Styrtflommer fra isen

Om det hadde vært mennesker på Island for 3500 år siden, ville noen kanskje lagt merke til en hvit røyk over Vatnajökull. Vanndamp steg og ble til skyer av små dråper. Noen dager eller uker senere var røyken blitt grå, og store klumper av aske la seg rundt et søkk i isflaten.

Isbreer ligger ikke stille, og under Vatnajökull gjør heller ikke grunnen det. Breen ligger på aktive vulkaner. Under vulkanutbrudd, smelter isen i varmen, og det bygger seg opp store sjøer, demmet opp av breen. Vannet stiger, og når isdemningen til slutt brister, fosser det ned gjennom elvene. Det kalles jökulhlaup, en flom som om det skulle være selve breen som styrtet utfor.  

Strømmen av vann kan vare i noen timer eller i noen dager. Det skjedde for tre og et halvt tusen år siden og flere ganger før og senere – til sammen nok til å grave ut kløften som skjærer gjennom landskapet rundt Jökulsá á Fjöllum.  

Hvis flommen er stor nok, renner vannet også inn over terskelen på nordsiden av Ástjörn.

Som sement

Tilbake på laboratoriet i Bergen åpnet Willem van der Bilt sedimentkjernen og delte den på langs. Tre grå lag markerte seg tydelig mellom silt, sand og planterester.

– Det minnet om sement, sier han. – Vi kunne med en gang se at det var flomsedimenter.

Flomsedimentene er finkornet pussestøv fra det vulkanske fjellet under Vatnajökull. Resultatene viste at de havnet i Ástjörn under flommer for omtrent 1350 år siden, 1500 år siden og 3500 år siden.

Ofte bruker fortidsforskerene karbon når de skal datere gammelt materiale. På Island er det vanskelig. Vulkanene spyr ut CO₂, og fordi omgivelsene tar opp karbon fra denne gassen, forstyrres tidsregningen. Men vulkanutbrudd kan i seg selv brukes som klokke.

I sedimentene i Ástjörn fantes det ørsmå glasspartikler som kunne spores til konkrete, dokumenterte vulkanutbrudd på Island. At elven hadde flommet over disse tre gangene, var allerede kjent, men vulkanpartiklene gjorde det mulig å angi tidspunktene mer nøyaktig enn før.

Tretti ganger Glomma

Fordi de fant sedimenter fra disse storflommene akkurat der de fant dem – i avsondrede Ástjörn – kunne de også beregne hvor mye flomvann som hadde styrtet nedover og gravd ut kløften rundt Jökulsá á Fjöllum. Det var langt mindre enn tidligere antatt.

Photo:

Privat

Selv om Ástjörn og området rundt var nytt for Willem van der Bilt, oppdaget han raskt at flommene og kløftene i Jökulsá á Fjöllum har vært gjenstand for mye forskning. Det fantes hydrologiske simuleringer av flomnivåer i elven, og man visste hvor gamle ulike partier av de dype kløftene var. Under de mest ekstreme flommene er elveløpet blitt gravd ut så mye at Dettifoss har rykket langt oppover i elven. Slike endringer er det mulig å datere.

Flomsimuleringer de fikk tilgang til, viste at vann vil renne inn i Ástjörn når vannføringen i elven når 20 000 kubikkmeter per sekund, omtrent som i Mississippi eller Brahmaputra og tretti ganger så mye som i Glomma.

Det var slike flommer de hadde funnet rester av – flommer store nok til at vannet strømmer over terskelen på nordsiden av innsjøen. Hvis vannføringen når 130 000 kubikkmeter per sekund, kan vannet også strømme inn i Ástjörn fra sørsiden. En stor foss vil spyle bort det meste av sedimentene som er der fra før. Tegn til at dette har skjedd, fant de ikke i de fem tusen årene borekjernen dekket.

Dermed kunne Willem van der Bilt og kollegene slå fast at de tre flommene, i sine mest voldsomme sekunder, har spylt mellom 20 000 og 130 000 kubikkmeter vann ned gjennom kløftene i Jökulsá á Fjöllum.

Det er under en tredel av det man har trodd måtte til for å grave ut disse kløftene. Vannet har opplagt skurt mer effektivt.

Slipepapir i vannet

­Når innsjøene under Vatnajökull bryter gjennom isdemningen, flommer ikke bare vann, men også mengder av sand og leire nedover i elveløpet.

– Elven blir som sandpapir, forklarer Willem van der Bilt.

Derfor kan flomvannet slipe bort mer stein enn om det bare hadde vært rent vann.

Hva slags stein vannet strømmer over, spiller også en rolle. Rundt Jökulsá á Fjöllum har lava størknet og dannet søyler av basalt. Når store mengder vann strømmer rundt og over søylene, brekker de, velter og trekkes nedover elven med strømmen. På den måten graves store kløfter ut fortere enn hvis grunnfjellet skal slipes ned korn for korn.

Willem van der Bilts resultater bekrefter det datamodeller har vist i de senere årene. Det trengs ikke like mye vann som man tidligere trodde for å sette dype spor i landskapet. Også i mindre sesongflommer er dette observert. Men det er første gang noen har brukt fortidsdata til å dokumentere at det også gjelder for megaflommer som bare forekommer en gang hvert tusende år.

Som en annen planet

– Uten planter ville Island lignet på Mars, sier Willem van der Bilt.

Rundt Ástjörn er det dyrket mark, bjørk og selje, men under det grønne er det mye som minner om naboplaneten vår. Også på Mars vitner kløfter og juv om en fortid med megaflommer, hendelser vi må sammenligne med jordens elver for å ane omfanget av.

– Jeg skulle gjerne dratt til Mars på feltarbeid, men ser ikke for meg at det blir med det første, ler Willem van der Bilt.

Island kan nås på noen timer. Få steder i verden kan geologene komme så nært de virkelig store naturkreftene. Flommer av det omfanget de her har studert, forekommer tross alt så ofte som hvert tusende år. Mellom de mindre jökulhlaupene fra Vatnajökull går det ikke mange tiår, og i 1996 oppsto en relativt stor flom. Men skjønt det var nære på i 1725, har flomvannet i historisk tid aldri nådd Ástjörn.

Willem van der Bilts megaflommer er streker i en sedimentkjerne og tall fra en datamodell. Tørre levninger av vann som en gang rant. Å se en virkelig megaflom fra et helikopter ville være noe annet. Så om det skulle inntreffe igjen?

– Jeg ville dratt, sier han. – Ingen flomsimuleringer kan måle seg mot noe slikt. Så fremt jeg visste at folk på bakken var trygge, ville jeg virkelig gjerne fått se det fra luften. Jeg ville absolutt dratt.