9. Er jorden i Arktis en tikkende bombe af drivhusgasser ?

I det højarktiske Nordøstgrønland ligger forsøgsstationen Zackenberg. Her undersøger danske forskere, hvordan organisk stof bliver omsat i jorden. De har udvalgt forskellige undersøgelsesområder, hvor landskabet har hver sin karakteristiske vegetation og jordbund. Forskerne måler bl.a. hvor mange af drivhusgasserne kuldioxid (CO₂) og metan (CH₄), jorden frigiver. Det er ikke ligegyldigt hvilken af drivhusgasserne, der frigives, for metan er som drivhusgas 23 gange stærkere end CO₂.

Figur 9.1 Jorden frigiver kuldioxid til atmosfæren, når bakterier omsætter planterester 
Jo mere jordbundstemperaturen stiger, jo mere kuldioxid frigives der fra områder bevokset med rypelyng (røde cirkler) og kantlyng (grønne firkanter). (Figur fra Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland).

Man kan tydeligt se temperaturens effekt, og at der hersker forskellige forhold på de undersøgte områder.  Området med rypelyng ligger på en såkaldt afblæsningsflade. Det vil sige, at jorden er vindeksponeret og tør. Det lave vandindhold giver jorden en højere temperatur om sommeren og forklarer dermed den høje omsætning af kulstof.  Området med kantlyng ligger mere beskyttet. Her bliver sneen liggende længe, og jorden er derfor koldere og mere fugtig end jorden under rypelyng.

Jorden frigiver altså CO₂ om sommeren når organisk stof bliver omsat. Men planterne optager også CO₂ når de laver fotosyntese. For at få et indtryk af om områderne samlet frigiver eller optager CO₂ over en vækstsæson, har forskerne målt udveksling af kuldioxid med atmosfæren over et helt årti. Målinger viser, at der i disse områder er balance, således at den mængde CO₂ der bliver bundet ved fotosyntese, frigives igen ved planternes og dyrenes respiration samt ved nedbrydning af organisk stof i jorden. I forhold til den globale opvarmning, er disse jorde derfor formodentlig hverken en skurk eller en helt, der enten forværrer eller forbedrer atmosfærens indhold af drivhusgasser.

Figur 9.2 Kæruld indikerer fugtig jord 
Der vokser ofte kæruld, når jorden er vandmættet. Sådanne områder sender meget metan op i atmosfæren, når jorden bliver varmere. (Foto: Peter Bondo Christensen).

Der vokser som regel kæruld på de vandmættede jorde. Planterne har hule stængler der transporterer ilt ned til rødderne i den iltfattige jord. Men stænglerne virker også som skorstene, der hurtigt og effektivt kan transportere metangassen op i atmosfæren fra jordens dyb.

Og forskerne har gjort endnu en ny opdagelse: Når vækstsæsonen slutter, finder de endnu en stor frigivelse af metan når jorden fryser, se figur 9.3. Faktisk frigives der i denne indfrysningsperiode lige så meget metan som gennem hele den egentlige vækstsæson. Gennem en årrække har det været kendt, at indholdet af metan i det arktiske var højt i efteråret uden at man kunne forklare hvorfor. Med denne nye opdagelse er man således kommet langt videre i forståelsen af hele samspillet omkring frigivelse af metan fra Arktis til atmosfæren – som udgør et betydeligt bidrag til drivhuseffekten.

Figur 9.3 Metan fryser ud af jorden 
De mørkeblå cirkler viser gennemsnitsmålinger af flux af metan (højre skala) i sommersæsonen 2007 for seks målekamre, og stregerne viser standardafvigelsen mellem målekamrene. Man kan også se jordens temperatur i forskellige dybder (rød: 5 cm; grøn: 10 cm; blå: 15 cm: temperaturskala på venstre side). De nedadrettede pilene angiver hvornår jorden fryser. Forskerne har vist, at når jorden fryser ind om efteråret, presses der lige så meget metan ud af jorden som gennem sommerperioden. (Figur fra Nature, vol. 456, december 2008).

Forskerne har også målt kulstofindholdet i jorden på de meget fugtige områder, og de fandt at de fugtige jorde ophober mere kulstof end de frigiver. Fotosyntesen binder altså mere kulstof (organisk materiale) end der nedbrydes. Det er i modsætning til, hvad man har målt i de tørre områder, hvor der er balance i systemet. Når der ophobes kulstof i jorden, modvirker det drivhuseffekten. Men sluteffekten er ikke entydig. For hvis det samme system frigiver forholdsvis meget CH₄ i forhold til CO₂, er det kritisk, da metan som nævnt er ca. 23 gange stærkere som drivhusgas end kuldioxid. Forskerne følger derfor meget nøje, hvad der sker med det arktiske landskab de kommende år i takt med den globale opvarmning.

Arktis er blandt de områder på Jorden, hvor de største temperaturstigninger finder sted. Sne og is kaster varmen tilbage, men når sneen smelter, suger den mørke jord i stedet varmen til sig og holder på varmen, se også kapitel 1. Det har altså en selvforstærkende effekt, at is og sne smelter væk i Arktis.

Det er endnu uvist om den øgede temperatur fører til, at landskabet udvikler sig i retning af mere fugtige jordbundstyper pga. mere nedbør og snesmeltning eller til mere tørre jordtyper pga. højere varme. De fugtige jordtyper frigiver metan og bidrager derfor mere til drivhuseffekten. Hvis det derimod pga. varmen bliver mere tørt, er det sandsynligt, at der bliver omsat mere kulstof i tidligere våde områder. Så vil den samlede mængde kulstof der frigives til atmosfæren sikkert stige, men drivhuseffekten kan vise sig at blive mindre, fordi andelen fra metan falder.

Figur 9.4 Foråret kommer sent i de arktiske områder (Foto: Peter Bondo Christensen).

Figur 9.5 Skematisk tegning af gashydratstrukturen Fra:http://www.marum.de/Wie_bilden_sich_Gashydrate_wirklich.html

Tør permafrosten som følge af temperaturstigninger, frigives både CO₂ og CH₄. Det vil accelerere den globale opvarmning yderligere. Forskerne kan se, at afstanden fra jordoverfladen til den permafrosne jord år for år bliver større, se figur 6. Mere og mere jord tør altså, og forskerne er derfor bange for, at jorden i Arktis er en tikkende bombe af drivhusgasser.

Figur 9.6 Der bliver længere til permafrosten
Store områder med permafrost tør hvert år i Arktis. Ved Zackenberg kommer det bl.a. til udtryk ved, at man som årene går, må grave dybere og dybere for at komme ned til permafrosten, uanset om man graver under tør eller fugtig jord. (Figur fra Naturen og klimaændringerne i Nordøstgrønland).