Ekspertintervjuet: Permafrosten vil tine over hundrevis av år
Ekspertintervjuet: Permafrosten vil tine over hundrevis av år
– Det er ikke permafrost som kommer til å få verden til å gå under, forsikrer klimaforsker Håvard Kristiansen. Det betyr imidlertid ikke at permafrosten ikke er noe problem.
«Polygoner», typiske permafrost-formasjoner, kan sees i forgrunnen. Her fra Seward-halvøyen i Alaska. Haugene i bakgrunnen er også skapt av permafrost.
Tvert om vil den skape trøbbel i århundrer fremover. Forskere holder nå på å finne ut av nøyaktig hva som skjer når permafrosten tiner, og bake effekten av dette inn i klimamodellene.
2°C:– Hvorfor er det så viktig å få permafrosten med i klimamodellene?
Håvard Kristiansen: – Permafrost er interessant for folk som ønsker å forstå og modellere klimasystemer. Permafrost er et såkalt karbonsluk, eller carbon sink på engelsk. Vi anslår at ca. 1000 gigatonn karbon er lagret i permafrost globalt. Det tilsvarer litt mer enn alt karbonet i atmosfæren, eller 2-3 tiår med menneskeskapte utslipp.
Hvis den hadde eksistert konstant, ville permafrosten gått i null i klimapåvirkning. Det ville ikke hatt noen påvirkning på klimaet. Men når permafrosten tiner, slippes karbonet ut som karbondioksid, CO₂, eller metan, CH4. Dette påvirker klimaet. Og det må vi ta hensyn til hvis vi skal modellere klimaendringer.
Permafrost som vippepunkt
– Hva slags tidsperspektiv snakker vi om?
– Det skjer ikke over natten, hvis det er det du er redd for. Det er nemlig viktig å understreke at opptining av permafrost ikke er det som kommer til å få verden til å gå under. Den nåværende forståelsen er at dette kan komme til å bidra med 10 prosent så mye som menneskeskapte klimagassutslipp i med dagens oppvarming.
Dette er prosesser som kommer til å pågå over en mye lengre tidshorisont enn dette århundret, som jo er tidsperspektivet til mye av klimaforskningen nå. Det er nettopp disse lange tidshorisontene vi på Universitetet i Oslo er interesserte i å modellere over, og det er vanskelig med de klimamodellene som brukes i dag.
– Fordi de er utviklet nettopp for å modellere klimaet over kortere perioder, som 100 år. Og de krever veldig mye regnekraft. Skal vi kjøre lengre tidsserier, blir det vanskelig. Og det trenger vi dersom vi skal forstå prosessene som har pågått siden den siste istiden ble avsluttet. Altså i løpet av noen tusen år.
– Hva har den siste istiden med det som foregår nå å gjøre?
– Noe av det man frykter nå, er at permafrost-opptiningen skal sette i gang en såkalt tilbakekoblingsmekanisme. Altså: Global oppvarming gjør at permafrost tiner, det gir mer klimagassutslipp, som igjen akselererer oppvarmingen, og så videre. Mange forskere tror at nettopp en slik tilbakekoblingsmekanisme bidro til avslutningen av forrige istid.
Det er også derfor jeg sier at permafrost ikke blir noen stor karbonbombe i dette hundreåret. Permafrost og jordtemperaturen reagerer nemlig tregt på endringer i lufttemperaturen. Luft leder varme veldig dårlig.
Finnmark: Halvert siden 50-tallet
– Samtidig har vi sett at permafrost har forsvunnet for eksempel fra deler av Finnmarksvidda i løpet av noen tiår. Så oppvarmingen har vel tatt knekken på noe av den?
– Kolleger av meg har studert flyfoto fra 50-tallet og sammenliknet med det siste tiåret. De kunne fastslå at cirka halvparten av palsmyrene i Finnmark er blitt borte på den tiden. Det vi dermed kan si nokså sikkert er at klimaet vi har i dag ikke er bærekraftig for permafrost i Finnmark.
