Det er nesten like mye som verden hittil har hatt av utslipp ved bruk av fossilt brensel.

- Et mildere klima vil virke inn på omsetningen av de store mengdene karbon som ligger lagret i jordsmonnet i arktiske områder. Høyere temperatur fører til raskere nedbryting av det organiske materialet i jorda. Det betyr økte utslipp av CO2 og CH4 og enda mer klimagasser i atmosfæren. Vi er inne i en ond sjølforsterkende sirkel, sier seniorforsker Arne Grønlund i Bioforsk Jord og miljø.

Han har karbonomsetning og drivhusgasser fra jord som ekspertområde, og er engasjert i flere forskningsprosjekter med virkning av klimaendringer i arktisk terrestrisk miljø.

Tilpasset klima

Arktiske områder har gjennom tusener av år blitt tilpasset et kaldt klima.

Områdene er blant de økosystemene i verden som er mest sårbare mot en temperaturøkning. Det kalde klimaet skyldes først og fremst at det er liten solvinkel (solen står lavt på himmelen) og dermed mindre innstrålt energi.

I tillegg bidrar snø og is til at mye av energien fra sola blir reflektert og sendt tilbake ut i atmosfæren.

Underjordisk biomasse

Arktiske terrestriske (terra = jord) økosystemer har liten produksjon av planter og dyr. Dette skyldes først og fremst lav temperatur og kort vekstsesong, men også mangel på nitrogen og fosfor. Nedbrytingen og mineraliseringen av organisk materiale skjer svært langsomt.

Arktiske plantearter har generelt en stor andel av underjordisk biomasse (røtter).

- Den seine nedbrytingen i arktiske strøk fører til at organisk karbon hopes opp i jord. Det gjelder spesielt i de subarktiske områdene på Nordkalotten, samt Russland og Canada, sier Grønlund.

Karbon i jord

Den totale mengden karbon i jord i nordområdene har vært anslått til cirka 750 milliarder tonn i de øverste lagene. Av dette finnes 350 millioner tonn i myr og 400 millioner tonn i jord med permafrost.

- Denne mengden utgjør mellom 25 og 50 prosent av den totale mengden organisk karbon i jord i verden. Det er omlag like mye som karbonmengden i hele atmosfæren, sier Arne Grønlund.

Permafrost

Permafrost er jord i områder med årsmiddeltemperatur under null grader, og kan omfatte både myr og mineraljord.

Høyt karboninnhold i jord med permafrost skyldes både en direkte temperatureffekt gjennom langsom nedbryting av organisk materiale og en indirekte effekt av at organisk materiale blir begravd og konservert som følge av fryse- og tineprosesser.

Nyere undersøkelser tyder på at dypere lag av permafrost inneholder en karbonmengde på cirka 500 milliarder tonn. Dette er nedfrosne rester av planter og dyr som har vært konservert i cirka 30 000 år.

Skremmende potensial

- Det er et skremmende stort potensial for utslipp, fremholder seniorforskeren ved Jord og miljø. Arne Grønlund forteller at potensialet for tap av karbon fra myr og permafrost som følge av oppvarming de neste 100 år, til sammen er anslått til 200 milliarder tonn!

- Dette er nesten like stort som det samlede utslippet fra forbrenning av fossilt brensel (olje og kull) de siste 150 år. I tillegg er det antatt at om lag 450 milliarder tonn karbon kan (90 prosent) kan frigøres fra dypere lag av permafrosten dersom den skulle tine opp, forsetter han.

Mer utslipp sannsynlig

Virkningen på karbonomsetning og drivhusgasser er et av de viktigste spørsmålene i forbindelse med klimaendringene. Sannsynligvis vil arktiske terrestriske økosystemer være en blanding av kilde- og sluk-arealer.

-Det er også sannsynlig at kilde-arealer vil dominere over sluk-arealer, og at en klimaendring vil føre til en netto økning i utslipp av drivhusgasser. Data om utslipp av drivhusgasser fra arktiske områder er svært viktig for globale klimamodeller. Per i dag har vi lite data om disse utslippene og virkningen, sier seniorforsker Arne Grønlund.

Karbonbalanse

Karbonbalanse kan defineres som differansen mellom binding av karbon fra luften gjennom produksjon av biomasse (netto fotosyntese) og tap til vann eller atmosfæren som følge av nedbryting av biomasse, hovedsakelig som respirasjon.

