Arktis opvarmes med en hidtil uset hastighed
Dybt under den vidtstrakte tundra er en stille, men massiv forvandling sat i gang. Jordlag, der har været permanent frosne i årtusinder, begynder langsomt at tø op og åbner dermed for enorme, ældgamle kulstofreserver. Disse forhistoriske organiske materialer, som længe har været indkapslet i is, strømmer nu i store mængder ud i nydannede vandområder. Klimaforskere slår alarm, da denne usynlige proces meget vel kan vise sig at være en af de mest kraftfulde, skjulte drivkræfter bag den globale opvarmning.
Temperaturerne i de nordlige polarområder stiger markant stejlere end i resten af verden. Nyere målinger dokumenterer, at opvarmningen her sker tre til fire gange hurtigere end det globale gennemsnit. Denne voldsomme temperaturstigning rammer især permafrosten, som er en særlig type jordbund, der forbliver frossen i mindst to på hinanden følgende år – selvom store dele af den ikke har været tøet op i evigheder.
Denne permanent frosne jord består ikke blot af sten og massive iskrystaller. Den er tværtimod proppet med gigantiske mængder frosne planterester, sammenfiltrede rødder og andet biologisk materiale. Du kan forestille dig det som en gigantisk dybfryser fuld af død natur, der rummer enorme mængder kulstof. Når først denne naturlige fryseboks åbnes, kommer det biologiske materiale i direkte kontakt med rindende vand, frisk luft og sultne bakterier.
Når isen smelter, begynder terrænet konstant at synke. Der opstår dybe fordybninger og sprækker, som lynhurtigt fyldes med vand. Disse nydannede vandområder, der i fagsprog kaldes termokarstsøer, udvider sig ofte aggressivt i landskabet og opsluger løbende nye blokke af kollapsende permafrost.
Banebrydende forskning i hjertet af Sibirien
Et internationalt hold af eksperter rejste for nylig dybt ind i det centrale Jakutsko i det østlige Sibirien. De udvalgte et område, hvor permafrostlaget er ekstremt tykt, og hvor landskabet vitterligt ændrer sig for øjnene af dem. Gennem det specialiserede projekt PRISMARCTYC forsøgte forskerne at kortlægge præcist, hvor meget kulstof der siver fra den smeltende jord ud i de lokale søer, samt hvad dets endelige skæbne bliver.
Under deres omfattende feltarbejde sammenlignede de flere vidt forskellige typer vandområder:
- Unge termokarstsøer, der blev dannet for mindre end halvtreds år siden.
- Fortidssøer, som har eksisteret i adskillige årtusinder.
- Gamle søer med nyligt kollapsede bredder, hvor permafrostens tilbagetog har udløst friske jordskred.
Forskerne indsamlede vandprøver fra alle disse lokationer for at undersøge både det opløste organiske kulstof og de mikroskopiske faste partikler af organisk materiale. Ved hjælp af avancerede kemiske analyser og isotopmålinger kunne de spore det fundne kulstofs præcise oprindelse. Målet var at afklare, om det stammede fra den forhistoriske smeltende jord, eller om det var opstået naturligt i selve vandet, eksempelvis gennem biologisk aktivitet fra lokale alger.
Unge søer fremviser ekstreme kulstofkoncentrationer
De indsamlede data leverede dybt overraskende resultater. I de yngste søer samt i dem med nyligt nedbrudte bredder opdagede forskerne koncentrationer af opløst organisk kulstof, der nærmede sig flere hundrede milligram pr. liter. For naturlige vandområder er sådanne værdier helt ualmindelige og ekstremt høje.
Detaljerede analyser afslørede, at op mod tre fjerdedele af dette opløste kulstof stammer direkte fra den nedbrydende permafrost. Den molekylære sammensætning og isotop-aftrykket viser tydeligt, at vandet modtager planterester, der har ligget fastfrosset i isen i hundreder eller tusinder af år.
Når det gjaldt de faste partikler, viste der sig imidlertid en helt anden historie. Langt størstedelen af det organiske materiale, der svæver rundt i vandsøjlen, dannes lokalt. Forskellige typer alger, mikrober og andre små organismer producerer selv dette kulstof ved hjælp af sollys og tilgængelige næringsstoffer i vandet. Tilførslen af faste partikler fra de smuldrende bredder er overraskende nok meget mindre end den interne produktion i søens eget økosystem.
Ikke alt kulstof omdannes umiddelbart til gas
Det helt store spørgsmål for dem, der udvikler klimamodeller, er ret ligetil: Hvor stor en del af dette frigivne kulstof omdannes til farlige drivhusgasser? Almindelige vandmikroorganismer nedbryder organisk materiale og producerer derved både kuldioxid (CO₂) og metan (CH₄). Især metan udgør en enorm risiko, da det på kort sigt opvarmer atmosfæren langt mere aggressivt end CO₂.
Selvom de nye feltdata bekræfter, at en vis andel af det opløste kulstof rent faktisk slipper ud i atmosfæren som gas, så søernes overflader fungerer som naturlige skorstene, der puster ældgammelt kulstof tilbage ud i luften, stødte man også på et meget overraskende fænomen.
En betydelig del af det oldgamle kulstof fordamper nemlig slet ikke med det samme. En stor andel forbliver stabilt opløst i vandet, mens en anden del synker til bunds, hvor det begraves langsigtet i dybe lag af mørkt mudder og sedimenter.
Smeltningen af permafrost udløser dermed snarere en kompleks omfordeling af forhistorisk kulstof mellem luft, vand og bundfald, i stedet for blot en simpel og total omdannelse til drivhusgasser. Økosystemet i de arktiske søer gemmer ikke kun på en massiv kilde til udledning, men fungerer samtidig som et midlertidigt biologisk deponi. Hvor længe materialet forbliver fastlåst der, vil primært afhænge af den fremtidige temperaturudvikling, mængden af opløst ilt og kommende forandringer i det nordlige landskab.
