Permafrost som tiner

Under store deler av Arktis ligger jord som har vært frossen i tusenvis av år. Denne permafrosten er ikke bare kald jord – den er et gigantisk fryselager av gammelt karbon. Når den globale oppvarmingen tiner permafrosten raskere enn før, kan dette karbonet våkne til live som CO₂ og metan. Det er en av grunnene til at forskere holder et særlig øye med Arktis, og en av mekanismene som kan gjøre oppvarmingen selvforsterkende.

Hva er permafrost?

Permafrost er jord, stein eller sedimenter som har holdt en temperatur under 0 °C i minst to år på rad. Mye av den nordlige permafrosten er langt eldre enn det – deler av den har vært frossen siden siste istid. Et tynt øvre lag, kalt det aktive laget, tiner hver sommer og fryser igjen hver vinter, mens jorda lenger ned forblir frossen året rundt. Permafrost dekker rundt en fjerdedel av landarealet på den nordlige halvkule, særlig i Sibir, Canada, Alaska og på Svalbard.

I den frosne jorda ligger rester av planter, røtter og dyr som aldri rakk å brytes helt ned før kulda stoppet forråtnelsen. Så lenge jorda er frossen, ligger dette organiske materialet i en slags dvale. Det er først når temperaturen kryper over frysepunktet at mikroorganismer igjen begynner å spise av det – og da slippes karbonet ut som klimagass.

Hvorfor er det viktig for klimaet?

Mengden karbon i permafrosten er enorm. De beste anslagene fra FNs klimapanel (IPCC) og forskningsmiljøer peker på rundt 1400–1600 milliarder tonn – mer enn det dobbelte av karbonet som finnes i atmosfæren i dag. Selv om bare en del av dette frigjøres i løpet av dette århundret, kan det utgjøre et betydelig tillegg til de menneskeskapte utslippene.

Det avgjørende er at dette skjer uavhengig av hva vi gjør på kort sikt: når permafrosten først har begynt å tine, fortsetter prosessen selv om vi skulle kutte våre egne utslipp. Derfor regnes tinende permafrost som en mulig vippepunkt-mekanisme i klimasystemet – et punkt der endringene kan bli vanskelige å stanse.

CO₂ eller metan – det avhenger av oksygen

Når permafrost tiner, kan karbonet slippe ut på to måter. I tørr, godt luftet jord brytes det organiske materialet ned med oksygen til stede, og resultatet er hovedsakelig CO₂. I våtmark, myrer og under innsjøer, der det er lite oksygen, dannes i stedet metan. Dette skillet betyr mye, fordi metan varmer langt sterkere enn CO₂ over en kort tidshorisont. Permafrost frigjør altså begge gassene, og forholdet mellom dem avhenger av hvor våt jorda er – for en grundigere gjennomgang kan du lese Klimaguiden om forskjellen på CO2 og metan. Du finner også vår egen forklaring i artikkelen om metan som klimagass.

Hvor raskt går det?

Her er det viktig å skille mellom det vi observerer og det vi anslår om fremtiden. At permafrosten varmes opp, er målt og dokumentert: overvåkingsbrønner over hele Arktis viser stigende temperatur i den frosne jorda. På Svalbard har permafrosttemperaturen i flere borehull steget med flere tideler av en grad over noen tiår. Dette er observert virkelighet.

Hvor mye karbon som faktisk vil frigjøres, og hvor fort, er derimot et anslag beheftet med stor usikkerhet. IPCC anslår at permafrost gradvis vil bli en netto kilde til klimagasser utover i århundret, men spennet i anslagene er stort. Det skyldes blant annet at vi ikke vet sikkert hvor mye som blir CO₂ versus metan, hvor mye nye planter vil ta opp igjen, og hvor raskt brå tining (termokarst) vil spre seg.

