Permafrost, mark som är ständigt frusen minst två år i följd, är ett hett ämne som har fått mycket uppmärksamhet i media de senaste åren, och med all rätt. Permafrost finns under 25 procent av norra halvklotets landytor. Den globala uppvärmningen, som är som starkast i Arktis där merparten av permafrosten finns, lämnar många frågetecken om vad som komma skall.
När permafrosten börjar tina, smälter islinser i marken och resulterar i sättningar och så kallad termokarst. I områden med infrastruktur, såsom städer i Sibirien och områden med pipelines, är upptining av permafrost ett stort och kostsamt problem. Tinande permafrost är även ett problem på global nivå. När permafrosten tinar, blir tidigare bundet kol i form av organiskt material tillgängligt för mikroorganismer som bryter ner det. Beroende på syreförhållandena vid nedbrytningen, frigörs sedan växthusgaserna koldioxid och metan som ytterligare förstärker växthuseffekten.
Permafrost i Sverige
Till skillnad från Sibirien, som har stora städer byggda i områden med permafrost, har Sverige väldigt lite infrastruktur i områden med permafrost. Permafrost återfinns i den svenska fjällkedjan och i de nordligaste delarna även i låglänta områden i myrar. I Sverige finner vi permafrost som är i utkanten av sitt utbredningsområde, vilket gör den extra känslig för de klimatförändringar som pågår idag.
I Abisko har permafrosten undersökts i flera decennier. Arbetet initierades 1978 av docent Jonas Åkerman, Lunds universitet. Han började mäta det aktiva lagret, vilket är det översta lagret som tinar och fryser årligen ovanpå permafrosten. Nio myrar i Torneträskområdet från Katterjokk i väst till Bergfors i öst visar alla samma trend. Det aktiva lagret har blivit betydligt tjockare, från cirka 50 ner till 90 centimeter i de västligaste myrarna. Ökningen av det aktiva lagret beror främst på ökad lufttemperatur samt en ökad vinternederbörd.
I samma myrar där vi sett de största förändringarna i aktiva lagret har även permafrosten försvunnit helt från delar av myrarna. På tio år, mellan 1996 och 2006, försvann fyra femtedelar av permafrosten helt från en myr i Katterjokk. Anledningen till att permafrosten försvunnit helt är att myren från början hade väldigt tunn permafrost. Den var endast cirka två meter, vilket har gjort den mer känslig för de uppmätta ökningarna i temperaturen och ett tjockare snötäcke om vintern.
Mäter marktemperatur. Permafrosten tinar både ovan- och underifrån. Utanför Abisko borras nya hål för att mäta marktemperaturen i permafrosten våren 2008. Foto: F. Keuper
Tinar ovan- och underifrån
Marktemperatur är en annan parameter som man kan undersöka för att se hur det står till med permafrosten. Detta har mätts på fyra myrar från 1980 till 2002. Under denna tid har temperaturerna ökat i övre delen av marken samt i nedre kanten av permafrosten. Permafrosten har alltså blivit tunnare till följd av att den tinar från båda hållen.
Ovanifrån är det främst lufttemperatur och ökade snödjup som är orsaken, men varför det tinar underifrån är vi inte helt säkra på. Troligast är det en konsekvens av friare grundvattenflöde, och att grundvattnet har blivit varmare.
Mer utsläpp av växthusgaser
I områden med tinande permafrost ökar på många håll utsläppen av växthusgaser. Tvärvetenskapliga studier är nödvändiga för att få en ökad förståelse för den förändrade koldioxidutväxlingen och de ökande metanutsläppen. Metan är en mycket stark växthusgas, vilket har bidragit till att frågan har fått stor uppmärksamhet. Det talas ofta om en latent metanbomb.
Permafrost på Grönland. Zackenbergdalen i nordöstra Grönland är ett område med kontinuerlig permafrost. Kammarna används för att mäta metanutsläpp, och viktiga upptäckter angående infrysningsutsläpp har gjorts med just dessa kamrar. Myskoxarna tittar nyfiket på i bakgrunden. Foto: Charlotte Sigsgaard
Fortfarande är dock många grundläggande vetenskapliga frågor obesvarade om vad som styr metangasens egenskaper och dynamik i områden där permafrosten tinar. I december 2008 publicerade vi i tidskriften Nature grundläggande nya rön från nordöstra Grönland angående metanutsläpp från tundran. Dessa rön handlar om hittills okända stora utsläpp av metan som sker när marken fryser på hösten.