Men det tar flere tiår for permafrosten å komme i likevekt med klimaet. Den permafrosten vi har hatt i Finnmark oppstod under Den lille istiden, en gang mellom 14-1800-tallet. Det vi har igjen i dag er altså etterlatenskaper etter denne kalde tiden. Mye av den ville nok vært borte i dag uansett, eller forsvunnet i løpet av noen tiår. Menneskeskapte klimaendringer har utvilsomt bidratt til å øke hastigheten, men nøyaktig hvor mye, er vanskelig å si.
– OK, over til det vi har harde tall for. Forskere regner med at vi har om lag 15 millioner kvadratkilometer permafrost i dag. Finnes det noe anslag over hvor mye av det som vil forsvinne dette århundret?
– Ja, i forbindelse med Klimapanelets spesialrapport i fjor høst, forsøkte forskere å sette et tall på hvor sårbar permafrosten er for global oppvarming. De kjørte ulike klimamodeller og sammenliknet hvor man har permafrost i dag med hvor man vil forvente å finne det i et varmere klima. Da fant de at med to graders oppvarming kan vi regne med å miste rundt 4 millioner kvadratkilometer i løpet av dette århundret.
10 prosent
– Og av det blir det altså utslipp som tilsvarer rundt 10 prosent av menneskeskapte utslipp?
– Ja, eller sagt på en annen måte: Tining av permafrost vil redusere de utslippene man kan tillate seg med 10 prosent, etter karbonbudsjettet. Enten det er 1,5 eller 2 graders oppvarming vi sikter mot. Det er menneskeskapte utslipp som dominerer når vi snakker om hva som endrer klimasystemet.
– Men vi sliter allerede med å kutte utslippene nok til å nå de temperaturmålene. Da reduserer vi jo handlingsrommet enda mer om vi mister ti prosent?
– Det er sant. Og det mange frykter, er alt metanet som slippes ut fra permafrost. Metan er jo en mye mer potent klimagass enn CO₂ på kort sikt. På den annen side, metan er en relativt kortlevd klimagass. Effekten av den, slik det er nå, overkjøres fullstendig av CO₂ og metan skapt fra menneskeskapt aktivitet. Fordi CO₂ er så stabil, og blir værende i atmosfæren i hundrevis av år.
Og det er det som kan starte en lei tilbakekoblingsmekanisme. For selv om vi lykkes med å redusere utslipp og stabilisere klimaet, får vi en langsom, men kontinuerlig tining av permafrosten som gir nærmest permanente utslipp, som vi må kompensere for over flere hundre år. Det blir en slags «gjeld» som fremtidige generasjoner må betale for i uoverskuelig perspektiv. Vi må antakelig allerede fange og lagre mye karbon for å nå klimamålene. Og vi må fange og lagre enda mer i fremtiden for å kompensere for permafrosten.
Den kronglete jordkolonnen
– Da skjønner jeg at det er greit å bygge den inn i klimamodellene. Men det er altså utfordrende. Hvorfor?
– Først og fremst fordi inntil nylig har vi ikke hatt den fullstendige jordkolonnen i klimamodellen.
– Jordkolonne?
– En klimamodell er en forenkling av verden, bygget opp som kolonner av celler stablet inntil hverandre. Nederst har vi jordcellene, over det atmosfæren. Cellene som har representert jorden, har vi ikke hatt tilstrekkelig finstruktur i. Det har vi fått til nå, til en viss grad. Men de cellene er ganske statiske, de endrer seg ikke. De kan ikke bygge opp nye lag med jord, og jorden kan ikke synke sammen.
– Og det er nettopp det vi ser når permafrosten tiner?
