Annons

Avgörande förändring Hur kommer jordens atmosfär att påverkas när tundran tinar?
Infrusen växthuseffekt I permafrosten finns mer än dubbelt så mycket kol jämfört med allt det kol som finns i kretslopp i dag på jorden.

Bild: 
Sergey Gorshkov

Svarta hotet

Tinande permafrost ser inte ut att bli den klimatbomb som vissa forskare befarat. Men marker som tinar efter tusentals år av tjäle kommer att orsaka större utsläpp av växthusgaser än vad mänskligheten försöker minska genom Kyotoprotokollet.

Författare: 

Publicerad:

2015-11-22

– Det luktar mammut-piss här, känner du det? frågar den ryska forskaren Nikita Zimov. Vi står upp till knäna i svart, tjock gyttja och borrar oss ner i jorden med en liten, högljudd och illaluktande bensindriven borr.

Och faktum är att det ligger en stank som påminner om stall och svingödsel över hela stranden, och den blir starkare när jag måste ta emot mig med båda händer för att inte trilla och doppa ansiktet i den förrädiska gyttjan. Det här är Duvanni Yar i nordöstra Sibirien, där en flodfåra skär in i den ständiga permafrosten och öppnar ett fyrtio meter djupt utsnitt i den frusna jorden. Nu på sommaren tinar ytan, och den smältande, inbäddade isen förvandlar hela sluttningen till en långsam ström av gyttja.

Vi är några timmar med båt från det lilla samhället Chersky där Nikita Zimov driver en forskningsstation tillsammans med sina föräldrar. Till den här sluttningen kommer lokala mammut-letare för att hitta värdefulla, välbevarade betar som de kan sälja till Kina, men framför allt kommer forskare från hela världen för att studera permafrosten och vad som kan hända när den börjar tina.

Här är marken frusen året om, förutom det översta lagret på en knapp meter som tinar under några månader varje sommar. I det lagret sticker träd och gräs ner sina rötter, lämlar och jordekorrar gräver gångar och här pågår all annan biologisk aktivitet. Därunder händer i princip ingenting, och ingenting har hänt på tusentals år.

Den speciella typ av jord som finns här kallas yedoma, och det tjocka lagret byggdes upp under den senaste istiden. Samtidigt som Skandinavien var täckt av inlandsis, var det här en öppen grässtäpp där mammutar, ulliga noshörningar, bisonoxar och sabeltandade tigrar levde. Det var torrt, blåsigt och dammigt. Varje år blåste stoft hit från resten av världen och lade sig i ett millimetertjockt lager. Ett lager som byggdes på under 40 000 år.

Eftersom det var så kallt frös jorden underifrån, och marken höjde sig långsamt samtidigt som isen slukade det den kom över. I stället för att vara täckt av ett istäcke fanns glaciären här under marken, och vi promenerar fortfarande omkring på den.

Jorden här är rik på ammoniak, och en teori är just att urin från de stora djuren frös innan den hann brytas ner. Hela kroppar av mammutar och andra istidsdjur ligger inbäddade tillsammans med delar från växter och annat biologiskt material. Nikita Zimov visar mig tunna trådar i jorden, rester efter gräsrötter som är tiotusentals år gamla.

– Om man tog all jordens växtlighet – skogar, gräsmarker, buskar, alltihop – och lade kolet i den i en vågskål och sedan lade allt kol som finns i jordens permafrost i den andra vågskålen, så skulle den med permafrosten väga mer än dubbelt så mycket, säger han.

Området med permafrost utgör sammanlagt ungefär en femtedel av all landyta på norra halvklotet, och finns hela globen runt, vid Norra ishavet. Det består av vidsträckta skogar, tundra och enorma torvmarker i Ryssland, Alaska och Kanada. I Skandinavien är det mest fjäll och berg, men Sverige har också en del torvmarker med permafrost. Mycket av permafrosten är så kallad kryoturberad jord. Där har marken långsamt rörts om av fysikaliska processer, medan den fryst och tinat på ytan. Omrörningen har fått gräs och annan vegetation att dras ner i marken och lagras i den frysta jorden.

Sammantaget finns det ungefär 1 300 miljarder ton kol i permafrosten, enligt de senaste beräkningarna, det vill säga en och en halv gånger så mycket som i atmosfären.

– Ingen av de miljarder människor som bor på jorden är immun mot vad som händer med permafrosten – det påverkar oss allihop, säger Gustaf Hugelius, vid Institutionen för naturgeografi och kvartärgeologi, Stockholms universitet. Han arbetar med att sammanställa uppmätta kolhalter i permafrosten runt om i världen och försöka beräkna hur stor osäkerhet det finns i siffrorna.

Att det fanns så mycket kol bundet i marken kom som en överraskning för de flesta forskare, och kunskapen är bara några år gammal. Nikitas far, Sergey Zimov, publicerade tillsammans med amerikanska forskare år 2006 en studie, där de försökte beräkna mängden kol i den sibiriska marken. Bitarna som vi nu borrar fram ska användas för att ytterligare förfina mätningarna av kol och andra ämnen. Den första studien, som gjorde en uppskattning av den globala mängden kol i permafrosten på norra halvklotet, kom inte förrän 2009.

