Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.

Å studere permafrost på fjerntliggende steder er utfordrende. Her måler Jaroslav Obu temperaturer i en fjellside i Ny-Ålesund på Svalbard. Permafrost kan også observeres ved hjelp av satellitter og permafrost-modeller.
Å studere permafrost på fjerntliggende steder er utfordrende. Her måler Jaroslav Obu temperaturer i en fjellside i Ny-Ålesund på Svalbard. Permafrost kan også observeres ved hjelp av satellitter og permafrost-modeller.

Jordas kaldeste permafrost er i et fjell i Antarktis

Norske forskere har utviklet et nytt kart over permafrost på jorden. Det viser at den kaldeste bakketemperaturen på jorda finnes i Den transantarktiske fjellkjede i Antarktis.

Det nye kartet er utviklet av forskere ved Universitet i Oslo ved hjelp av satellittdata og en ny modell.

Funnet av de spesielt frosne fjellene på den sydlige halvkule er gjort etter målinger på både den nordlige og sydlige halvkule, og er en del av det aller første globale estimatet for permafrost-temperaturer.

Fjellområdet har permaprost ned mot minus 36 grader Celsius. Dette er altså ikke verdens kaldeste sted, men altså den kaldeste permafrosten.

Permafrost er grunn som forblir under null grader Celsius i minst to år på rad. Denne underjordiske frosten dekker en betydelig del av land- og havområdene på de høyere breddegrader på den nordlige og sørlige halvkule.

– Tinende permafrost vil sannsynligvis ha en betydelig innflytelse på vårt fremtidige globale klima. Det organiske materialet som er lagret i permafrosten vil bli brutt ned hvis den tines og frigjøres til atmosfæren som klimagassen CO2 eller metan, forklarer Jaroslav Obu. Han er forsker ved Institutt for geofag på Universitetet i Oslo og førsteforfatter på to nye studier om permafrost.

Til tross for betydningen den har for klimaet, sier forskeren at vi vet veldig lite om permafrost utenfor de områdene der permafrosttemperaturer blir målt i borehull,

Temperaturen i permafrost varierer med hvor den måles. For eksempel så har permafrost målt i Nord-Norge en temperatur på like under null grader Celsius, mens permafrost i Sibir i Russland er kaldere og ligger under 10 minusgrader.

Interaktivt frost-kart

Den europeiske romfartsorganisasjon ESA (European Space Agency) tok initiativ til prosjektet GlobPermafrost for å støtte forskere i arbeidet med å forstå permafrost bedre ved å integrere jordobservasjonsdata. Her er et resultat:

Et viktig lager for eldgammel karbon

Permafrost fungerer som en fryseboks for dødt, organisk materiale som har samlet seg i Arktis gjennom århundrer.

Det er anslått at permafrost lagrer nesten dobbelt så mye karbon som det for tiden er i atmosfæren. Dette ifølge en forskningsartikkel i Biogeosciences fra 2014.

Permafrost virker på stabiliteten i berggrunn og løse avsetninger. Tining av permafrosten vil ha påvirkning på kostnader og metoder for utvikling av infrastruktur, ifølge flere tidligerer forskningsstudier.

Studerer permafrosten fra verdensrommet

Ettersom permafrost ligger under jordoverflaten, er det veldig utfordrende å studere den uten å bore i bakken.

– Vi måtte finne en annen pålitelig måte å studere permafrosten på i global skala. Vi utviklet en metode som utnytter landoverflatetemperaturen observert av jordobservasjonssatellitter, som vi så brukte i en permafrost-modell som estimerer temperaturer dypere nede i bakken, forklarer Obu.

Det første steget var å modellere permafrostfordeling i landområder på den nordlige halvkule. En permafrostmodell ble brukt for å beregne temperaturer på toppen av permafrosten for perioden 2000 til 2016. Datagrunnlaget for modellen er landoverflatetemperaturer målt daglig av Terra og Aqua-satellittene.

Så måtte forskerne ta hensyn til andre forhold som påvirker permafrost, som snødekke og andre egenskaper i grunnen som påvirker bakketemperatur.

Dette ble estimert ut fra henholdsvis ERA-Interim klimamodellen fra det europeiske meteorologisenteret ECMWF og ut fra arealtyper som er kartlagt gjennom prosjektet Climate Change Initiative ved Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA).

Ved hjelp av denne klimamodellen og data tilgjengelig for hver eneste kvadratkilometer av jordoverflaten, så klarte forskerne å beregne et globalt kart over permafrost og temperaturer i permafrosten for områder uten borehull.

