FNs klimapanel har i liten grad tatt hensyn til klimagassutslippene fra Arktis. Klimamodellene tilsier at utslippene er mye mindre enn de menneskeskapte. Modellene ser mer på virkningene lenger sør på kloden. Men siden temperaturen i Arktis stiger dobbelt så raskt som gjennomsnittet på kloden, kan prosessene i nord nå et vippepunkt som vil forsterke klimaendringene.
Universitetet i Oslo har et strategisk prosjekt – Land-atmosphere Interactions In Cold Environments (LATICE) - der forskerne studerer hvordan atmosfæren og jordoverflaten påvirker hverandre i nordområdene. Permafrost blir en viktig del av studiene.
– Målet er å forbedre de globale klimamodellene og bygge permafrost inn i dem, sier doktorgradsstipendiat Håvard Kristiansen ved Institutt for geofag ved UiO til Teknisk Ukeblad. Han jobber med permafrost i klimamodellene.
- Klimagasser siver ut: Arktiske utslipp kan forsterke klimaendringene
Presser ut metan
Målinger viser at permafrosten presser ut mer metan om vinteren enn om sommeren. Dette er blant utslippene som klimamodellene ikke tar hensyn til. Nå setter norske og internasjonale forskere sin lit til en fransk-tysk satellitt som skal skytes opp i 2021. Den skal måle utslipp av metangass over hele Arktis ved hjelp av lidar. Og den skal kunne fange opp utblåsninger av metan, slik som i Sibir.
Men forskerne tror ikke metanutslipp vil påvirke klimaet på kort sikt.
– Det regjerende synet i dag er at permafrost er et av de siste vippepunktene i klimaendringene. Det første vippepunktet er smelting av havisen. Når isområdene blir mindre, vil havet bli mørkere og varmet opp slik at mer is smelter, sier Kristiansen.
Forskere fra hele verden forsker på utslipp fra permafrost, både i land med permafrost som Russland, Canada, USA og Norge, men også i Tyskland.
Selv om klimaet blir varmere, behøver ikke utslippene av metan og CO2 bli katastrofale. Varmere klima vil gjøre at større busker og planter vil trives og binde CO2 som siver opp. Og mikroorganismer kan spise opp metanet.
Mange steder dekker torv store landområder og fungerer som et isolerende lag som gjør at permafrosten ikke tiner selv om lufttemperaturen øker. Med et varmere og våtere klima venter forskere at torv kan dekke større landområder og at torvlaget blir tykkere.
- Grunnen svikter på Svalbard: Rundt 250 boliger må rives på grunn av klimaendringene
Store kratere i Sibir
Store kratere i Sibir viser hva som kan skje når permafrosten i bakken tiner og metan slippes fri. Slike kratere finnes ikke bare på land, men også i massevis på havbunnen nord for Sibir og i Barentshavet.
Metan har mye større virkning på klimaet enn CO2 siden den er 25 ganger kraftigere. Så langt har utslippene vært små sammenliknet med menneskeskapte utslipp. Anslagsvis 1600 milliarder tonn karbon er bundet i permafrosten. Det er dobbelt så mye som alt karbon i atmosfæren.
Men med høyere temperatur i Arktis vil stadig mer av det øverste laget av permafrosten tine og slippe ut metan og CO2 fra organisk materiale som tidligere var dypfryst. Dette er en veldig langsom prosess. Men noen ganger skjer det nærmest eksplosivt.
- Frøhvelvet må beskyttes mot klimaendringene: Ingen trodde regn ville bli et stort problem på Svalbard
Et dypt sort hull
I 2014 oppdaget lokalbefolkningen på Yamal-halvøya nord i Sibir et stort hull, rundt 25 meter i diameter og 40 meter dypt. Deres første tanke var at det var forårsaket av en meteoritt eller et missil på avveie. Russiske forskere, blant andre professor Vasily Bogoyavlensky ved det russiske vitenskapsakademiet, har i flere år undersøkt hullet og konkludert med at det trolig skyldtes en metanutblåsing.
Varmere klima har fått det øverste laget av permafrosten til å tine. Dermed sprakk lokket som holdt metan nede i bakken og gassen blåste ut. To år senere var hullet fylt med vann. Flere tilsvarende mindre hull er senere blitt oppdaget ulike steder på Yamal-halvøya, et område der det er store forekomster av naturgass.
En slik dramatisk utblåsning er ikke vanlig, men den viser hvordan høyere gjennomsnittstemperatur som følge av klimaendringene kan få overraskende konsekvenser.
- TU i 2009: Permafrosten i Finnmark smelter
Permafrosten krymper
Et område defineres som permafrost når bakken forblir frossen i to år eller mer. Bakken består av stein, jord, organisk materiale bundet sammen av is. Det øverste laget tiner hver sommer og fryser hver vinter. Her vokser lyng og busker som henter vann og næring i laget som tiner.