– Det var nog oväntat att det är så mycket kol. Zimov och de andra forskarna var de första som tittade på en stor region och räknade samman alltihop. Det har hänt väldigt mycket på de här tio åren, men vi ligger ju fortfarande långt bakom andra fält. Nu jobbar många med att få in permafrosten i klimatmodellerna, för de inser hur viktigt det är. Men det är enorma utmaningar i att uppdatera något som är så otroligt komplext. Det händer mycket, men det är mycket kvar att göra, säger Gustaf Hugelius.

Sergey Zimov är sextio år, har långt grått skägg och nästan lika långt grått hår, uppsatt i en hästsvans under den svarta baskern. Sedan 1980-talet har han drivit forskningsstationen här i Chersky tillsammans med sin familj. Från början var det en av många små stationer som Sovjetunionen anlade för att utforska Arktis, knappt mer än ett skjul längs en av floderna. När sedan sovjetstaten började knaka i fogarna lades i princip alla stationerna ner. Sergey Zimov blev tillsagd att ta med sig sin familj och komma tillbaka till universitetet i Vladivostok. Han vägrade.

– Det här var en bra plats. Jag hade stor frihet, och det var på långt avstånd från den kommunistiska propagandan, säger han.

I stället bestämde han sig för att börja driva forskningsstationen privat. Han köpte en stor byggnad som tidigare varit en tv-station och försökte få framför allt amerikaner att komma hit. I början var det svårt. Nikita, som var tonåring då, minns 1990-talet som en grå tid då familjen ibland hade svårt att få råd med mat. Situationen vände när Ryssland blev öppnare, och nu tar de emot runt femtio forskare om året.

– I filmen Forrest Gump blir huvudpersonen vid ett tillfälle framgångsrik som räkfiskare bara för att en storm har slagit ut alla de andra båtarna. Så var det för oss. Det finns fortfarande väldigt få forskningsstationer i norr som har samma kapacitet som vi, säger Nikita Zimov.

De stationer som finns i Arktis är viktiga, eftersom osäkerheten kring permafrosten fortfarande är mycket stor. Det handlar både om exakt hur mycket kol som finns, och vilka processer som kommer att styra nedbrytningen till växthusgaser när temperaturerna stiger. Det mesta av den vetenskapliga informationen kommer fortfarande från väldigt få platser där det finns bra infrastruktur, medan stora regioner är i princip helt outforskade.

– Det stora problemet ligger i att gå från väldigt liten skala till det stora, för det är så olika förutsättningar överallt, säger Britta Sannel vid Stockholms universitet. Hon studerar hur torvmarker i permafrosten påverkas av varmare temperaturer.

Även om det finns ofantliga mängder kol så riskerar inte allting att tina, vare sig på kort eller lång sikt.

– Det kommer att gå långsamt och en del ligger i så kalla regioner att det kommer att dröja väldigt länga innan marken tinar, om det ens kommer att ske. Vi kommer inte att dubbla mängden kol i atmosfären. Även om det finns mycket kol så kommer förmodligen inte utsläppen att bli fullt så stora som man befarade för några år sen, säger Britta Sannel.

Enligt de senaste uppskattningarna riskerar mellan fem och femton procent av kolet att tina och omvandlas till växthusgaser fram till slutet av det här århundradet, om resten av utsläppen fortsätter i samma takt som nu. Per år motsvarar det ungefär en tiondel av våra mänskliga utsläpp.

– Även om det inte kommer att överskugga alla klimatförändringar som orsakas av människan, så bidrar permafrosten redan nu med potentiellt lika mycket växthusgaser som mänskligheten minskade i och med Kyotoprotokollet. Så det är viktigt att förstå att det är en faktor som ytterligare spär på den uppvärmning som finns, säger Gustaf Hugelius.

Det är fortfarande få klimatmodeller som tar hänsyn till kolet i permafrosten. I den senaste rapporten från IPCC hade inte en enda av modellerna med det i sina simuleringar av det framtida klimatet, även om riskerna med den tinande permafrosten nämndes i texten.

– Man har inte hunnit få in kunskapen. Svårigheterna och osäkerheten kring kolet i permafrosten har sitt ursprung i att det är både fysik, kemi, biologi och ekologi. Till för bara några år sen har de allra flesta klimatmodellerna bara varit fysik, kanske lite kemi. Så utveckling av modeller är en ständig process, säger Paul Miller vid Lunds universitet. Han arbetar med utvecklingen av dynamiska modeller som tar hänsyn till vegetationens påverkan på klimatet, och lade för ett par år sedan till kolet i permafrosten i den modell han arbetar med. Just nu kopplas den modellen ihop med en europeisk klimatmodell.

När de första uppskattningarna om mängden kol i permafrosten kom, så oroade sig många forskare för möjligheten att permafrosten skulle tina snabbt och explosivt. Resultatet skulle då bli en enorm ökning av mängden växthusgaser, vilket skulle få katastrofala konsekvenser. Nu visar i stället de flesta studier att det kommer att gå långsamt, mer som en pyrande eld än en bomb.

