Polarfront

Alltid beredt på polarfronten

At det finnes mange værstasjoner på land vet de fleste, men visste du at det også finnes skip som observerer atmosfæren til havs? På samme sted, hele tiden?

Værskipet Polarfront

Foto/ill.:

GFI

Hovedinnhold

Historie

I årene etter den andre verdenskrigen kom den sivile flytrafikken over Nord-Atlanteren for alvor i gang. Dette medførte behov for regelmessige værobservasjoner fra den delen av atmosfæren hvor flyene beveget seg. Et nytt og moderne observasjonssystem, radiosondene, gjorde det nå mulig å måle temperatur, fuktighet og vind fra forskjellige nivåer i atmosfæren. Flytrafikken trengte også faste navigasjons- og kommunikasjonsstasjoner. Det aller viktigste var kanskje behovet for redningsmuligheter i tilfelle flyhavari i Nord-Atlanteren. Svaret på disse behovene var værskip. Den internasjonale sivile lutftfartsorganisasjonen ICAO påtok seg derfor ansvaret for å drive et internasjonalt nett av værskipsstasjoner i Nord-Atlanteren. Dette ble opprettet i 1948 og besto av 13 værskipsstasjoner, deriblant Stasjon Mike, som Meteorologisk Institutt senere fikk ansvaret for.

De to første værskipene som bemannet stasjon Mike var Polarfront I og Polarfront II. Den norske stat var eier og reder. Skipene var ombygde engelske korvetter. Selv om de var i relativt dårlig stand da de ble levert, var de meget gode sjøbåter. Disse to skipene tjenestegjorde på stasjon Mike fram til henholdsvis 1974 og 1976. Da gikk de i opplag og ble ble senere hugget opp. En pionertid var dermed over. Det finnes fortsatt mange som hadde sitt virke ombord på disse båtene, som minnes tiden om bord med vemod.

I 1974 inngikk den norske stat avtale med rederiet Kåre Misje & Co (nå Misje Offshore Marine AS) i Bergen om leie av et nytt og moderne skip, som fikk navnet Polarfront. I mange år alternerte det nederlandske værskipet Cumulus og Polarfront om å betjene stasjon Mike. Det var imidlertid ingen effektiv utnytting av ressursene, og i 1986 overtok værskipet Polarfront betjeningen av stasjonen alene.

Den sivile luftfartens behov for værskip avtok gradvis, mens det internasjonale meteorologiske samfunnet fortsatt hadde behov for observasjoner fra havområdene. I 1974 overtok derfor World Meteorological Organization (WMO), som er en av FNs spesialorganisasjoner, ansvaret for de fire gjenværende stasjonene. Den internasjonale værskipsavtalen ble avviklet i 1990. Kun Storbritannia og Norge fortsatte driften av hver sin værskipsstasjon, henholdsvis Lima vest for Skottland og Mike. Stasjon Lima ble nedlagt midt i 1990-årene. Fra 1998 er det derfor bare stasjon Mike igjen.

Direkte overvåkning av klimasituasjonen i Norskehavet

Klimaforskningens flaggskip

Slutt for det siste værskipet

Siste reis for værskipet

Oseanografi

Det oseanografiske observasjonsprogrammet

En liten gruppe entusiastiske forskere ved Geofysisk institutt på Universitetet i Bergen var forutseende nok til å få satt i gang et oseanografisk måleprogram på stasjon Mike fra starten av i 1948. Dette er blitt utført kontinuerlig fram til i dag. Mannskapet heiser ned vannhentere for måling av temperatur, saltholdighet og oksygen i 18 standarddyp ned til bunnen (2200 meter). Fram til i dag er det tatt mer enn 10 000 hydrografiske stasjoner. Det er registrert over 200 000 temperaturmålinger og omlag 100 000 saltmålinger, samt målinger av oksygen og næringssalter. Måleserien fra stasjon Mike er den lengste tidsserien som eksisterer fra dyphavene. Disse målingene blir brukt innenfor fiskeri og klimaforskning av mange norske og utenlandske forskere.

