Artikel från Stockholms universitet
29 augusti 2013

Ny kunskap om permafrostens påverkan på den globala uppvärmningen

Perspektivet på hur vi ser på risken av en förstärkande återkoppling mellan klimatet och den upptinande arktiska permafrosten (frusen jord) behöver breddas. Det understyker två nya artiklar i Nature Geoscience och PNAS. Vid upptining och nedbrytning av organiskt kol som tidigare varit fastfryst i permafrosten kan växthusgaser skapas som förstärker den globala uppvärmingen.

Perspektivet på hur vi ser på risken av en förstärkande återkoppling mellan klimatet och den upptinande arktiska permafrosten (frusen jord) behöver breddas. Det understyker två nya artiklar i Nature Geoscience och PNAS. Vid upptining och nedbrytning av organiskt kol som tidigare varit fastfryst i permafrosten kan växthusgaser skapas som förstärker den globala uppvärmingen. Örjan Gustafsson vid Stockholms universitet, medförfattare av bägge studierna, föreslår att vi kan nå en ökad kunskap kring de många olika återkopplingsmekanismerna från permafrostkolet genom att beakta kopplingarna mellan de storskaliga kol- och vattenkretsloppen. Det är dessa mekanismer som ofta, men inte alltid, kan leda till en förstärkning av klimatuppvärmningen.

Ungefär hälften av allt organiskt kol som finns i jordar över hela världen finns i den arktiska permafrosten. Det är dubbelt så mycket som det kol som i dag existerar som koldioxid i atmosfären. Olika modeller föreslår att återkopplingseffekten på permafrostkolet av en klimatuppvärmning skulle leda till frigörelse av 10-500 miljarder ton kol, vilket skulle motsvara en förhöjning av koldioxidhalten i atmosfären på 1-60 procent – om allt kol ombildas till koldioxid.

Artikeln i Nature Geoscience, författad av Örjan Gustafsson, professor i biogeokemi vid Stockholms universitet och Jorien Vonk, disputerad vid Stockholms universitet och nu verksam vid Utrecht University i Nederländerna, pekar dock på att dessa modelluppskattningar är baserade på en mängd väldigt stora och förenklande antaganden.

– Modellerna antar exempelvis att kol bara frigörs från det ytlager av permafrostjorden som tinar och fryser om varje år. Plötsliga utsläpp genom vegetationsbränder och erosion har inte beaktats. Vidare så antar vanligen modellernas uppskattningar en fullständig omvandling av det upptinade organiska materialet till koldioxid och metan inom ett par hundra år, samt att detta endast sker stationärt på platsen där upptiningen sker, säger Örjan Gustafsson.

Vonk och Gustafsson menar att vattenburen horisontell transport av den upptinade permafrostjorden – som organiska makromolekyler och små partiklar genom bäckar, floder, sjöar och kustvatten – kan leda till omvandling och frigörelse av växthusgaser upp till tusentals kilometer från platsen där den ursprungliga upptiningen skedde.  

– En del av det upptinade och förflyttade permafrostkolet kan också sedimentera och begravas i sjö- och havssediment och därigenom minska det förväntade utsläppet av växthusgaser till atmosfären, säger Jorien Vonk.

Resonemanget stöds av en artikel i PNAS, publicerad av Vonk och Gustafsson med kollegor från Schweiz, Ryssland, Storbrittanien och Sverige, som visar att den vattenburna mobiliseringen av urgammalt permafrostkol har ökat över hela euroasiatiska arktis.
Forskarlaget har använt en ny teknik som isolerar källspecifika organiska molekyler/ämnen för att mäta kol-14 signalen i kol från olika delar i permafrostkomplexet, integrerat från de enorma avrinningsområdena av de stora rysk-arktiska floderna där provtagning skett vid flodernas mynningar.

– Genom denna teknik fann vi stora åldersskillnader på upp till 13 000 år för lignin och växtvaxlipider, två grupper av vanligt använda markörer av organiskt material/kol från jordar. Denna observation utmanar den vanliga uppfattningen att frigjort terrest kol, det vill säga kol från land, har liknande ålder och uppehållstid i systemet innan fastläggning i sedimenten, säger Örjan Gustafsson.

Studiens resultat visade också att åldrarna på de terresta markörerna följer avrinningsintensiteten och geografiska parametrar mellan flodernas avrinningsområden. På så vis så minskade åldern av ungt kol från ytjordar (spåras av lignin) med ökad flodavrinning emedan gammalt kol, permafrost, (spårat av växtvaxlipider) blev äldre i områden som bara delvis täcks av permafrost.

– Dessa korrelationer och kopplingar över kontinentskalan är fascinerande eftersom de ger ny insikt om att kol från ytnära och djupare permafrost i Arktis har olika frisläppningsmekanismer, säger Örjan Gustafsson.

Ny kunskap om de olika frigörelseprocesserna för olika arktiska kolpooler bidrar till att avmaskera trenderna i upptining och frigörelse av kol från permafrosten.

– Det råder inga tvivel om att upptining av permafrostkol i Arktis är en konsekvens av ett varmare klimat. Men trots det finns ett stort behov av en ökad förståelse för hur det arktiska systemet reagerar i syfte att bättre kunna förutsäga omfattningen av den förstärkande effekten av ett varmare klimat, säger Örjan Gustafsson.

Artiklar:
J.E. Vonk, Ö. Gustafsson Permafrost-carbon complexities Nature Geoscience 6, September 2013 (embargoed until Aug 29, 1pm CET)

X. Feng, J.E. Vonk, B.E. van Dongen, Ö. Gustafsson, I.P. Semiletov, O.V. Dudarev, Z. Wang, D.B. Montluçon, L. Wacker, and T.I. Eglinton Differential mobilization of terrestrial carbon pools in Eurasian Arctic river basins PNAS published online before print on August 12, 2013, doi: 10.1073/pnas.1307031110

Nyhetsbrev med aktuell forskning

Visste du att robotar som ser en i ögonen är lättare att snacka med? Missa ingen ny forskning, prenumerera på vårt nyhetsbrev!

Jag vill prenumerera