Slik måler vi havnivået

Vannstandsmålere, eller tidevannsmålere, har i flere hundre år blitt brukt for å utarbeide tidevannstabeller for havner. En vannstandsmåler er i sin enkleste form en nivåvakt (flottør) som måler høyden til havoverflaten i forhold til en målestav tilknyttet et fastmerke på land. I dag finnes det også mer sofistikerte vannstandsmålere, men måleprinsippet er det samme.

Prognoser for havnivå

Vannstandsmålerne brukes også til å studere havnivåendringer over tid. Fremtidig havnivå kan da beregnes ut fra en tidsserie av tidligere observasjoner. Men tidsserien bør ha en hvis lengde, slik at ikke fenomener av kort varighet skal forstyrre beregningene. Man kan også finne en global rate for havnivåendring ved å beregne gjennomsnittet for en samling vannstandsmålere spredt over jordkloden.

Målerne beveger seg

Et problem med vannstandsmåleren er at den kan bevege seg i tidas løp. Spesielt aktuelt er dette i Fennoskandia og i nordlige deler av Nord-Amerika. Her kan landheving føre til at jordskorpa hever seg med opptil én centimeter per år. Det er imidlertid mulig å korrigere vannstandsmålerne for denne bevegelsen dersom man vet hvor stor landhevingen er. Dette må da gjøres for hver målestasjon før en global havnivåendringsrate kan beregnes.

Ujevnt fordelt

En annen utfordring er at vannstandsmålerne er ujevnt fordelt over jordkloden, og at måleseriene har ujevn kvalitet og lengde. I Nord-Amerika og Europa er dekningen stort sett god, mens det er store mangler på den sørlige halvkule.

Videre er det vanskelig å plassere vannstandsmålere ute på det åpne havet. Det er derfor viktig med en "riktig" vekting av de enkelte resultatene.

Værfenomen

Et tredje problematisk aspekt ved vannstandsmålinger er at havet er utsatt for værfenomener som kan variere både i omfang og i tid. Et slikt fenomen er El Niño/La Niña, som påvirker store områder i Stillehavet over lengre perioder, men med flere års mellomrom.

Det kan derfor være vanskelig å skille mellom hva som er en reell langtidsendring i havnivået og hva som bare er et kortere, periodisk fenomen.

Satellittaltimetri på åpent hav

Satellittaltimetri er vår fremste måleteknikk for å overvåke havnivået. Satellitter sender radarpulser mot jorda som havoverflata reflekterer tilbake. Ved å måle tiden radarpulsene bruker på rundturen, kan avstanden ned til havoverflata beregnes. Dersom den nøyaktige høyden til satellitten er kjent, kan høyden til havoverflaten også bestemmes.

Slike målinger har pågått siden 1970-tallet, men det var først på 90-tallet at denne teknikken ble god nok til at den kunne benyttes til å overvåke havnivåendringer. Satellittenes store styrke er at de har god arealdekning og i motsetning til vannstandsmålerne kan observere havnivået ute på åpent hav.

Nasa-satellitten Topex/Poseidon og dens etterfølgere, Jason-1, Jason-2 og Jason-3, har de siste 25 årene sørget for en kontinuerlig måling av havnivået ute på åpent hav. Svakheten med satellittaltimetri er at det ikke finnes målinger lengre tilbake i tid enn dette.

Differanse mellom metodene

I dag viser vannstandsmålerne at havnivået i gjennomsnitt har økt med 1,7+- 0,2 mm per år i løpet av perioden 1901-2010, mens satellittmålinger viser at havnivået har økt med 3,4+-0,6 mm per år i perioden 1993-2017.

Måling av landheving

Det er ikke bare havnivået som endrer seg – fastlandet er også i bevegelse. For å kunne beregne det faktiske havnivået må man også ta med landheving i regnestykket. Måling av landheving gjøres ved hjelp av signaler fra GNSS-satellitter. Signalene bestemmer posisjonen til GNSS-mottakeren med høy presisjon. Ved å følge med på hvordan denne posisjonen endrer seg fra dag til dag og fra år til år, kan man måle landhevingen svært nøyaktig.

I dag finnes det både globale og nasjonale GNSS-nettverk som bestemmer landhevingen. Kartverket drifter ca. 200 permanente GNSS-stasjoner i Norge.

Geofysiske modeller

Man kan også finne landhevingen ved å bruke geofysiske modeller. Ved hjelp av en jordmodell og en modell for hvordan isen trakk seg tilbake mot slutten av siste istid, kan man beregne hvor stor landhevingen er.

Men det er knyttet stor usikkerhet både til ishistorien og jordens oppbygning, og vi er derfor nødt til å teste slike modeller mot den målte landhevingen (med GNSS) eller observasjoner av tidligere tiders havnivå, for eksempel gamle strandlinjer.

Før man fikk GNSS-satellitter og kan måle landheving i en geodetisk referanseramme, brukte man gjerne vannstandsmålere for å bestemme landhevingen. Siden havnivået også er i endring, blir landheving målt med havet som referanse 1-2 mm per år mindre enn den målt med GNSS.