Begge prosesser øker når temperaturen stiger, men nedbrytingen av biomassen øker raskere enn dannelsen.

Frysepunktet er en kritisk temperatur, og i frossen jord er tilgangen på vann en sterkt begrensende faktor for nedbrytingen, i tillegg til temperatur.

Jordsmonn i arktiske områder har vist seg å inneholde en relativt stor andel lettløselige organiske forbindelser med lav molekylvekt.

Disse forbindelsene er mer sensitive mot temperaturendring og gir raskere mineralisering ved en klimaendring enn organisk materiale i andre typer jordsmonn.

Balanse

Et sentralt spørsmål er om karbonbalansen blir positiv eller negativ når temperaturen øker, det vil si om økt fotosyntese og biomasseproduksjon vil kompensere for raskere nedbryting av organisk materiale.

Det er stor usikkerhet om dette spørsmålet. Modellering og måinger viser motsatt resultat. Ved høy jordfuktighet er det sannsynlig at balansen blir positiv og at det akkumuleres karbon.

Ved lav fuktighet er det derimot sannsynlig at nedbrytingen øker raskere enn produksjonen og at balansen blir negativ.

Metan kontra karbondioksid

Størst usikkerhet er knyttet til metanutslipp fra myr og permafrost. Metan dannes av organisk materiale i vannmettet jord.

Metan er av stor interesse for den totale drivhusgassbalansen pï¿? grunn av høy drivhuseffekt, mer enn 20 ganger høyere enn CO2.

Emisjonen av metan er forventet p øke som følge av økning i temperatur og større arealer med våtmarker. Metan kan bli oksidert til CO2 av bakterier i jorda som bruker metan som energikilde, forutsatt at jorda ikke er vannmettet i overflata.

Både metandannelse og oksidasjon er svært ufortsigbare prosesser som er vanskelig å modellere på grunn av et komplisert samspill mellom temperatur, fuktighet, tilgjengelighet av substrater, mikrobiell sammensetning og konkurranse og vegetasjon.

Metanutslipp varierer mye

Utslipp av metan kan vise stor lokal variasjon i rom og tid. Den kan variere over korte avstander som følge av variasjonen i vegetasjon og vann- og oksygeninnhold i jordsmonn.

Variasjonen i tid henger sammen med årstidsvariasjoner i temperatur og fuktighet. Høy temperatur stimulerer bøde CO2- og CH4-emisjon, mens høy grunnvannstand stimulerer CH4-emisjon og motvirker CO2-emisjon.

Virkninger av varmere klima

Den forventede klimaendringen innebærer blant annet økt temperatur og lengre vekstsesong:

• Fotosyntesen og produktiviteten øker.
• Skoggrensa vil forskyves nordover.
• Endring fra tundra til boreal skog.
• I noen tilfelle endres boreal skog til våtmark.
• I tillegg forventes at netto innstråling blir større (som følge av lavere albedo og mindre refleksjon).

Årsaken til lavere albedo er kortere perioder med is og snødekke, og delvis endring av vegetasjon fra lavtvoksende kratt til skog. Endringen i albedo vil føre til redusert energitap til atmosfæren og ytterligere økt temperatur.

Dramatiske endringer

De mest dramatiske endringer vil skje i jord med permafrost. Her ventes:

• Lengre perioder med tint jord.
• Dypere aktivt lag som tines opp om sommeren.
• Forskyvning av permafrostgrensen mot nord.
• Ustabil grunn for bygninger og infrastruktur.
• Økt emisjon av drivhusgasser.
• Frigjøring av vann fra smelting av permafrost.
• Forurensning av vassdrag og havområder.

  Ordforklaringer

• Biomasse = samlebegrep på organisk materiale fra landområder, vann og hav.
• Albedo = refleksjon.
• Subarktisk klima = et klima med lange og kalde vintre, og korte, men forholdsvis varme somre.
• Permafrost = tundrajord som er frosset i dypere lag hele året og hvor bare den øvre delen tines opp om sommeren.
• Boreal barskogbelte = skog sør for tundraen.
• Metan (CH4) = organisk gass som har mer enn 20 ganger så stor effekt på klima som CO2 på vektbasis.
• Mineralisering = biologisk nedbryting av organisk materiale til mineraler og CO2.