Permafrosten under bakken kan begynne så grunt som en meter og strekke seg nedover 1,5 kilometer.
Den dekker nesten en firedel av alt landareal på den nordlige halvkulen. Mest i nord mot Arktis, men også i høye fjellpartier som i Himalaya. Kontinentalsokkelen i Arktis har også et lag permafrost.
Forskerne observerer nå at den sørligste grensen for permafrosten flytter seg flere hundre meter nordover hvert år.
- Utenriksministeren: – Klimaendringene går dobbelt så fort på Svalbard
Hauger av is og jord
Yamal-krateret var opprinnelig en såkalt pingo, som er forhøyninger av is, stein og organisk materiale. Når det øverste laget tiner, kollapser toppen og de ser ut som kratere. Pingoene kan bli 400 meter i diameter og 50 meter høye. Hele Arktis er full av slike pingoer, men det er sjelden at det ligger store mengder metan under, som i Yamal-krateret.
Mye lenger øst i Sibir ligger et enda større krater av en helt annen type. Batagaika-krateret oppsto på 60-tallet etter at skogen i området ble hogget ned. Siden har det vokst år for år. Krateret er i dag rundt en kilometer langt og opptil hundre meter dypt.
Krateret er en såkalt termokrast der tining av permafrosten får landskapet til å synke sammen. Vanligvis ligger permafrosten som et lokk under laget som tiner hver sommer og fryser hver vinter. Men dersom det oppstår sprekker i den øverste delen av permafrosten, vil sommerlufta få permafrosten langs veggene i sprekken til å tine.
Det får veggene til å rase ned slik at mer permafrost blir utsatt for varmegradene om sommeren. Resultatet er at hullet blir større og dypere år for år. Det kan føre til at vannet siger lenger ned i bakken eller at hullet fylles med vann.
- Har aldri sett noe lignende: Tusenvis av metan-skorsteiner i Østsibirhavet
Også i norske farvann
De er ikke så synlige, men havbunnen i Barentshavet og rundt Svalbard er full av kratere som skyldes utslipp av metan fra frosne gasshydrater. Et permafrostlag på opptil 400 meters tykkelse ligger under havbunnen både her og nord for Sibir.
Kraterne ble dannet da istiden trakk seg tilbake for 12-15.000 år siden. Under istiden trykket et to kilometer tykt islag landet ned, og tettet effektivt for enhver gasslekkasje. Da isen trakk seg tilbake, lettet det store trykket ovenfra samtidig som temperaturen økte, sprakk haugene med is, jord, og gass og store mengder metan strømmet ut.
Forskerne ved Senteret for gasshydrater, miljø og klima (Cage) ved Universitetet i Tromsø har kartlagt tusenvis av slike kratere, beskrevet i en artikkel i Science i 2017. Kraterne er typisk i størrelsen 300 til 1000 meter i diameter og 30 meter dype.
I artikkelen beskriver forskerne hvordan reservoarer av gasshydrater har potensial til å påvirke atmosfæren og klimaet. I dag strømmer fortsatt metan ut av havbunnen. Gassen utgjør ingen fare for klimaet siden mesteparten blir spist opp av mikroorganismer i havbunnen, og de siste prosentene tas opp av sjøvannet.
Men når en pingo med gass under sprekker, vil det strømme ut metan. Her ligger ikke den største trusselen i Barentshavet, men på Grønland og i Antarktis.
– Ved Grønland trekker isen seg tilbake, men vi har ikke sett metanutslipp ennå. Det blir et av fokusområde for oss framover, sier professor Stefan Buenz ved Cage til Teknisk Ukeblad.
Han leder undersøkelsene av havbunnen i Barentshavet.
Ved å forske på hva som skjedde da isen trakk seg tilbake i Barentshavet, håper forskerne å kunne si noe om hva som vil skje når isen trekker seg tilbake ved Grønland og Antarktis.
Så sent som i oktober var forskerne på tokt med det nye forskningsfartøyet «Kronprins Haakon» for å undersøke havbunnen rundt Svalbard og i Barentshavet helt opp til iskanten. I Storfjordrenna sør for Svalbard fant de en rekke kratere på 300-400 meter i diameter. Her observerte de at det fortsatt bobler metangass ut fra kraterne. Likevel er det lite som kommer opp i atmosfæren.
– Stedene med aktiv gasslekkasje utgjør bare en liten del av alle stedene der det ligger gasshydrater. De fleste ligger dypt nede i permafrostlaget, sier Buenz.
Den største effekten vil være på livet i havet. Når bakteriene spiser metan, skiller de ut CO2 som fører til surere vann.
