Lystgass kan øke global oppvarming

Når den globale oppvarmingen får permafrosten i Arktis til å tine, kan det dannes store mengder lystgass. Det kan øke den globale oppvarmingen og skade ozonlaget. 

Opptint permafrost raper lystgass

Forskerne resonnerte seg frem til hvordan permafrosten kan danne lystgass i løpet av sommermånedene:

Så lenge permafrosten er intakt, er nitrogenet bundet til jorden. Men i det øyeblikket permafrosten tiner, vil smeltevannet piple ned i dypereliggende jordlag.

Når jordlagene er drenert for smeltevann, åpner det opp for at luft kan trenge ned ovenfra og oksidere nitrogenforbindelsene, slik at det dannes nitrat.

Permafrosten i de dypere jordlagene virker imidlertid som bunnen av et badekar, som hindrer smeltevannet i renne bort.

I stedet hoper smeltevannet seg opp over permafrosten, slik at jordlagene igjen mettes med smeltevannet. Den cocktailen av nitrat, smeltevann og mikroorganismer setter gang i produksjonen av lystgass.

For å underbygge teorien gjennomførte forskerne et forsøk som etterligner den naturlige prosessen.

Først tinte de opp permafrosten og drenerte borekjernene for smeltevann. Deretter helte de smeltevannet tilbake i borekjernene, slik at jorden på nytt ble vannmettet.

Ved hjelp av elektroder kunne forskerne nå måle at det satte fart i dannelsen av lystgass.
 

Lystgass er en av flere drivhusgasser

En drivhusgass er en gass som er i stand til å absorbere varmestråling. For å kunne det må molekylene bestå av minst tre atomer.

Nitrogen, oksygen og argon, som det er mest av i vår atmosfære, har bare to atomer i hvert molekyl. Vann (H2O), karbondioksid (CO2), metan (CH4) og dinitrogenoksid (N2O, lystgass) har alle tre eller flere atomer per molekyl, og de er derfor alle drivhusgasser.

Siden 1800-tallet er atmosfærens innhold av lystgass steget 20 prosent og vokser nå med 0,25 prosent i året.

 

Visste du

Nedbrytningen av ozonlaget diskuteres ofte i forbindelse utslipp av klorholdige gasser, de såkalte KFK-gassene. Men lystgass bidrar også betydelig til nedbrytning av ozon i den øverste delen av atmosfæren.
 

Lystgass – dinitrogenoksid - er ikke bare et effektivt middel for smertelindring hos tannlegen. Det er også en svært sterk drivhusgass, som er hele 300 ganger kraftigere enn CO2.

Den egenskapen kan vi komme til å merke effekten av i takt med at den globale oppvarmingen setter inn.

Når klimaet blir varmere, vil en del av den arktiske permafrosten tine opp, og det kan starte produksjonen av store mengder lystgass.

En del av lystgassen vil etter alt å dømme slippe ut i atmosfæren, hvor den både vil akselerere den globale oppvarmingen samt nedbrytningen av ozonlaget.

Det viser en ny dansk studie, som er ledet av professor i miljøgeokjemi Bo Elberling fra Institutt for Geografi og Geologi på Københavns Universitet.

Resultatene er nettopp offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet Nature Geoscience.

Effektene undervurdert

– Hittil har man trodd at produksjonen av lystgass i det arktiske området var for liten til i å ha en betydning for den globale oppvarmingen og nedbrytningen av ozonlaget, men nå viser våre studier at vi hittil har undervurdert effektene, sier Elberling.

Gjennom de siste ti årene har permafrosten årlig mistet nesten en centimeter i tykkelsen. Og skal man tro de offisielle prognosene, vil jordens gjennomsnittstemperatur stige med to grader de neste 80 årene, noe som medfører at ytterligere 10-20 centimeter av permafrostlaget vil tine opp.