– På många ställen tinar det så långsamt att temperaturen i marken inte har kommit i balans med klimatet som vi hade på 1980- och 90-talen. Den har garanterat inte kommit i balans med alla de varma år som vi har haft det senaste årtiondet. Även om vi slutade släppa ut växthusgaser i morgon, så skulle det ändå tina under ett antal hundra år till, säger Gustaf Hugelius.


Bild: 
Johan Jarnestad

I Sibirien besöker jag också ett ställe som de amerikanska forskarna kallar helveteshålet, eftersom det finns mer mygg här än på någon annan plats. Skogen brann för ungefär tio år sen; det finns fortfarande rester av brända trädstammar överallt i landskapet. Elden var så intensiv att det översta lagret av isolerande mossa brändes bort, vilket fick permafrosten att börja tina.

I permafrosten finns ofta stora mängder vatten infruset, men de är inte jämnt fördelade utan samlade i block och i kilar av is som löper i ett zickzack-mönster runt pelare av jord. När permafrosten börjar tina betyder det att vattnet kommer att rinna undan, medan jorden blir kvar. Vattnet kan antingen försvinna ut i floder eller samlas i sjöar, och vattensamlingar kan i sin tur skynda på upptiningen.

Resultatet i helveteshålet har blivit ett landskap som det är nästan omöjligt att befinna sig i. Det verkar inte finnas en enda platt kvadratmeter, utan all mark är antingen branta kullar eller långa, smala sjöar. Varje år djupnar sjöarna och terrängen blir ännu mer oländig. Forskarna berättar att före branden var marken här helt plan. Varianter av den här processen finns i all permafrost med mycket is. Det blir sår i jorden som växer i stället för att sluta sig.

När marken börjar röra på sig ställer det till stora lokala problem; här i Chersky har skolan fått stänga efter att en stor spricka hade delat byggnaden på mitten. Träden börjar vingla och kan falla när deras stabila grund mjuknar. Vägar, gas- och oljeledningar riskerar att förstöras. På vissa ställen har marken kollapsat nästan tio meter på bara några år, och i de torvmarker som Britta Sannel studerar kan det bli extra dramatiskt.

– Det är stabilt länge, eftersom torven har isolerande egenskaper, men när temperaturen passerar över en tröskel kan det bli snabba förändringar i landskapet. Mycket kan hända på kort tid, säger hon.

De nybildade sjöarna ställer till med ytterligare problem. I det syrefattiga bottenslammet i en nybildad sjö gynnas bakterier som producerar metan, som är en mycket mer potent växthusgas än koldioxid. Just hur mycket av det tinade kolet som riskerar att omvandlas till metan är en av de största osäkerheterna när det gäller den tinande permafrosten.

De stora förändringarna i landskapet och hur mikroorganismerna omvandlar kolet till växthusgaser är också det som de olika modellerna har svårast att ta hänsyn till, berättar Paul Miller.

– I dag delar vi upp jordytan i rutor som är hundra gånger hundra kilometer stora, och förändringar i mindre skala är väldigt svåra att fånga upp. Det kan till och med vara så att det är superviktigt att inkludera mycket detaljerad information om mikrober och hur dessa påverkas av temperatur och fuktighet och så vidare. Det är väldigt, väldigt komplicerat, säger han.

Temperaturen stiger nästan dubbelt så snabbt i Arktis som i resten av världen. Under de senaste trettio åren har det blivit en halv grad varmare per decennium. Det beror framför allt på att Arktis på grund av mindre snö och is har blivit mörkare och därför värms upp mer av solens strålar. Med stigande temperaturer kommer också trädgränsen att flyttas, och områden som i dag är tundra kan komma att fyllas med träd och buskar, vilket ytterligare förstärker den effekten. Samtidigt kommer mer växtlighet att leda till mer avdunstning. Det gör att landskapet kyls av litegrann, speciellt på sommaren.

Framför allt kan ökad växtlighet fånga in en del av de växthusgaser som släpps ut, och lagra kolet i vegetationen och jorden. I beräkningen att 5–15 procent av kolet ska frisläppas finns växternas mildrande effekt inte med, helt enkelt eftersom det fortfarande är väldigt osäkert vad den kommer att innebära.

– Vi vet inte hur resultaten blir än. Jag tror inte att växterna kommer att ta upp så mycket att netto blir noll, men det kommer i alla fall att innebära en förmildring på något sätt. Samtidigt kommer andra effekter, som reflektion och avdunstning, in. Vi får se, det är svårt att säga något förrän vi har lagt in allt och kört modellen, säger Paul Miller.

Ingen av de svenska forskare jag talar med ser någon möjlighet att sätta in speciella skyddsåtgärder för just permafrosten. Den enda möjlighet de ser för att skydda den är att minska utsläppen av växthusgaser.

– Ju mer vi lär oss om den, desto tydligare blir det att det här är något som har varit en del av jordens klimatsystem länge. Det är inga förändringar som sker jättefort, utan under lång tid, så det finns hopp. Det finns tid att reagera och förhindra att enorma delar av det här kolet frisläpps, säger Gustaf Hugelius.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar