Tjälskjutning kan öka växthusgasutsläpp från Arktis

Marken i Arktis har under tusentals år samlat på sig stora mängder av förmultnat växtmaterial på grund av att nerbrytningen är långsam vid de låga temperaturerna som råder här.

När temperaturerna i marken i Arktis nu förväntas stiga till följd av ett varmare klimat finns en oro att stora mängder av de lagrade växtmaterialet kommer att brytas ned och frigöras som koldioxid. En sådan process skulle bidra till den ökade halten av denna växthusgas i atmosfären.

Räkna med tjälprocesser
I de förutsägelser som gjorts rörande framtida utsläpp av koldioxid från den arktiska marken har man hittills inte tagit med i beräkningarna hur tjälprocesser påverkar utsläppet av växthusgaser.

Marina Becher, institutionen för ekologi, miljö och geovetenskapvid Umeå universitet visar  i sin avhandling att det inte enbart är temperaturen som är avgörande för hur mycket växthusgaser som frigörs från marken utan att denna mängd även påverkas av hur tjälprocesserna kommer att förändras.

Ett anmärkningsvärt resultat från Marinas studier är att mark som påverkas av kraftig tjäle verkar vara betydande källor till koldioxid.

– Jag följde flödet av koldioxid under ett år på femton olika lokaler i Abisko-fjällen och fann att alla dessa platser avgav mer koldioxid än vad som kunde bindas upp med hjälp av växter på platsen.

Avviker från gängse bild
Att mark som utsatts för kraftiga tjälprocesser skulle vara källor till koldioxid avviker från den gängse bilden att den arktiska marken fortfarande binder in mer koldioxid än vad den avger.

Marina Becher visar i sin avhandling att tjälprocesser påverkar både växtsammansättningen och hur bra växter tar upp koldioxid från atmosfären via fotosyntesen. Kraftig tjälskjutning gör det till exempel svårt för risväxter att fotosyntetisera då deras rötter lätt brister när marken rör sig under vintern.

Tjälprocesser styr även var i marken växtmaterial hamnar vilket är mycket viktig för hur snabbt nedbrytningen sker.

– Om tjälprocesser leder till en uppfrysning av gammalt material till markytan så kan de öka utsläppen av koldioxid, säger Marina Becher.

Marina Becher studier tyder på att gamla växtdelar som begravts under lilla istiden, en period av kallt klimat som avslutades för cirka 100 år sedan, har transporterats till markytan under de sista decennierna och bryts nu ned i hög hastighet. Denna process skulle kunna vara en förklaring till att alla de studerade områdena verkar vara betydande källor till koldioxid.

Studerat strukturfenomen
För att studera hur tjälprocesser påverkar kolinlagringen i marken har Marina Becher använt sig av och studerat de strukturfenomen som tjälen orsakar, så kallade non-sorted circles. Det är cirklar av jord omringade av vegetation som bildas över trädgränsen i fjällen när marken rör på sig på grund av att marken fryser och tinar.

– Innan jag började doktorera hade jag aldrig uppmärksammat dessa cirklar när jag fjällvandrat. Men när jag går tillbaka och tittar på bilder kan jag se att vi ofta har tältat på dem, för marken är ofta plattare här. Nu för tiden ser jag dem överallt, säger Marina Becher.

Studierna som Marina Becher gjort visar tydligt hur viktigt det är att förstå hur tjälprocesser påverkas av ett förändrat klimat om mänskligheten ska kunna förutspå framtida utsläpp av växthusgaser från Arktis.

Avhandling
Cryogenic soil processes in a changing climate

För mer information, kontakta:
Marina Becher, Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap. E-post: marina.becher@umu.seelefon: 073-969 86 79

Disputation
Fredagen den 22 januari försvarar Marina Becher, Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln Cryogenic soil processes in a changing climate. Svensk titel: Kryogena markprocesser i ett föränderligt klimat. Disputationen äger rum klockan 10.00 i Stora hörsalen i KBC-huset. Fakultetsopponent är Professor Philip Wookey, Terrestrial Environmental Sciences, Heriot Watt University, Edinburgh, United Kingdom.