Mikes posisjon i Norskehavet er strategisk for å observere variasjoner i det varme Atlanterhavsvannet, i mellomvannet og det kalde dypvannet. Det varme Atlanterhavsvannet som renner nordover langs vår kyst er ikke bare avgjørende for vårt milde klima, men kanskje enda viktigere for våre rike fiskerier. Mellom 400-800 meter finner vi det vannet som blir kalt mellomvannet. På dyp større enn 1000 meter finner vi vannet som blir kalt dypvannet. Mellomvannet og dypvannet renner over terskelen mellom Skottland og Grønland og er med på å drive den store globale sirkulasjonen i verdenshavene.

Målingene i det varme vannet fra Atlanteren viser at det er store svingninger i temperaturen fra år til år og på lengre tidsskala. Disse svingningene i temperaturen i de øverste 500 meterne er viktige for beiteforholdene for bl.a. sild og laks. Nyere forskning har vist at disse svingningene i stor grad kan forklares med endringer i lufttrykk og dermed i styrken på vestavinden. Den lange trenden viser at temperaturen er lavere nå enn i 1960, men svingningene er store. Temperaturen på 400 meters dyp var nede i sitt absolutte minimum i 1995 for hele måleperioden. Fiskeribiologene mener at den lave temperaturen kan være en av forklaringene på det dårlige laksefisket de siste årene, og at den stigende temperaturen som nå observeres trolig kan gi bedre laksefiske om noen år.

De nordiske havene er en viktig kilde for dypvannet i verdenshavene, men på slutten av 1970-tallet stoppet dannelsen av bunnvann i Grønlandshavet opp. Dette har ført til endringer i dypvannet i Norskehavet. På 2000 meters dyp på værskipsstasjonen stiger temperaturen, og utvekslingen av dypvann mellom Grønlandshavet og Norskehavet er kraftig redusert. Dersom ikke disse forholdene endrer seg, kan dette få dramatiske følger ikke bare for de nordiske havene, men også for dyphavssirkulasjonen i verdenshavene.

Havforskningsinstituttet er en flittig bruker av værskipet for sine biologiske og kjemiske oseanografiske program. En samling av biologisk materiale fra 1990 fra værskipet er et verdifullt materiale for å studere variasjon i planteplankton og blomstringer. Målingene blir tatt en gang i uken av temperatur, saltholdighet, næringssalter, planteplankton, artssammensetninger og klorofyll. Resultatet av disse målingene forteller om de biologiske langtidsforandringene i Norskehavet. Dette sammenholdes med forskningsresultater om forandringer i havklimaet.

I tillegg gjennomfører Havforskningsinstituttet prosjekter for å se på korttidsforandringen i biologien i havet. Værskipet brukes som base i et tidsbegrenset europeisk forskningsprosjekt for å studere årssyklusen for et dyreplankton som kalles Calanus finmarchicus. Dette planktonet er hovednæring for mange av våre viktigste fiskeslag. I de mest hektiske prosjektfasene samler mannskapet inn prøver hver dag. Havforskningsinstituttet brukte dessuten værskipet i 1997 i et detaljert innsamlingsprogram av dyreplankton for å studere vintervandringene og oppveksten av planteplankton og oppblomstringsperioder.

Meteorologi

Det meteorologiske observasjonsprogrammet

De viktigste observasjonene fra værskipet er radiosonderingene, som er vertikale målinger fra atmosfæren. Fire ganger i døgnet sender mannskapet opp en ballong fylt med hydrogen, som stiger opp til en høyde på omlag 30 km, dvs nesten til toppen av atmosfæren, før den sprekker. Til ballongen er det festet instrumenter som måler temperatur og fuktighet i forskjellige nivåer på sin vei oppover. Vindretning og styrke beregnes ved hjelp av navigasjonssystemet LORAN C. Målingene sendes ned til skipet av en radiosender.

Hver time døgnet rundt tar mannskapet observasjoner fra "bakkenivå", såkalte SYNOPs. Det er målinger av vindretning og vindstyrke, sikt, vær, skyer, lufttrykk og endring av lufttrykket, lufttemperatur, sjøtemperatur, fuktighet, nedbørmengde og bølger.

Alle observasjonene blir sendt via satellitt til en bakkestasjon i Tyskland. Deretter sendes de på nytt via satellitt til DNMI på Blindern, for deretter å bli sendt til de andre meteorologiske instituttene rundt omkring i verden. Dette tar noen få minutter. Observasjonene mates så inn i kraftige datamaskiner sammen med tusenvis av andre observasjoner fra nøyaktig samme tidspunkt.

Mikes rolle for værvarslingstjenesten

Nesten opp til våre dager har verdien av observasjonstjenesten på Mike vært uomtvistelig, ensomt som den ligger til i stormenes hovedfartsåre mot Skandinavia. Uten observasjonene fra Mike var det opp til meteorologenes ekspertise og fantasi å plassere "bulkene" i "tykkelsesfeltet" høyere oppe i atmosfæren, eller frontene ved havoverflaten. Mike ga bud om stormenes intensitet, fart og retning, om de var i forsterking eller i minking, om intense nordavindsutbrudd og om lumske dønninger på vei mot Norskekysten.

Men spekulasjonene måtte jo komme, før eller siden, om Mike betalte tilbake for hva den kostet. Hva om vi satte ut en bøye for de meteorologiske målingene og hva om vi erstattet radiosonden med hyppigere oppstigninger fra Jan Mayen? Ville de numeriske modellene fungere like bra? Kanskje ville vi beholde en brukbar treffprosent for varslingsmodellen og varslene, i middel. Og kanskje kunne meteorologen i mange tilfeller si at "en storm er på vei gjennom Norskehavet". Men tidsangivelsene ville trolig bli mindre nøyaktige.

Kaldluft som strømmer fra Grønlandsisen og ut over Norskehavet gjør dette til fødested for intense mesoskalasystemer. Disse intense værsystemene utvikler seg raskt mens de raser inn mot kysten. I dette området er det omtrent ingen andre observasjonsstasjoner. Det er i slike situasjoner at radiosonderingene fra stasjon Mike gjør det mulig å oppdage kraftige værsystemer før de når inn til offshore-områdene og kysten. Det er også disse værsituasjonene som kan være en trussel mot de lave kystområdene langs Nordsjøen. Av den grunn bidrar de meteorologiske instituttene i Tyskland og Nederland til driften av værskipet.

Observasjonene fra Mike hjelper meteorologen til å beskrive stormens "ansikt", dens oppbyggingsfase og etterspill. Norskekysten er en ualminnelig utsatt fartsåre, både for norske og utenlandske fartøyer. Sikker navigasjon er høyprioritert både av skipsfartsmyndigheter og kystforvaltningen. Utbyggingen av oljevirksomheten på sokkelen utenfor Midt-Norge setter nye krav til varslingsnøyaktighet, og forsterker behovet for fortsatte målinger fra værskip.

Mikes rolle for kartleggingen av klimaet

Mens varslingsmeteorologen er mest opptatt av de endringer som skjer med været i løpet av noen få timer, er klimatologene opptatt av å kartlegge de naturlige variasjonsområdene av hvert enkelt værparameter over en lengre tidsskala. Slik kan man påvise systematiske endringer i klimaet over tid. Det som er avgjørende for tolkningen av dataene, er at dataseriene er homogene. Det vil si at observasjonene er tatt under samme forhold og med samme type utstyr.

Det er mange forhold som kan føre til homogenitetsbrudd i måleserier. På landstasjoner er flytting av stasjoner, endring av miljøet i nærheten av instrumentene og skifte av instrumenter åpenbare årsaker til slike brudd. Trær og annen vegetasjon som vokser opp eller blir fjernet, endringer i bebyggelsen i nærheten av stasjonen o.l. kan innvirke på målingene, men det er vanskelig å kvantifisere.

På Mike er det ingen trær, bebyggelse eller endret topografi som forstyrrer målingene. Måleseriene fra Mike kan derfor gi et uforstyrret signal om klima og klimaendringer. Men selv på Mike må man ta i betraktning at det har vært fire forskjellige skip, med forskjellige sensorer og sensoreksponeringer, som opp gjennom tidene har utført målingene. Målemetodikk kan også endres i tidens løp. For eksempel ble sjøens overflatetemperatur målt i pøs tidligere, mens den nå måles i kjølvannsinntak. Det er derfor mange forhold en klimatolog må ta hensyn til. Å sikre homogenitet i lange dataserier er ingen enkel oppgave.