Hvorfor disse opdagelser er afgørende for klimamodeller
De mest udbredte globale klimasimuleringer har i årevis primært fokuseret på skove, verdenshave og store landbrugsarealer. Termokarstsøer har enten ikke fået tilstrækkelig opmærksomhed, eller også har de manglet fuldstændigt i de overordnede beregninger. De nye opdagelser beviser dog krystalklart, at disse nordlige vandområder spiller deres helt egen og utroligt komplekse rolle i det globale kulstofkredsløb.
Det aktuelle studie bringer en række vigtige kendsgerninger frem i lyset:
- Nye søer og områder med kysterosion rammes af gigantiske kulstofchokbølger.
- Forholdet mellem fast og opløst kulstof varierer dramatisk fra sø til sø.
- Kilden til det biologiske materiale afhænger i høj grad af, hvilken form for kulstof der er tale om.
- Enorme mængder ældgammelt kulstof omdannes slet ikke til metan eller CO₂, men forbliver i stedet passivt lagret på søbunden.
For skaberne af komplekse matematiske modeller betyder dette en klar udfordring: De er nødt til at indarbejde en enorm variation i deres beregninger. Der findes nemlig ingen universel arktisk sø, man bare kan trække en simpel formel ned over. Det er nødvendigt at tage højde for en bred vifte af søtyper og udviklingsstadier. Tidshorisonten spiller ligeledes en afgørende rolle, da et nyoversvømmet område naturligvis reagerer helt anderledes end en vandoverflade, der har ligget stabilt i evigheder og først er blevet forstyrret i de seneste år.
Hvad består den arktiske permafrost egentlig af?
Det er en udbredt, men fejlagtig antagelse, at permafrost bare er et solidt lag is, der ligger oven på landskabet. I virkeligheden er det selve jordbunden, der forbliver konstant og dybt frossen. Dens samlede struktur er utroligt mangfoldig og indeholder blandt andet:
- Knust sten og forskellige mineralske komponenter.
- Skjulte islinser og massive iskerner.
- Tørvelag, der for længst er frosset fast i tiden.
- Rester af fortidig vegetation, indviklede rodnet og indimellem forhistoriske knoglerester.
Mange steder når disse frosne masser en tykkelse på adskillige snese meter. Når de gradvist tør op, mister de drastisk deres volumen, og hele landskabet synker synligt sammen. Som et direkte resultat slår bygninger pludselig revner, vigtig infrastruktur smuldrer, træer hælder faretruende i alle retninger, og der opstår ukendte søer i de lavvandede sænkninger.
Truslen fra en accelererende ond cirkel
Det, der skaber flest rynker i panden hos eksperterne, er den såkaldte positive feedback-mekanisme. Konstant stigende temperaturer medfører hurtigere smeltning, hvilket igen frigiver metan og CO₂ i et alarmerende tempo, som logisk nok fremskynder yderligere uønsket opvarmning af kloden. Termokarstsøer udgør et absolut kritisk element i denne livsfarlige cyklus.
Den nye opdagelse af, at en del af det lumske kulstof i det mindste midlertidigt kan hvile sikkert i søernes sedimenter, dæmper heldigvis denne trussel en smule. Det sænker det overordnede tempo for, hvor hurtigt alt det gamle biologiske materiale rammer jordens atmosfære på én gang. Men de samlede naturlige reserver skjult i isen er så gigantiske, at selv et delvist og gradvist udslip meget snart kan få mærkbare globale konsekvenser for hele vores planet.
Konsekvenserne, vi står over for i de kommende årtier
Ved første øjekast kan den sibiriske tundra virke for langt væk til, at vi i vores del af verden behøver at bekymre os seriøst om dens smeltning. Alligevel påvirker de miljømæssige processer, der i dette øjeblik udspiller sig derovre, intensivt de fænomener, vi mærker på egen krop her i Europa. De bidrager nemlig negativt til stigningen i verdenshavenes vandstand og udløser direkte de ekstreme vejrudsving, vi gradvist må vænne os til, uanset om vi vil det eller ej.
En hurtigere og mere massiv frigivelse af arktiske drivhusgasser kan sætte alvorligt skub i smeltningen af indlandsisen og den uigenkaldelige opvarmning af enorme havmasser. Dette spreder sig som ringe i vandet og resulterer i uventede baner for ødelæggende storme, længere og mere intense hedebølger samt totalt utilregnelig nedbør. På grund af disse kraftige naturlige udledninger indskrænkes det samlede globale kulstofbudget radikalt og hurtigt, hvilket gør det ekstremt vanskeligt reelt at overholde de internationale klimamål, der er forankret i Parisaftalen.
For det moderne videnskabelige samfund udgør et smeltende Sibirien et utroligt fascinerende og vidtstrakt naturligt laboratorium. Ved at overvåge de lokale forandringer detaljeret og langsigtet kan eksperterne præcist bestemme, hvor følsomt det gamle kulstof reagerer på selv den mindste temperaturstigning. Denne uvurderlige viden gør det efterfølgende muligt at beregne langt mere nøjagtigt, hvor meget reelt rum vi mennesker har tilbage til udledninger fra traditionel industri, transport og intensivt landbrug.
Den nyeste forskning efterlader os således med en meget klar og tydelig lektie. Enhver politisk og personlig indsats i dag, der effektivt bremser den globale opvarmning, reducerer direkte og øjeblikkeligt de fremtidige klimarisici for os alle.
