Den raske oppvarmingen av jordbunnen i Arktis vil kanskje fremskynde utslipp av karbon fra mikrober, noe som kan fremskynde klimaendringene. (Foto: Bo Elberling)
Jorda i Arktis kan være en tikkende klimabombe
CO₂-utslipp fra jordsmonnet i Arktis kan føre til kraftige klimaendringer frem mot år 2050.
CatherineJexjournalist i videnskab.dk
Slik gjorde forskerne:
Forskerne gjennomførte oppvarmingseksperimenter på 49 steder over hele Europa, USA og Asia.
De dekket svært ulike miljøer – fra arktisk tundra til en skog ved Middelhavet.
På hvert sted målte forskerne mengden CO₂ i de øverste 10 centimeterne av jordlaget.
Prøver ble oppvarmet opp med tre grader i små, åpne drivhus.
Hvorfor blir det store utslipp fra jordbunnen i Arktis?
Permafrosten i Arktis og de store skogsområdene i nord rommer enorme mengder karbon.
Arktis blir også varmet opp raskere enn noe annet sted på kloden. Det skyldes «arktisk forsterkning» (eller polar forsterkning).
Mikrobene er mer aktive ved høyere temperaturer og avgir mer karbon i form av CO₂ eller metan til atmosfæren.
Effekten er mindre de stedene hvor mikrobene allerede er vant til varmere betingelser, for eksempel i tropene.
– Hvis du varmer opp en mikrobe som allerede er varm, endrer den ikke atferden særlig mye, men hvis du varmer opp en mikrobe som er vant til kulde, så utgjør det en stor forskjell, forklarer Thomas Crowther.
Ifølge den første globale studien av karbondioksidutslipp fra jordsmonn er det fare for at 55 billioner kilo CO₂ vil bli sluppet ut i atmosfæren fram mot 2050.
Slike utslipp vil utgjøre 12 til 17 prosent av alle drivhusgasser i tidsperioden. Mesteparten vil komme fra arktiske og subarktiske områder.
– Det er skremmende, uttaler hovedforskeren bak den nye studien, Thomas Crowther, som er postdoktor ved det nederlandske Instituut voor Ecologie.
– Områdene som har mye CO₂ i jordbunnen, er også de som opplever den største oppvarmingen. Det ut gjør en enorm feedback-løkke.
Feedback betyr at resultatet av en prosess enten demper eller forsterker prosessen. Negativ feedback er stabiliserende. Positiv feedback er derimot destabiliserende.
– Det er avgjørende at vi tar med disse resultatene i modellene for klimaet i fremtiden. Det er nødvendig for å ha meningsfulle målsettinger, forklarer Crowther.
Bo Elberling er professor i miljøgeokjemi og leder ved Center for Permafrost (CENPERM), Københavns Universitet. Han er mer forsiktig med å trekke konklusjoner.
– Utslipp av CO₂ fra jordbunnen er større enn antatt. Men vi vet fortsatt ikke om oppvarmingen vil øke nettobidraget til atmosfæren, forklarer Elberling, som også er en av forskerne bak studien. Han legger til:
– Vi vet ikke hvor mye plantene vil ta opp, noe som er spesielt viktig i Arktis, der det vil bli en økende rot-biomasse. Arktis blir grønnere, så vi vet ikke hva som vil skje.
Bo Elberling forteller at de nye resultatene er et viktig skritt mot en mer detaljert forståelse av jordbunnens enorme karbonlager.
Resultatene er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.
Forskere fra Center for Permafrost ved Københavns Universitet brukte åpne drivhus på Grønland for å undersøke hvordan de arktiske plantene og jordbunnen reagerer på klimaendringene. (Foto: Bo Elberling)
Mikrober fremskynder forråtning i en varmere verden
Tidligere studier av jordsmonn og klima har fokusert på bestemte steder rundt om i verden – og med blandede resultater.
Plantene tar opp CO₂ gjennom fotosyntesen. Men det meste blir sluppet ut i atmosfæren igjen når plantene blir brutt ned av mikrober i jorda.