Upptäckt av en slump
När vi undersökte naturliga utsläpp av metangas från våtmarkerna, visade det sig att det släpps ut lika mycket metan under några få veckor på senhösten, som under alla sommarmånader tillsammans. Det beror förmodligen på tryckförändringar i det översta jordlagret, när tjälen går i marken.
Vi gjorde denna upptäckt av en ren slump, när forskningsstationen höll öppet två månader längre än vanligt, på grund av det Internationella Polaråret. Då kunde vi mäta metanutsläppen ända in på senhösten, när marken började frysa. Totalt innebär utsläppen av metan under höstveckorna en ökning på ungefär 3–4 procent av de årliga metanutsläppen från våtmarker i världen.
Nu är vi i full gång med studier som ska hjälpa oss att bena ut vad som styr dessa stora infrysningsutsläpp, genom att använda oss av radarteknik för att dokumentera gasdynamiken i marken samt mäta utsläpp till atmosfären.
Vattendrag blir kanaler
En intressant aspekt är att de infrysningsutsläpp vi har dokumenterat i kontinuerliga permafrostområden (där permafrost finns under 90–100 procent av marken) på Grönland inte återfinns i norra subarktiska Sverige, där vi har diskontinuerlig permafrost (där permafrost finns under 50–90 procent av marken). Detta beror förmodligen på ett avgörande skifte av ekosystemfunktionen när permafrosten försvinner. Viktiga fysikaliska processer i marken ändrar sig markant.
Det är möjligt att de stora infrysningsutsläppen uteblir i norra Sverige, eftersom vattendragen fortfarande inte är frysta när marken fryser. Vattendragen kan då fungera som kanaler för motsvarande utsläpp som vi observerat på Grönland under infrysningen av marken.
Tinar fortare
Framtidsscenarier för Abiskoområdet förutspår fortsatt ökad lufttemperatur men även fortsatt ökad nederbörd. I de låglänta områden som fortfarande har permafrost kommer detta att leda till en accelererad uppvärmning av marken samt en ökad upptining av permafrosten. Det visar experiment som har pågått i snart fem år på en myr utanför Abisko vid Mielljokk. Där har man satt upp snöstaket för att simulera framtida klimat med ökad snömängd.
Förvånansvärt var att det bara efter tre års behandling fanns en stor skillnad i marktemperaturen i kontrollytorna jämfört med experimentytorna. Även stora skillnader i aktiva lagrets tjocklek uppmättes. Experimentet har bara ändrat en av de två viktiga klimatparametrar som påverkar permafrostens vara eller icke vara i detta område.
Om man tänker på att även lufttemperaturen förutspås att öka i framtiden är det inte troligt att vi har någon permafrost kvar i de låglänta områdena i norra Sverige 2050.
Författare
:
Margareta Johansson
är forskare vid Centrum för Geobiosfärsvetenskap, Lunds Universitet och vid Abisko Naturvetenskapliga Station
Torben R. Christensen
är professor vid Centrum för GeoBiosfärsvetenskap, Lunds universitet & Abisko Naturvetenskapliga Station.
E-post:
torben.christensen@nateko.lu.se
Litteratur:
Akerman HJ, Johansson M, 2008. Thawing permafrost and thicker active layers in Sub-arctic Sweden. Permafrost and Periglacial Processes 19(3): 279-292.
Johansson M, Akerman HJ, Jonasson C, Christensen TR, Callaghan, TV. 2008. Increasing Permafrost Temperatures in Subarctic Sweden. In: Kane, D.L. & Hinkel, K.M (eds). Ninth International Conference on Permafrost.
Institute of Northern Engineering, University of Alaska Fairbanks (Vol. I). pp.851-856.
Mastepanov M, Sigsgaard C, Dlugokencky EJ, Houweling S, Strom L, Tamstorf MP, Christensen TR, 2008. Large tundra methane burst