Permafrost er et underjordisk fenomen og dekker en betydelig del av land- og havområdene på de høyere breddegrader på den nordlige og sørlige halvkule. Permafrost er definert som grunn som forblir under 0 °C i minst to påfølgende år.
Temperaturen i permafrost varierer med hvor den måles. For eksempel har permafrost målt i Nord-Norge en temperatur på like under 0 °C, mens permafrost i Sibir i Russland er kaldere og ligger under -10 °C grader.
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 fra 2014.
Permafrost innvirker på stabiliteten i berggrunn og løse avsetninger, og tining av permafrosten vil ha påvirkning på kostnader og metoder for utvikling av infrastruktur, ifølge flere tidligerer forskningsstudier.
– 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. Til tross for betydningen den har for klimaet, vet vi veldig lite om permafrost utenfor de områdene der permafrosttemperaturer måles i borehull, forklarer Jaroslav Obu. Han er forsker ved Institutt for geofag på Universitetet i Oslo og førsteforfatter på to nye studier om permafrost.
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 permafrostmodell som estimerer temperaturer dypere nede i bakken, sier Obu.
Det første steget var å finne fordelingen av permafrost på den nordlige halvkule. De brukte en likevektsmodell (TTOP-modell) for å beregne temperaturer i toppsjiktet av permafrosten for perioden 2000 til 2016. Datagrunnlaget for hovedmodellen er landoverflatetemperaturer målt daglig av Terra og Aqua-satellittene. Snødekke- og bakkeegenskaper, som har en viktig innflytelse på permafrostegenskaper, ble estimert fra data fra ERA-Interim klimamodellen og fra Landcover Climate Change Initiative/ESA.
Med denne modellen og data tilgjengelig for hver kvadratkilometer av jordoverflaten klarte de 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, den nordlige delen av Canada og Alaska – som er farget i lilla og rosa, noe som indikerer at temperaturen i permafrosten varierer fra -7 til -14 °C.
De laveste modellerte permafrosttemperaturene 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 ±2 °C. De fant at det modellerte arealet permafrost på den nordlige halvkule dekket 13,9 × 10 kvadratkilometer (ca. 15 prosent av utsatt landområde), noe som var innenfor eller litt under gjennomsnittet av tidligere estimater.
Skal kartlegge metan-utslipp over hele kloden
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 °C. I 2010 registrerte satellittobservasjoner overflatetemperaturen til -93,2 °C.
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 1 kvadratkilometer for perioden 2000–2017. Resultatene fra TTOP-modellen ble sjekket mot temperaturer fra 40 permafrost-borehull, og nøyaktigheten var ±1,9 °C.
– Resultatene fra modellen viser at den laveste permafrosttemperaturen på –36 °C 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.
De andre temperaturene ble som oftest modellert mellom –23 og −18 °C for fjellområder som stiger over Antarktis-isdekket og mellom −14 og −8 °C for kystområdene.
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 online vitenskapelig tidsskrift der artiklene er gjenstand for diskusjoner i det verdensomspennende kryosfære-forskningsmiljøet før endelig versjon blir trykket, som artikkelen ble i februar 2020.
Og ikke minst, de to studiene bruker data fra borehull og observasjoner av permafrost fra et forskernettverk sin innsats koordinert i Global Terrestrial Network for Permafrost.
Artikkelen ble først publisert på titan.uio.no,
Bor i iskalde Alaska – klarer seg med 3700 kilowattimer i året