Elberling mener imidlertid at det er sannsynlig at deler av Arktis vil tine opp mer, slik at det snarere er opp mot en halv meter av permafrosten som vil tine i perioden. Siden det finnes permafrost i store deler av Arktis, vil lystgassen potensielt sett kunne bidra betydelig til drivhuseffekten.

– Det vi kan se i laboratoriet, er at permafrosten kan frigi overraskende store mengder av lystgass. Hvis lystgassen frigjøres i takt med varmere klima og nedbør i det arktiske området, så står vi overfor en hittil ukjent og viktig kilde til den globale oppvarmingen, sier Elberling.

Kjent fenomen fra tropene

Kongsfjorden fra Blomstrandhalvøya ved Spitsbergen, Svalbard. (Foto: Wikimedia Commons, se lisens her)
Kongsfjorden fra Blomstrandhalvøya ved Spitsbergen, Svalbard. (Foto: Wikimedia Commons, se lisens her)

Det har lenge vært kjent at tropiske sumpområder og regnskoger frigir betydelige mengder lystgass fordi mikroorganismer bryter ned store mengder nitrogen i den vannmettede jorden. Det gjør at lystgassen frigjøres raskt – omkring 34 milligram lystgass per kvadratmeter per dag.

Nå viser det seg at det laget av permafrost som årlig vil tine opp på grunn av den globale oppvarmingen i Arktis, antagelig vil kunne frigi lystgass i et tempo av samme størrelsesorden.

– Det ligger et hittil ukjent nitrogenlager i den frosne jorden i mange arktiske områder, som lett kan omsettes til lystgass når den globale oppvarmingen får en større del av permafrosten til å tine. Den naturlige produksjonen av lystgass i Arktis kan under visse betingelser nå et nivå som hittil bare er sett i tropene, sier Elberling.

Nye forsøk med borekjerner

Forskergruppen er kommet til den erkjennelsen ved å gjennomføre forsøk med borekjerner som er hentet opp fra seks forskjellige steder, deriblant forskningsstasjonen Zackenbergh på Nordøst-Grønland.

En forutsetning for at det kan dannes lystgass, er at jorden er rik på nitrogen, og at den vekselvis dreneres for og mettes med vann.

Tundra i Alaska. (Foto: Wikimedia Commons, se lisens her)
Tundra i Alaska. (Foto: Wikimedia Commons, se lisens her)

Her viste det seg at innholdet av nitrogenforbindelsen ammonium i borekjernene var mye høyere enn forventet, og at permafrosten var overraskende rik på is, som ved opptining gir mye smeltevann. Endelig bugnet permafrosten av de mikroorganismene som skal til for å omdanne nitrogenet (se faktaboks).

Permafrosten i borekjernene fra alle seks stedene viste seg å være i stand til å produsere lystgass når den ble tint opp. Spørsmålet er dermed hvor utbredt denne formen for permafrost er i det arktiske området.

Vanskelig å kartlegge permafrosten

Arktis omfatter Grønland, Sibir, Alaska og store deler av Canada, og det blir ikke lett å kartlegge permafrosten i det gigantiske området, innrømmer Elberling.

Dessverre finnes det ingen satellitter som kan ta bilder av hvor den nitrogenholdige permafrosten finnes. Den eneste måten er å analysere et vell av borekjerner. Men selv om det blir en dyr og omstendelig prosess, så er det viktig å få utført, påpeker han.

– For å kunne kaste lys over hvor stort problemet blir, er det viktig å finne ut om prosessen kan finne sted over hele Arktis, eller om den bare foregår noen få steder. Så derfor foreslår vi at man finner ut hvor mye nitrogen som er gjemt på forskjellige steder, sier Elberling.

Dannelsen av lystgass er en konsekvens av den globale oppvarmingen, og derfor er det ikke noe man umiddelbart kan gjøre noe med. Men derfor er det likevel viktig å få oversikt over omfanget av problemet, sier han.

______________________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no

Referanse:

Nitrous oxide emissions from thawing permafrost, Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo803.

Powered by Labrador CMS