Ikke bare istiden som er årsak til landheving

De fleste tenker på Norge som et geologisk stabilt område. Ser vi bort fra noen fjell- og jordskred oppfatter vi Norges grunnfjell som fast og i ro, men også i Norge er det geofysiske effekter som påvirker jordskorpen. De viktigste er landheving og platetektonikk, men Norge er faktisk et tektonisk ganske aktivt område med relativt mange jordskjelv. Vi ser også lokale effekter fra isbreer og vannreservoarer. Kartverket har sammen med forskere i Sverige, Danmark og Canada publisert en fagfellevurdert artikkel “GNSS velocity field for geophysical applications in Fennoscandia” om nettopp jordskorpebevegelser i Skandinavia og Nord-Europa. Artikkelen tar for seg både det vi måler og de geofysiske fenomener som ligger bak.

Presis referanseramme viktig for jordobservasjon

Resultatene i studien er ment som et utgangspunkt for videre forskning på geofysiske prosesser i Norden. I tillegg er resultatene også grunnlaget for Kartverkets og de nordiske landenes offisielle landhevingsmodell (Vestøl et al. 2019) og modell for platedrift og deformasjoner innen platen (Häkli et al. 2019). Nøyaktig kunnskap om landheving, platedrift og deformasjoner er en forutsetning for at Kartverket skal oppfylle sitt mandat om en presis referanseramme for Norge. En langtids stabil og presis referanseramme er et internasjonalt ansvar som Norge bidrar til. En slik referanseramme er en forutsetning for presis oppmåling, for å forstå jordens dynamikk og kunne si noe om konsekvensen av klimaendringer.  

Platedrift og konsekvenser 

Jorden består av tektoniske plater, og disse beveger seg i forhold til hverandre. Vi lever på den eurasiske platen som beveger seg bort fra den nord-amerikanske med ca. 2 cm i året, samtidig presser den afrikanske platen seg nordover og under den eurasiske. Island med sine vulkaner er et tydelig eksempel på effekten av plater som glir fra hverandre, og jordskjelv i Italia er et vitnesbyrd på plater som møtes. Men platebevegelser fører til forkastninger og deformasjoner over hele Europa, Norge inkludert.  

Istid og landheving 

Det antagelig mest kjente geofysiske fenomenet i Scandinavia og Finland er landheving. Fram til for ca. 10 000 år siden var området dekket av is. For ca. 20 000 år siden var isen tykkest. Da var den 3000 meter på det tykkeste og 2000 meter i Oslo-området. Da isen forsvant begynte landet å stige. Stigningen var raskest i begynnelsen, men fortsatt kan landhevingen være så stor som 1 cm per år i Bottenviken. I Norge varierer den fra ca. 7 mm per år i noen østlige områder til nesten null på sørvest landet. Kunnskap om dette er viktig for å forutsi hvordan globale havnivåendringer påvirker norske kystkommuner. For eksempel er Bergen mer utsatt for havnivåendringer enn Oslo der landhevingen er vesentlig større.    

Moderne målinger 

De store linjene beskrevet over har vært kjent lenge, men med stadig mer nøyaktige målinger er vi i stand til å både øke vår kunnskap om geofysiske prosesser og gi kunnskap som er viktig for samfunnsplanleggingen. Kartverkets GNSS-nettverk er både tettere og har vært i drift vesentlig lenger enn ved forrige tilsvarende studie.  I tillegg er analysemetodene blitt bedre. Til sammen gir dette helt nye muligheter til å avdekke geofysiske forhold.  

Hvis vi sammenligner våre beste modeller for landheving eller platetektonikk med det vi faktisk måler, ser vi at enkelte områder skiller seg ut. Det forteller oss at det er andre prosesser som foregår. I Norge skiller blant annet Ranafjord-området seg ut. Der finner vi både større endringer i landhevingen og en øst-vest spredning av jordskorpen (Olesen et al. 2013 og Kierulf 2017). Med bedre målinger er det stadig nye områder der vi kan påvise tektonisk aktivitet. 

Landheving på 200 meter 

Totalt har landhevingen i Norge vært på godt over 200 meter. Spenninger som oppstår på grunn av dette har ført til flere store jordskjelv. En av de større skjedde i Masi i Finnmark, og var på omtrent 7 på Richters skala. Man har lenge antatt at dette skjedde relativt tett på siste istid da landhevingen var størst. Med bedre metoder for datering viser det seg at dette kan ha skjedd så sent som for 600 år siden. Dette setter spørsmålstegn ved vår forståelse, og tyder på at dette ikke nødvendigvis er et resultat av landheving på grunn av istiden. Kan et tilsvarende jordskjelv skje i dag? Det ville kunne få konsekvenser for for eksempel vannreservoarer. Nord-Norge peker seg ut som et interessant område for fortetting av GNSS-infrastrukturen.  

Mindre landheving som skyldes istid 

I tidligere landhevingsstudier er jordens elastiske respons på pågående endringer i jordens massefordeling ikke tatt hensyn til. Forflytting av masser, for eksempel is, hav, grunnvann og atmosfære, forårsaker såkalt "elastic mass loading". I områder der masser forsvinner får vi landheving, og en tilsvarende innsynking i områdene der massene øker. Denne effekten har vært på nesten en millimeter per år siden år 2000, og er økende. Det er særlig effekten av en økende issmelting i Arktis som resulterer i en økende elastisk landheving i våre områder. Resultatet er at landhevingen som skyldes istiden er noe mindre enn vi tidligere har trodd. 

Kartverkets geodetisk infrastruktur  

Bak denne analysen ligger data fra mer enn 200 permanente stasjoner i Norge, og en rekke stasjoner i de andre nordiske land og Nord-Europa. Noen av stasjonene har vært i drift i snart 30 år. Denne unike infrastrukturen er grunnlag for referanserammer og jordobservasjon. Den er også grunnlag for Kartverkets høypresise posisjonstjeneste CPOS. Sammen med Kartverkets vannstandsmålere, altimetri- satellitter og klimamodellering har vi mulighet til å si noe om hvordan økt havnivå som følge av klimaendringer påvirker norske kystkommuner. Spesielt er GNSS-stasjoner som er samlokalisert med vannstandsmålere viktig. Ved å kombinere GNSS med gravimetriske målinger kan vi avdekke jordens indre, men også beregne geoiden som et praktisk verktøy får å måle høyder.  

En forutsetning for en langtids stabil referanseramme er det internasjonale samarbeidet innen International Earth Rotation and Reference System Service (IERS) og FN-initiativet Global Geodetic Reference Frame (GGRF). Arbeidet med GGRF ledes av FNs underkomite for geodesi. Her er Kartverket aktive gjennom deltakelse og dataleveranser fra blant annet det geodetiske jordobservatoriet i Ny-Ålesund.