När permafrosten tinar

Snö, frost, vatten och is – forskare har under många år studerat hur klimatförändringarna påverkar kryosfären, det vill säga allt fruset vatten i bland annat land och hav. Hittills har medeltemperaturen i snitt stigit mer än dubbelt så mycket i Arktis jämfört med i resten av världen och glaciärer, permafrost och snölager förändras. Detta har inte bara stor påverkan på den arktiska ekologin utan kan också vara avgörande för framtidens klimat.

Nordpolen har 179 dagar utan sol under vinterhalvåret. Även i andra arktiska områden sätter polarvintern sin prägel. Trots mörker och kyla lever människor året runt på Arktis, bland annat flera lokala kulturer såsom samer och inuiter. De lever i en miljö som är mycket känslig för klimatförändringar och varmare temperaturer.

Margareta Johansson, forskare vid Institutionen för naturgeografi och ekosystemvetenskap på Lunds universitet, kartlägger hur arktiska landområden med permafrost* påverkas av klimatförändringar nu och i framtida klimatscenarier.

– Permafrost är ständigt frusen mark som i två eller fler på varandra följande år har temperaturer på 0°C eller lägre. Permafrost finns på ungefär 25 procent av landmassorna på norra halvklotet och även på kontinentalsocklarna under havet, berättar Margareta Johansson.

Tack vare permafrosten stannar det organiska kolet kvar i marken och gör Arktis till ett av världens största kollager, ett lager som uppskattas till cirka 1 700 gigaton*. Med så mycket kol bundet kol i marken, är det en stor fråga för forskningen hur mycket av detta som kan komma att frigöras till atmosfären om kolbalansen* ändras på grund av temperaturförändringar. Om mer kol frigörs blir växthuseffekten ännu starkare.

”Om mer kol frigörs blir växthuseffekten ännu starkare.”

I sin forskning har Margeta Johansson bland annat manipulerat snötäckets djup, eftersom ett förändrat klimat kan leda till ökad nederbörd. Under sju år har hon simulerat extra snöfall i testrutor under fältarbetet i subarktiska Abisko i norra Sverige. Med hjälp av snöstaket har forskarna fått snön att liggare djupare i testrutorna än i kontrollrutorna. Mätningarna av marktemperaturen visar att det kan bli upp till 10 grader varmare i testrutor med extra snö.

– Snön ligger som ett stort tjockt duntäcke på marken och påverkar oerhört mycket, och inte bara temperaturen i marken. Hela systemet påverkas när snön smälter och marken fylls på med vatten, berättar hon.

De varmare temperaturerna under snötäcket leder på flera platser till ett tjockare aktivt lager, det vill säga det översta lagret i marken som tinar och fryser årligen. Under många år har Margareta Johansson använt en meterlång järnsticka för att mäta djupet i det aktiva lagret, ner till tjälen. Men 2012 räckte inte stickan till för att mäta, då det tinade lagret under snön i testrutorna blivit djupare än så. Ett möjligt framtida scenario är alltså att det tinade lagret blir allt djupare om ökade medeltemperturer påverkar klimatsystemet i en riktning som ger mer nederbörd, vilket många modeller förutsäger.

Forskningsresultaten talar sitt tydliga språk. Men vad innebär det för framtiden?

– Det är svårt att avgöra. Även om koldioxid och metan kommer sippra ut och potentiellt öka växthusgaserna i atmosfären och påverka klimatet ytterligare, så är det möjligt att vegetationen också med tiden ändras så att det kanske växer träd, som tar upp koldioxid, där det inte funnits träd tidigare. Så kolcykeln kan förändras på olika sätt.

När permafrosten försvinner ändras också vattenflödena vilket påverkar både geofysiska förhållanden och människors liv. Redan idag måste byggnader och vägar konstrueras med permafrosten i åtanke eftersom när den tinar rör sig marken och vatten hittar nya vägar.

Margareta Johansson tycker att det är viktigt att som forskare nå ut med sina resultat och förhoppningsvis nå fram till politiker och andra beslutsfattare. Just nu arbetar hon med att skriva ett bidrag till en vetenskaplig syntesrapport om vattenbudgeten i Arktis.

– Jag bidrar med min kunskap om vad som händer när permafrosten tinar. Det som händer är sammanfattningsvis att hydrologin* förändras väldigt mycket, vatten blir tillgängligt eller försvinner och det kan både bli blötare och torrare när vattnet hittar nya vägar, avslutar Margareta Johansson.

Text: Susanna Olsson

Publicerad: 2014

Fakta

Arktiska ekosystem

Arktiska ekosystem är ofta en så kallad sänka för koldioxid. Koldioxid binds in i vegetation i områden betade av exempelvis renar eller myskoxar och mycket kol är även bundet i områden med ständigt frusen mark, permafrost. Eftersom arktiska ekosystem bidrar till att sänka halten av koldioxid i atmosfären har de idag en positiv effekt på jordens klimat. Ett varmare klimat med minskande permafrost kan leda till större frisättning av det lagrade kolet i marken. En ökad frisättning av växthusgaserna koldioxid och metan till atmosfären kan i sin tur leda till en ökad växthuseffekt och därmed ett ännu varmare klimat.

 

Ordförklaringar

Permafrost är ständigt frusen mark som i två eller fler på varandra följande år har temperaturer på 0°C eller lägre.

1 gigaton: 1 000 000 000 ton

Kolbalans: fördelningen av kol inom ekosystemet – kolet finns i atmosfären, marken, sjöar och hav samt inlagrade i djur och växter. Att kol vandrar mellan dessa delar av jordens hela ekosystem kallas för kolets kretslopp eller kolcykeln.

Hydrologi är läran om vattnet på jordens landområden, dess kretslopp, förekomst, fördelning och beskaffenhet.

 

Bilderna visar

Bild 1:

Ljusmikroskopbilden visar en snökristall med ett sexkantigt centrum (0,2 mm tvärs över) från vilken sex grenar bildas när kristallen växer. Varje kristall består av vattenmolekyler, vilka i sin tur är uppbyggda av två väteatomer som bildar en vinkel av 105 grader med en syreatom. Vattenmolekylernas exakta uppbyggnad innebär att de bara kan bilda stabila kristaller när de är arrangerade som en 6-grenad figur. Trots att alla snöflingor är sexkantiga i grunden har alla flingor ändå ett unikt utseende, eftersom deras tillväxt påverkas av temperatur, luftfuktighet, luftströmmar etc. och dessa villkor varierar alltid.

Bild 2:

Kristaller av rimfrost på en klippa. Rimfrost bildas av luft som är övermättad med vattenånga. Detta kan inträffa när fuktig luft kyls snabbt. Rimfrost bildas endast vid speciellt lugna förhållanden, i stilla, klart och kallt väder. Det krävs att temperaturen är under nollan på den yta där rimfrosten avsätts. När detta sker bildas många nålliknande iskristaller. Fotograferat i Dunvegan, på Isle of Skye, utanför Skottlands västra kust.