En selvforsterkende sløyfe

Det som gjør permafrost spesielt urovekkende, er at den kan inngå i en selvforsterkende sløyfe. Oppvarming tiner permafrosten, tinende permafrost slipper ut CO₂ og metan, og disse gassene bidrar til mer oppvarming – som igjen tiner mer permafrost. En slik positiv tilbakekobling betyr ikke at prosessen løper løpsk over natten, men at den legger på et tillegg til den menneskeskapte oppvarmingen som er vanskelig å reversere. Til forskjell fra utslipp fra en fabrikk, som vi kan slå av, fortsetter permafrostutslippene av seg selv så lenge jorda er varm nok.

Det er nettopp denne egenskapen som plasserer permafrosten blant de mulige vippepunktene. Forskere er uenige om hvorvidt det finnes en skarp terskel der hele systemet «vipper», eller om det heller dreier seg om en gradvis, men ugjenkallelig forsterkning. Uansett er konklusjonen den samme: jo mer vi varmer planeten, desto mer karbon risikerer vi å vekke fra et lager naturen har holdt trygt nedfrosset i årtusener.

Andre konsekvenser av tinende permafrost

Klimagassutslipp er ikke den eneste følgen. Når frossen jord tiner, mister den styrke. Bygninger, veier, flyplasser og rørledninger som er bygget på permafrost, kan synke, sprekke og bli ustabile. I russiske og kanadiske arktisbyer er dette allerede et kostbart problem. Tining kan også løse ut skred og endre vannveier, og frigjøre gammelt kvikksølv og i sjeldne tilfeller mikrober som har ligget innefrosset.

For lokalsamfunn i nord griper dette dypt inn i hverdagen og infrastrukturen, på samme måte som klimaendringene allerede preger Norge og Svalbard. På Svalbard har blant annet boliger, kulturminner og infrastruktur måttet sikres etter hvert som grunnen blir mer ustabil, og bratte fjellsider med tinende permafrost gir økt skredfare. Slik blir den abstrakte klimaforskningen til svært konkrete kostnader og inngrep i folks hverdag.

Permafrost og natur

Også naturen endres når permafrosten tiner. Når isrik jord smelter, kan landskapet kollapse og danne nye innsjøer og våtmarker, mens andre områder tørker ut. Vegetasjonen forskyver seg når busker og trær vokser nordover på tundra som tidligere var for kald. Dette endrer leveområdene for dyr og inngår i det bredere bildet av hvordan klimaendringene presser natur og artsmangfold i de arktiske økosystemene.

Henger det sammen med metan fra andre kilder?

Permafrost er bare én av flere arktiske metankilder. I tundra-våtmarker og grunne innsjøer bobler det opp metan fra nedbrytning, og det forskes på om varmere hav kan destabilisere frosne metanhydrater på havbunnen. Sistnevnte regnes i dag som en mindre akutt risiko enn fryktet for noen år siden, men inngår i det samme bildet av at tilbakekoblinger i klimasystemet kan forsterke oppvarmingen. Felles for dem alle er at de utløses av varme vi selv har tilført.

Kan vi gjøre noe?

Vi kan ikke «fryse igjen» permafrosten direkte i stor skala. Den eneste virkningsfulle strategien er å begrense hvor mye oppvarmingen øker i utgangspunktet, slik at mindre permafrost når tinepunktet. Det betyr at raske utslippskutt ikke bare påvirker temperaturen direkte, men også demper en av de mekanismene som kan gjøre oppvarmingen verre enn vi planlegger for.

Det er også en grunn til at klimaforskere argumenterer for å være føre var: jo lenger vi venter, desto større er risikoen for å passere terskler der naturlige karbonlagre som permafrost begynner å jobbe mot oss. Dette knytter permafrost tett til diskusjonen om 1,5-gradersmålet og hvor stor margin vi egentlig har.

Hvor sikkert er dette?

At permafrosten varmes opp og inneholder store mengder karbon, er godt dokumentert. Det som fortsatt forskes på, er det presise regnestykket: hvor mye karbon som frigjøres, hvor raskt, og fordelingen mellom CO₂ og metan. De fleste klimamodeller som brukes i dag, tar bare delvis høyde for permafrost-tilbakekoblingen, noe som betyr at den reelle effekten kan være noe undervurdert i de mest brukte fremskrivningene. Usikkerheten går altså i hovedsak i én retning: mot at konsekvensene kan bli større, ikke mindre.