Alle registreringer fra stasjon Mike er bearbeidet og betryggende lagret i DNMIs klimadatabase. Dette er et meget verdifullt datamateriale. Bak tallene befinner det seg en historie med mer eller mindre dramatiske værepisoder. Noen få slike episoder kan være verdt å trekke fram:

Det laveste lufttrykket som er målt på stasjon Mike er 937.1 hectopascal (hPa) (tilsvarer millibar) den 15. februar 1989, da lavtrykkene sto i kø i Norskehavet. Denne dagen gikk viseren på barografen ut til rammen på registreringspapiret slik at instrumentet ikke var i stand til å måle den laveste verdien. Vi antar at trykket har vært helt nede i 935.5 hPa. Dette er det laveste lufttrykk som er målt i DNMIs stasjonsnett. På landstasjonene er tilsvarende laveste verdi 939,7 hPa fra Bergen den 27. januar 1884. Det høyeste lufttrykk i måleserien er 1050.3 hPa fra 1962. Det internasjonale "normaltrykket" er 1013.2 hPa. På grunn av alle lavtrykkene som passerer stasjon Mike, er imidlertid middelverdien for lufttrykket her 1007.6 hPa for normalperioden 1961-1990.

Den største vindhastigheten på stasjon Mike er 37 m/s målt kl 12 de 3. november 1959. Registreringene viser store variasjoner fra år til år, med året 1959 som det mest vindfulle. 1975 og 1993 utmerker seg også i så måte.

Observasjon av bølgehøyde, bølgeperiode og dønning har fra starten inngått i observasjonsprogrammet på stasjon Mike. Inntil 1976 ble bølgehøyden bestemt visuelt av en observatør. Det sier seg selv at det er vanskelig å måle bølgehøyden ved øyemål. Det er derfor en rekke usikkerhetsfaktorer ved de tidligste målingene, mens erfaring førte etterhvert til mer pålitelige bølgeobservasjoner.

I 1976 ble det installert bølgemåler ombord i Polarfront, slik at bølgehøydene etter dette tidspunkt er målt instrumentelt. Fra måleserien etter 1976 er høyeste verdi for signifikant bølgehøyde 15 m fra kl 06 den 4. januar 1993. Signifikant bølgehøyde er middelet av den høyeste tredjedelen av alle enkeltbølgene i en måleserie (en bølgemåling foretas vanligvis som en kontinuerlig registrering på i underkant av 20 min.), mens den maksimale bølgehøyden er den høyeste enkeltbølgen i måleserien. Begge deler angis som høyden fra bølgedal til bølgetopp.

Januar 1993 var for øvrig en spesiell måned der signifikant bølgehøyde under 5 m inntraff rent unntaksvis. En landkrabbe kan vanskelig forestille seg hvordan livet artet seg om bord på dette toktet. Mannskapet måtte spenne seg fast i køyen for om mulig få seg litt hvile. Observasjonene fra stasjon Mike ble allikevel sendt hver time, ikke en eneste observasjon mangler fra dette toktet.

Luftforurensning

I 1981 startet værskipet med innsamling av luftprøver for USAs meteorologiske institutts (NOAAs) klimalaboratorium. Stasjon Mike inngår i et globalt nett av nøye utvalgte steder som ligger lengst mulig unna forurensingskilder. To ganger i uken fylles to spesialflasker med luft, som etter hvert tokt sendes til laboratoriet i USA for analyse av karbondioksid, metan og karbonmonoksid. Analysene fra stasjon Mike og de øvrige stasjonene verden over gir et godt bilde av økningen og fordelingen av disse gassene i atmosfæren. Dette er et viktig bidrag til forståelsen av atmosfærens helsemessige tilstand.