– Ja, når isen i jorden tiner, synker bakken sammen. Da endres også de varmeledende egenskapene, og vannforholdene i bakken endrer seg i hele landskapet. Nøyaktig hva som skjer etter at permafrosten tiner, kan også variere. Får vi en stor myr, fordi landskapet synker ned og smeltevannet blir liggende? En myr kan fungere som et karbonlager, ved at dødt plantemateriale lagres under vann uten tilgang til oksygen. Men den kan også bli en metankilde, fordi forråtning uten tilgang til oksygen gjerne produserer metan.
Permafrost bryter «spillereglene»
– Og hvis det ikke blir myr?
– Da kan smeltevannet renne bort, for eksempel der du har helning eller god drenering i terrenget. Da får du luft ned i den nytinte jorden. Og da vil antakelig det ganske ferske, frosne materialet brytes ned av mikroorganismer, og slippes ut som CO₂. Det vil skje raskt. Mye raskere enn nedbrytingen uten oksygen i en myr. Og da kan du få pulser av CO₂ ut i klimasystemet.
Det er viktig å bygge inn en mer detaljert jordkolonne inn i modellen. En som kan synke sammen og endre egenskaper. Eller elvesystemer, når elvebredden vaskes bort. Men her kommer utfordringen.
– Klimamodellene er svært sofistikerte. De består gjerne av mange ulike deler som kommuniserer med hverandre og som til enhver tid må overholde visse spilleregler. For eksempel at vann, karbon og energi må være bevart. Eller at plantedekket og klimaet skal påvirke hverandre.
Derfor kan det være overraskende vanskelig å endre på forhold i modellene, for eksempel for å simulere den arktiske karbonsyklusen. I min forskningsgruppe jobber vi derfor først og fremst med en mye enklere type modeller, hvor vi kan teste ut ulike prosesser for å vurdere hvor viktige de er og for å prøve ut ulike matematiske beskrivelser av prosessene.
Gress som metanskorstein
– Hva slags prosesser snakker du om da?
– For eksempel er det utfordrende å ta hensyn til alle ulike former for vegetasjon, som kan ha mye å si. Hvis vi tar Finnmarksvidda, for eksempel: Palshaugene er hevet over resten av terrenget. De er tørre og eksponerte for hardt vær, og der finner du mose. Mose gror tregt, men kan binde mye karbon på lang sikt. I myren rundt, derimot, har du gressvekster som vokser raskt, binder karbon raskt, men også brytes ned raskt. De bidrar også til å transportere metan fra dypt nede i jorden opp gjennom skuddene på planten. Som en slags metanskorstein.
Det å samle opp alle disse forholdene er komplisert. Og den største klimamodellen som brukes i Oslo, Nor-ESM, har ikke alle disse plantene bygget inn. Den har noe som kalles «arctic grass», men ikke mosen eller reinlaven.
Hvor er permafrosten?
– Forresten: Hvordan vet dere egentlig hvor det er permafrost?
– Det er mye av utfordringen med permafrost-forskning: Det er lite observasjonsdata. Permafrost finnes ofte på vanskelig tilgjengelige steder, og kan være vanskelig å se fra satellittbilder. Permafrosten i Finnmark er et unntak, fordi den er så tydelig i landskapet. Men hvis skog vokser på permafrost, kan du ikke se den på satellittbilder. Det er også et gjennomgangstema i forskningen på feltet – det er alltid noen som forsøker å lage et kart over forekomsten av permafrost verden over, som alle kan være enige i.
– Så hvordan lager man et slikt kart?
– Typisk ved hjelp av statistisk modellering, som er en helt annen type matematisk modell enn klimamodeller. Man lager en matematisk formel som uttrykker hvor sannsynlig det er at du finner permafrost et gitt sted. Den formelen kan ha mange variabler, men klimadata, som årlig snittemperatur, er som regel med. Det viser seg nemlig å være en tommelfingerregel at permafrost er sannsynlig der den årlige snittemperatur er under -2°C.
– Og hvis du skal finne ut hvor permafrosten er i fremtiden?
