Matematiken som kan förutsäga framtida havsnivåhöjningar
Går det att beräkna hur inlandsisar på Grönland och Antarktis smälter och hur det påverkar den globala havsnivåhöjningen? Josefin Ahlkrona utvecklar avancerade numeriska metoder för att förstå hur isar smälter och för att få fram snabbare och mer exakta prognoser för att beräkna framtida havsnivåhöjningar.
– Dagens inlandsismodeller är antingen för långsamma eller saknar tillräcklig detaljnivå. Vi vill hitta en balans där vi kan simulera isens förändringar med hög precision utan att det tar år att räkna ut.
Josefin Ahlkrona är universitetslektor i beräkningsteknik med inriktning mot klimatvetenskap vid Matematiska institutionen. Hon har ett tydligt mål: att skapa bättre, snabbare och mer exakta beräkningsmodeller för hur isar smälter.
En av klimatförändringarnas konsekvenser är att inlandsisarna på Grönland och Antarktis smälter, något som också påskyndar den globala uppvärmningen ytterligare eftersom is reflekterar bort solljus medan mörkare hav absorberar värmen. Aldrig tidigare i mätningarnas historia har istäcket på haven globalt varit så litet som det var i februari 2025, enligt EU:s klimattjänst Copernicus. Stigande havsnivåer kan få katastrofala konsekvenser för kustnära samhällen och ekosystem. Men med dagens inlandsismodeller är det svårt att exakt förutsäga hur snabbt och hur mycket havsnivån kommer att stiga.
Snabbare metod
Josefin Ahlkrona och hennes forskarteam arbetar bland annat med en ny beräkningsmetod som gör det möjligt att ta betydligt större tidskliv framåt i simuleringarna.
– Tidigare kunde vi bara beräkna isens förändring i mycket små steg framåt i tiden, annars kraschade modellerna. Nu kan vi göra tidskliv som är upp till femhundra gånger större, förklarar hon.
Det betyder att forskare kan simulera förändringar i istäcken över flera decennier mycket snabbare än tidigare. Metoden har redan implementerats i en av världens största ismodeller och kan bli ett viktigt verktyg för framtida klimatforskare.
– Metoden för att förlänga tidsstegen fungerar överraskande bra. Jag blev väldigt förvånad och fällde till och med en liten tår när min doktorand André Löfgren ringde och berättade hur bra hans experiment fungerade, säger Josefin Ahlkrona.
Isens kritiska område – en beräkningsutmaning
En av de största utmaningarna med ismodelleringar är att förstå hur isen beter sig i övergången mellan land och hav.
– Inlandsisar kan liknas vid enorma kortlekar med lager på lager av iskristaller. Innerst rör sig lagren mot varandra, medan isen längst ut mot havet sträcks, tunnas ut och till slut smälter. Det svåraste är att beräkna området däremellan, där flera olika krafter påverkar dynamiken i isen, berättar Josefin Ahlkrona.
Genom att använda den så kallade ”finita elementmetoden”, en teknik som gör det möjligt att räkna på komplexa geometrier, försöker Josefin Ahlkrona och hennes team förbättra modellerna så att de kan beskriva isens rörelser mer exakt.
Från teknisk fysik till glaciologiska ekvationer
Josefin Ahlkrona har länge varit intresserad av klimatfrågor, men det var under sitt examensarbete i teknisk fysik som hon först kom i kontakt med glaciologin. Genom sin handledare, Nina Kirchner, professor i glaciologi vid Institutionen för naturgeografi, fick hon möjlighet att fördjupa sig i ämnet.
– Jag arbetade med ett komplext och svårlöst problem, vilket sporrade mig att fortsätta. Jag ville förstå varför och lösa problemet, berättar hon.
Den matematiska problemlösningen är mysig. Det är lite som att lösa sudoku, fast mycket mer komplext.
Efter examen fortsatte hon med doktorandstudier och en postdok, med fokus på teoretiska aspekter av glaciologiska beräkningar. Även om Josefin i dag spenderar mycket av sin tid med ekvationer och simuleringar är målet att hennes forskning ska komma till praktisk nytta.
– Jag hoppas att mina metoder kommer att användas och göra stor skillnad för andra forskare för att till exempel förutse framtida havsnivåhöjningar, säger hon.
Ta del av fler nyheter från Stockholms universitet
Vill du läsa mer om aktuell forskning vid Stockholms universitet? Här hittar du våra forskningsnyheter
Du kan även prenumerera på universitetets nyhetsbrev. Läs tidigare nummer och prenumerera
Senast uppdaterad: 14 mars 2025
Sidansvarig: Kommunikationsavdelningen