(fig. 1 NOAAs globale stasjonsnett for innsamling av luftprøver. Gjengitt med tillatelse fra NOAAs Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory)

Analysene fra stasjon Mike viser at innholdet av karbondioksid i luften øker fra år til år, noe som hovedsakelig skyldes fossilt brennstoff. Analysene viser også store sesongmessige variasjoner, som skyldes fotosyntesen og plantenes opptak av karbondioksid. Analyser av utviklingen på alle stasjonene bidrar til å kartlegge mulig endringer i klimaet.

(fig. 2 Karbondioksid: den røde kurven viser sesongmessige variasjoner, den sorte kurven viser den årlige utviklingen)(gjengitt med tillatelse fra NOAAs Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory)

Metaninnholdet på stasjon Mike viser også en økning, men denne økningen er ikke så regelmessig som for karbondioksid. De siste analysene viser i følge NOAA at økningen i metaninnholdet i atmosfæren ikke lenger er så stor som tidligere. Dette er viktig, ettersom metan er den nest viktigste drivhusgassen. Analysene av karbonmonoksid fra stasjon Mike viser en svakt synkende trend, noe som i følge NOAA kan skyldes reduksjon i utslippene fra biler.

Det er viktig at innsamlingen av luftprøver foregår etter strenge prosedyrer, slik at prøvene ikke "forurenses" fra andre kilder, som for eksempel røyk fra skorsteinen. Målingene fra værskipet er i følge NOAA av meget god kvalitet, og mannskapet for ros for dette.

Daglig drift

Driften av værskipet er effektivisert så mye som mulig. Stasjonen er betjent omlag 330 døgn i året. De færreste skip har så høy utnyttelsesgrad målt i antall seilingsdøgn som værskipet Polarfront. De resterende døgnene går med til ut og innseilinger til Kristiansund for skifte av mannskap og proviantering og et kort årlig opphold i dokk. Hvert tokt varer ca 28 døgn, og oppholdet i havn mellom hvert tokt varer bare noen få timer. Bemanningen er blitt gradvis redusert. I 1948 var bemanningen 48 personer på hver båt, inkludert flere observatører fra DNMI. I dag har værskipet en bemanning på 8 personer på hvert tokt. Disse utfører alle de nødvendige funksjonene som må utføres på et skip. Mannskapet har også fått opplæring til å utføre det meteorologiske observasjonsarbeidet. Utnyttingsgraden av personell og antall døgn på stasjonen er høy. Dette er nødvendig for å holde kostnadene nede.

Hvordan er det å være mannskap ombord på et værskip?

Vanlige skip forflytter seg normalt fra et sted til et annet, de er alltid underveis. Værskipet holder seg i ro innenfor et begrenset område på noen få nautiske mil. En og annen tråler passerer en sjelden gang. I sommerhalvåret kommer det en del fugler på besøk, og mannskapet ser ofte hval i nærheten av skipet. Ellers er det ikke så mye å hvile øyet på, bortsett fra havet, horisonten og værelementene. Med andre ord en ensom arbeidsplass.

Mannskapet har nok av oppgaver å fylle arbeidsdagen med, først og fremst alle gjøremålene som har med driften av båten og alle observasjonsprogrammene. I tillegg utfører de vedlikehold både innvendig og utvendig. Resultatet er en meget velholdt båt, som igjen betyr mye for trivselen ombord. Mannskapet har selvsagt sin tilmålte fritid, og hva kan de da ta seg til? En moderne båt som Polarfront har et velutstyrt trimrom, så det er ingen unnskyldning for ikke å holde seg i form. De kan fiske og drive med andre fritidssysler. Før OL på Lillehammer fikk båten utstyr for satellittoverført TV, noe som selvsagt var svært så populært.

Men livet ombord kan være strabasiøst nok en stormfull vinterdag. Når andre skip langs kysten søker inn til havn på grunn av været, ligger Polarfront fortsatt der ute for å passe på værutviklingen.

Det som gjør værskipsstasjonen spesiell, er menneskene som i løpet av disse 50 årene har bemannet stasjonen. Det er deres innsats, i storm som i stille, som gjør observasjonene fra værskipet verdifulle. Det er den menneskelige innsikt og vurderingsevne i kombinasjon med moderne teknologi som i dag representerer værskipets unike rolle.