19-08 Permafrost er den store klima-joker

Permafrost er den store klima-joker

A block of thawing permafrost that fell into the ocean on Alaska’s Arctic Coast. Credit: U.S. Geological Survey

19/08-2021

Permafrost-lag er jordlag, der permanent ligger under frysepunktet i mindst to år i træk. Disse permanent frosne jordlag består af en kombination af jord, klippemateriale og sand, der holdes sammen af is. Nær overfladen indeholder permafrost-laget også store mængder organisk kulstof, der er rester fra døde planter, som ikke kunne nedbrydes eller rådne på grund af kulden.


Permafrost-laget, der er almindelig i områder med høje bjerge og på klodens nordlige breddegrader, dækker knapt en fjerdedel af den nordlige halvkugles landareal. I takt med, at klimaet bliver varmere som følge af udledningen af de menneskeskabte drivhusgasser, kan permafrost-laget ikke forblive nedfrosset. Allerede i dag finder en gradvis optøning af jordlaget sted, som vil manifestere sig yderligere i løbet af de kommende årtier.


Man anslår, at permafrost-laget indeholder 1,5 billioner metrisk tons kulstof – cirka dobbelt så meget kulstof, som der er i atmosfæren.


Det er således på en alvorlig baggrund, at forskerne i øjeblikket ihærdigt arbejder på at fastslå, hvor meget permafrost vil bidrage til den globale opvarmning. Som følge af den usikkerhed tager de fleste eksisterende klimamodeller i dag ikke højde for kulstof, der udledes fra permafrost – heller ikke de klimamodeller, der ligger til grund for den seneste rapport fra IPCC.


I rapporten har man i stedet gjort brug af det bedste overslag for, hvor meget kulstof man potentielt kan forvente udledt fra permafrost-laget. Det indgår så i beregningerne, når man skal fastslå, hvor stort verdens tilbageværende kulstofbudget er – den mængde CO2, der stadig kan udledes – for at kunne imødekomme målene fra Paris-aftalen.


En af hovedforfatterne bag rapporten og ekspert i kulstofkredsløb ved Lawrence Berkeley National Laboratory, Charles Koven, siger til Scientific American, at selv om det ikke er ideelt, er denne tilgang ”en refleksion af, hvor presserende klimakrisen er. Vi har ikke tid til den perfekte løsning. Vi er simpelthen nødt til at handle på den viden, vi allerede har.”


Nøglen til problemet er Jordens kulstofkredsløb – udvekslingen af kulstof mellem landjorden, havet og luften. I et Arktis, hvor opvarmningen går dobbelt så hurtig som i resten af verden, ændrer to modsatrettede påvirkninger af kredsløbet.


Når jorden tør, begynder bakterier, svampe og andre mikroorganismer, der lever i jorden, at æde løs af det blotlagte organiske materiale og bøvse kulstof ud i atmosfæren. Da mikroorganismer trives bedre i et varmere Arktis, øges både deres antal og deres appetit. Derved skabes en såkaldt feedback-proces, hvor den globale opvarmning bevirker, at endnu mere CO2 frigives, hvilket forværrer opvarmningen yderligere og sætter gang i endnu mere udslip af kulstof og så videre.


Til gengæld vokser planter bedre ved varmere temperaturer og mere kulstofholdig luft. Det bevirker, at mere kulstof trækkes ud af luften og oplagres i jorden, når planterne dør. Hvem der vinder det kapløb, ved forskerne ikke med sikkerhed, men ved en moderat global opvarmning forventes den tiltagende plantevækst at optage mere kulstof, end der siver ud fra den optøende permafrost, som det ser ud i øjeblikket.


Ifølge en videnskabelig undersøgelse offentliggjort i Nature Geoscience sidste år er det dog de sidste cirka 20 procent af permafrost-laget, hvor jordens indhold af is er høj, der udgør en hidtil overset trussel mod klimaet.


I en proces, som kaldes termokarst – en termisk ændring i jorden, der forårsager landsænkning – kan pludselig optøning finde sted i løbet af få måneder. Det får ekstreme konsekvenser for landskabet i form af oversvømmelser eller jordskred, og kraftig regn og åbne, sorte landskaber som følge af naturbrande kan sætte yderligere fart på den dramatiske proces.


Den alvorligste konsekvens er imidlertid, at den pludselige optøning giver anledning til et stort udslip af kulstof i form af CO2 og metan, der som bekendt er en cirka 30 gange kraftigere drivhusgas end kuldioxid. Selvom mindre en 5 procent af den arktiske permafrost sandsynligvis vil blive udsat for pludselig optøning, siger forskerne, vil udledningerne herfra svare til den udledning, som allerede finder sted fra de gradvist optøende områder.


Medforfatter på undersøgelsen David Lawrence fra National Center for Atmospheric Research (NCAR) siger til CU Boulder Today:


”Konsekvenserne af pludselig optøning er ikke repræsenteret i en eneste eksisterende global klimamodel, og vores resultater indikerer, at det kunne forstærke permafrost/klima-kulstof feedback-processen med en faktor på op til to og dermed forværre udsigten til at nå ned på acceptable udledninger, hvis man ønsker at forblive under bestemte mål for klimaændringer.”


Analyser af datasæt fra mere end 100 arktiske undersøgelser påviste også sidste år, at frigivelsen af CO2 fra permafrost-laget i løbet af året nu er større end optagelsen i løbet af sommermånederne.

Ifølge forskerne bag den undersøgelse kan mikrobe-aktiviteten øges voldsomt i takt med, at de stigende globale temperaturer hæver temperaturen i permafrost-laget til lige under frysepunktet. Endda før permafrost-laget tør, vil den accelererende mikrobe-aktivitet i jorden således betyde stigende CO2-udledninger.


Af de 1,7 milliarder tons CO2, som i øjeblikket frigives i løbet af vinteren, vil kun 1 milliard tons blive absorberet gennem fotosyntese om sommeren, har forskerne beregnet. Ydermere viser computermodeller, at selv om det skulle lykkes at mindske de menneskeskabte udledninger af CO2 en smule, vil udledningerne fra permafrost-områderne stadig stige med 17 procent i løbet af de næste 80 år.


I de sidste par millioner år har temperaturerne af og til været lidt højere end i dag. Faktisk viser en undersøgelse af blandt andet stalagmitter i drypstenshuler i arktisk og subarktisk Canada, som blev offentliggjort i ScienceAdvances i år, at permafrost-jord blev udsat for en større optøning under nogle af de tidligere varmeperioder. Men på baggrund af iskerneboringer i den antarktiske og den grønlandske iskappe lykkedes det ikke at påvise stigninger i atmosfærisk CO2 eller metan i borekernernes luftbobler.


Lektor Alberto Reyes fra University of Alberta, som studerer, hvordan gamle permafrost-lag reagerede på disse varmeperioder, siger imidlertid til Scientific American, at det ikke nødvendigvis skyldes, at de ikke blev udledt fra den optøende permafrost. I fortiden havde verdenshavene mere tid til at opsuge den CO2, som blev frigivet fra permafrost-lagene, end de har i dag.


I dag er niveauerne langt højere, end de har været gennem de sidste to millioner år, og de stiger meget hurtigere. ”Vi har allerede presset systemet for meget,” siger han.