Annonse
Det vil gå raskere når verden blir varmere, så mikrobene vil gi fra seg mer CO₂ og metan. Men det blir delvis utlignet av økt plantevekst.
Noen steder blir resultatet mer CO₂ til atmosfæren, noen steder blir det omvendt.
Forskerne trenger derfor en oversikt over balansen mellom prosessene i ulike områder.
Kart over jordbunnens forventede tap (rød) og økning (blå) av CO₂ i år 2050. Det største tapet er i den arktiske og subarktiske regionen (mørkerød). Største utslipp er i den arktiske og subarktiske jordbunnen (rød skravering). Noen steder forekommer CO₂-avgivelsen i landbruksjord. Det kan reduseres gjennom endrede landbruksmetoder. Men store deler er i tynt befolkede eller ubebodde områder med permafrost og skog. (Foto: Crowther et al 2016/Nature.)
– Det er som å ha enda et USA som slipper ut CO₂
Thomas Crowther ønsket å utarbeide en global oversikt over karbon i jordsmonnet.
– De fleste tidligere studier har gransket bevegelsen av CO₂ inn og ut av jordsmonnet. De så på plantenes utslipp og opptak av CO₂, og mengdene som blir tatt opp. Men vi ville holde det helt enkelt. Spørsmålet vårt var: Hvor mye karbon var det igjen i jorda etter at det hadde blitt varmere, forteller Crowther.
– På hvert sted målte vi ganske enkelt hvor stor forskjell det var i mengden av karbon i jordsmonnet før og etter en kontrollert oppvarming, forklarer han.
Crowther samarbeidet med forskere fra hele verden. Han samlet inn data fra 49 forskjellige steder for å studere jorden gjennom de siste årene.
Ved hjelp av et globalt jordbunnskart ekstrapolerte han tendensene inn i fremtiden for å avdekke hvordan jorda rundt omkring i verden vil reagere på to graders oppvarming i 2050.
Resultatene var illevarslende.
Annonse
– Det svarer til å ha enda et USA som slipper ut CO₂, uttaler Crowther.
Thomas Crowther fra Nederlands Instituut voor Ecologie diskuterer resultatene av den nye studien som dokumenterer den globale karbonavgivelsen, når vi når frem til år 2050. (Video: NIOO KNAW)
Ny kunnskap må inn i klimamodellene
Drivhusgasser fra CO₂ i jordsmonnet er i dag ikke med i klimamodellene fordi det er så store avvik fra et sted til et annet.
Heller ikke den siste IPCC-rapporten tok med denne faktoren.
– De mest katastrofale klimamodellene tar dette med, men de fleste gjør ikke det, forteller Crowther.
Det er derfor av avgjørende betydning at estimatene blir tatt med i de globale klimamodellene.
Eric Davidson, professor ved University of Maryland, skriver i Nature at den nye studien er et kjærkomment tillegg for klimasimulering.
– Klimamodellene har bare begynt å ta med klimaendringenes effekt på jordsmonnets CO₂-eksponering overfor nedbrytning fra mikrober, skriver Davidson.
Han legger til at det er foruroligende at de nye funnene indikerer at jorda kan bli en kilde til feedback som vil akselerere klimaendringene.
Det fortsatt ikke sikkert at jorda i nord vil bli en kilde til CO₂, forteller Bo Elberling.
– 17 prosent av karbonutslippene er veldig mye, og dette er en viktig CO₂-kilde. Det blir delvis oppveid av fotosyntese, og det gjelder særlig i Arktis, forklarer han.
Men hvis den dype permafrosten i jorda begynner å tine, vil den kanskje slippe ut enda mer CO₂ til atmosfæren.
Thomas Crowther er enig.
– Vi må ta med tallene i en modell for jordsystemet. Det er litt komplisert, og vi må arbeide med modellene for å ta med flere faktorer, forteller Crowther.
Han vil også samle inn mer data fra den sørlige halvkulen og tropene, samt fra dypere jord.
– Vi vil gjerne håndtere negative feedback også, altså at plantene tar opp CO₂. Det handler om å forstå prosessene for å regne ut et riktig svar. Dette er et første skritt på veien, avslutter Crowther.
