Permafrostjordar lagrar stora mängder organiskt kol och framställs ofta som ett kritiskt tippelement i jordsystemet, som när den globala uppvärmningen har nått en viss nivå plötsligt och globalt kollapsar. Bilden av en tickande tidsinställd bomb, som förblir relativt tyst tills den exploderar vid en viss nivå av uppvärmning, är dock kontroversiell inom forskarvärlden.
Baserat på de vetenskapliga data som för närvarande finns tillgängliga är bilden bedräglig, vilket ett internationellt team under ledning av Alfred Wegener-institutet har visat i en nyligen publicerad studie.
Enligt deras resultat finns det inte en enda global tipppunkt, utan snarare ett stort antal lokala och regionala tipppunkter som ”tippar” vid olika tidpunkter, vilket ger kumulativa effekter och får permafrosten att tina i takt med klimatförändringarna. Därför är det ännu viktigare att vidta beslutsamma åtgärder idag om vårt mål är att bevara så mycket permafrost som möjligt. Studien publicerades i tidskriften Nature Climate Change.
Permafrosten täcker ungefär en fjärdedel av landmassan på norra halvklotet och lagrar enorma mängder organiskt kol i form av dött växtmaterial. Så länge marken är frusen förblir detta material intakt, men när permafrosten tinar börjar mikroorganismer bryta ner det och stora mängder kol släpps ut i atmosfären i form av CO2 och metan.
Följaktligen skulle stigande temperaturer över hela världen kunna aktivera denna enorma reservoar och avsevärt förvärra klimatförändringarna genom ytterligare utsläpp. I den offentliga debatten möter man därför ofta idén om en ”tickande tidsinställd kolbomb”.
Detta bygger på antagandet att permafrosten, liksom den grönländska inlandsisen, är ett av flera tippande element i jordsystemet. Enligt detta synsätt kommer permafrosten till en början bara att tina gradvis som en reaktion på den globala uppvärmningen, men när ett kritiskt tröskelvärde har överskridits kommer upptiningsprocesserna plötsligt att börja förstärka varandra, vilket leder till en snabb och oåterkallelig kollaps av permafrosten i hela Arktis.
Även om många har spekulerat i att den här typen av upptiningsscenario är möjligt har det hittills varit oklart om det verkligen finns något sådant tröskelvärde, och i så fall vad motsvarande temperaturgräns är.
Ett internationellt forskarlag under ledning av Dr. Jan Nitzbon från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) har nu gått till botten med denna fråga.
”Faktum är att idén om permafrost som ett globalt tippelement är kontroversiell inom forskarvärlden. IPCC påpekade också denna osäkerhet i sin senaste utvärderingsrapport”, säger AWI:s expert.
”Vårt mål var att täppa till denna kunskapslucka. I vår studie har vi sammanställt tillgänglig akademisk litteratur om de processer som kan påverka och påskynda upptiningen av permafrost. I kombination med vår egen dataanalys bedömde vi alla aktuella rön om upptiningsprocesser med avseende på om och i så fall på vilken rumslig skala – lokal, regional, global – de kan leda till självförstärkande upptining och därmed till en ”tipping” i samband med en given uppvärmningsnivå.”
Studiens resultat är tydliga: det finns verkligen geologiska, hydrologiska och fysiska processer som är självförstärkande och i vissa fall oåterkalleliga, men dessa verkar endast lokalt eller regionalt. Ett exempel: bildandet av så kallade termokarstsjöar. Här smälter isen inuti permafrostjordar och skapar fördjupningar.
Smältvattnet samlas på ytan och bildar en mörk sjö som absorberar stora mängder solenergi. Detta intensifierar i sin tur uppvärmningen av permafrosten under vattnet, vilket skapar en självförsörjande upptiningsprocess i och runt sjön. De fann också liknande förstärkande återkopplingar i andra permafrostrelevanta processer, som förlusten av boreala barrskogar på grund av brand – men även här endast på lokal till regional skala.
”Det finns inga bevis för självförstärkande interna processer som, från en viss grad av global uppvärmning, påverkar all permafrost och påskyndar upptiningen globalt”, förklarar Nitzbon.
”Dessutom skulle det beräknade utsläppet av växthusgaser inte leda till en global uppvärmning i slutet av århundradet. Därför är det missvisande att framställa permafrosten som ett globalt tippande element.”
Men det betyder inte att den arktiska permafrosten inte är något att oroa sig för – tvärtom visar studien tydligt att permafrostzonen är mycket heterogen. Följaktligen kommer många små, lokala tippunkter att överskridas vid olika tidpunkter och uppvärmningsnivåer, vilket ackumuleras över tid.
Följaktligen kommer den globala upptiningen av permafrosten inte att utgöra en gradvis ökning följd av en plötslig ökning, utan snarare intensifieras i takt med den globala uppvärmningen och sluta med att permafrosten försvinner helt när den globala uppvärmningen når 5-6 grader Celsius.
”Det innebär att allt fler regioner redan nu eller snart oundvikligen kommer att påverkas av upptining”, säger AWI-forskaren.
”Med andra ord finns det ingen säkerhetsmarginal för uppvärmningen – som bilden av tippunkten antyder – som vi fortfarande kan utnyttja så länge vi inte överskrider tröskelvärdet.
”Det är därför vi måste hålla ett vakande öga på permafrostregionerna genom ännu bättre övervakning, få en bättre förståelse för de inblandade processerna och representera dem i klimatmodeller för att ytterligare minska källorna till osäkerhet. Och en sak till är klar när det gäller den växthusgasbaserade förlusten av permafrost: ju snabbare mänskligheten kan uppnå nettonollutsläpp, desto fler regioner kan bevaras som unika livsmiljöer och kolreservoarer.”
Ytterligare information: No respite from permafrost-thaw impacts in the absence of a global tipping point, Nature Climate Change (2024). DOI: 10.1038/s41558-024-02011-4