– Da kjører man gjerne en klimamodell med et bestemt utslippsscenario. Siden putter man resultatene fra den klimamodellen inn i den statistiske modellen som uttrykker hvor man forventer å finne permafrost. Og så visualiserer man resultatene i et kart.
Krymper
– Og hva viser disse kartene?
– At utbredelsen krymper, rett og slett. Grensene beveger seg mot polene og inn mot midten av det tibetanske platået, for eksempel. Og dette skjer også delvis der folk bor på permafrost. Det finnes tre byer med over 100.000 innbyggere som er bygget på permafrost, alle i Sibir. Men også i mange andre land påvirkes mennesker der de bor. Av ras, av gassrørledninger og annen infrastruktur på ustabil permafrost. Kina, som bygger sin nye silkevei gjennom Tibet, bruker mye penger på å forske på infrastruktur – nettopp på grunn av dette.
Men noe av det mest dramatiske som skjer, er der isen forsvinner fra tidligere permanente isviker. Siden vann har større varmekapasitet og ledningsevne enn luft, kan du få dramatiske endringer der havet møter isrik jord. Noen steder kan kystlinjen der trekke seg tilbake flere hundre meter i året. Det ser dramatisk ut, og får dramatiske konsekvenser for økosystemene som finnes der. Også fordi andre ting kan skjule seg i permafrosten.
Frossen miljøgift
– Som hva da?
– I fjor var det for eksempel mye oppmerksomhet rundt kvikksølv i permafrosten. Man fant skyhøye mengder i Alaska. Jeg har en mistanke om at man kan finne det samme på Svalbard og Bjørnøya, der du har store mengder frossen guano rundt fuglefjell. Tungmetaller som har akkumulert i guanoen fra maten fuglene har spist tiner, og da får du utslipp av miljøgifter. Det har neppe store konsekvenser globalt, men kan ha alvorlige konsekvenser lokalt.
– Helt til slutt – er permafrost det samme verden over? Eller er det kvalitative forskjeller?
– Det kjedelige svaret er at permafrost først og fremst er et temperaturfenomen, uansett hvor du er. Men det er også en fordel. Det er for eksempel også derfor vi forsker på veldig små systemer i Finnmark. Vi tror at de kan være modellsystemer på det som kommer til å skje andre steder.
Polygoner
I Sibir, for eksempel, snakker man om «polygoner». Det er en slags iskiler som oppstår i sprekker når bakken frosser. Isen utvider sprekkene, de kan tørke litt ut om sommeren, men sprekkene fylles med vann, og det blir mer is og større sprekker. Det blir en form for sprengning, men fordi litt av isen består gjennom året – det er jo permafrost – blir sprekken værende, og du får disse iskilene.
Disse polygonene – eller iskilene – får bakken til å løfte seg litt. Og så får du senkninger i terrenget mellom kilene. Men når klimaet blir varmere og iskilene smelter, faller jorden over dem sammen. Da blir det plutselig lavere enn terrenget som var mellom iskilene. Da skjer det noe rart, og viktig. Mellom iskilene har bakken som regel vært vannmettet, slik at gresset mellom kilene ikke brytes ned – det får ikke luft. Når iskilene smelter, blir de nærmest til grøfter – som leder vannet bort. Og plutselig tørker det gamle organiske materialet mellom kilene ut. Da blir det antakelig sårbart for nedbryting.
– Det var interessant, men hvorfor er det viktig?
– Fordi det igjen viser at det er koblingene mellom klima, hydrologi og landskapsdannelse som er helt avgjørende for hva som skjer med alt karbonet som er lagret i permafrosten. Og nettopp det er noe av det som er så vanskelig med å få dette inn i klimamodellene. Klimamodellene er altså lagdelte, men de har vært basert på en forutsetning om at lagdelingen er konstant. Nettopp det er den ikke når permafrosten tiner. Det å la disse lagene endre seg – det er vanskelig.