Figuren under viser at permafrosttemperaturene synker fra 0 °C (grønne farger) mot de høyere breddegrader i Sibir, til den nordlige delen av Canada og Alaska – som er farget i lilla og rosa. Dette indikerer at temperaturen i permafrosten varierer fra -7 til -14 °C.

Fordelingen av permafrost og grunntemperaturer på den nordlige halvkule.
Fordelingen av permafrost og grunntemperaturer på den nordlige halvkule.

De laveste modellerte permafrost-temperaturene på den nordlige halvkule faller helt ned til -22 °C og er på Nordøst-Grønland.

Modellens ytelse ble sammenlignet med temperatur i permafrost målt i borehull rundt kloden, og nøyaktigheten var pluss-minus to grader Celsius.

Forskerne fant at det modellerte arealet permafrost på den nordlige halvkule dekket 13,9 × 10 kvadratkilometer eller omtrent 15 prosent av utsatt landområde. Dette var innenfor eller litt under gjennomsnittet av tidligere estimater.

Fordeling av permafrost og bakketemperaturer i Antarktis. Mount Markham er markert med rødt og ligger i nordenden av Markham Plateu.
Fordeling av permafrost og bakketemperaturer i Antarktis. Mount Markham er markert med rødt og ligger i nordenden av Markham Plateu.

Lavest på jorda

I den andre studien brukte forskerteamet den samme tilnærmingen for å undersøke de isfrie områdene på høyere breddegarder på den sørlige halvkule – Antarktis.

Dette enorme kontinentet, som for det meste er dekket av is, har noen av de laveste naturlige temperaturene som er registrert på jorda.

På den sovjetiske Vostok-stasjonen ble det 21. juli 1983 registrert rundt - 89,2 grader Celsius. I 2010 registrerte satellittobservasjoner overflatetemperaturen til -93,2 grader Celsius, ifølge Wikipedia.

Selv om bare 0,2 prosent av Antarktis ikke er dekket av is, er disse isfrie områdene fordelt rundt hele kontinentet, fra kysten til fjelltopper som stiger over 4000 meter over havet.

Det er permafrost i nesten alle disse områdene, men lite var kjent om variasjon av temperaturer utenfor noen få områder med etablerte målinger av bakketemperaturen.

Forskerne undersøkte de isfrie områdene på det antarktiske fastlandet og øygrupper utenfor Antarktis i en oppløsning på en kvadratkilometer for perioden 2000–2017. Resultatene fra TTOP-modellen ble sjekket mot temperaturer fra 40 permafrost-borehull, og nøyaktigheten var ±1,9 grader Celsius.

– Resultatene fra modellen viser at den laveste permafrosttemperaturen på –36 grader Celsius anslås å ligge i Mount Markham i Queen Elizabeth Range i Den transantarktiske fjellkjede i Antarktis. Dette er så langt den laveste estimerte permafrosttemperaturen på jorda, sier Jaroslav Ob.

De andre temperaturene ble som oftest modellert mellom –23 og −18 grader Celsius for fjellområder som stiger over Antarktis-isdekket og mellom −14 og −8 grader Celsius for kystområdene.

Kalde fakta: Kryosfæren og permafrost

Kryosfæren, den frosne delen av jordens overflate der vann finnes i fast form i form av isbreer, snødekke, tele, permafrost, havis og islagte innsjøer. (Av gresk kryos, «kald»)

Permafrost tilhører jordens kryosfære og gjelder grunn der temperaturen i løpet av to sammenhengende år ikke overstiger null grader celsius. Rundt 20 prosent av landarealet på Jorden er påvirket av permafrost.

Kilde: Store norske leksikon

Omfattende forskningsinnsats

Denne forskningen bygger på et omfattende arbeid fra et internasjonalt team av forskere.

Den første studien, Northern Hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale, ble publisert i tidsskriftet Earth-Science Reviews i juni 2019.

Den andre studien, Pan-Antarctic map of near-surface permafrost temperatures at 1 km2 scale, er nylig publisert i The Chryosphere. Dette er et vitenskapelig tidsskrift på nett der artiklene er gjenstand for diskusjoner i det verdensomspennende kryosfære-forskningsmiljøet før endelig versjon blir trykket. Denne artikkelen ble nylig publisert, i februar 2020.

Begge studiene bruker data fra borehull og observasjoner av permafrost fra et forskernettverk som er koordinert gjennom Global Terrestrial Network for Permafrost.

Referanser:

Jaroslav Obu mfl.: . Northern Hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale. Earth-Science Reviews, 2019.
Doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.023

Jaroslav Obu mfl.: Pan-Antarctic map of near-surface permafrost temperatures at 1 km2 scale. The Cryosphere, 2020. Doi: 10.5194/tc-14-497-2020, 2020

Powered by Labrador CMS