När permafrosten i Arktis tinar ökar utsläppen av den kraftfulla växthusgasen metan. Örjan Gustafsson och hans kollegor vid Stockholms universitet undersöker nu metanutsläpp från permafrost i havsbotten i Arktis. Resultaten ska ge en förbättrad bild av den globala metanbalansen – och bidra till hur samhällen kan förbereda sig för ett allt mer utsatt klimat.
Projektanslag 2024
”Observational Constraints on Arctic Ocean Methane Systems as Tipping Elements and Triggers of Climate Overshoot (TippingArcticOceanMethane)”
Huvudsökande:
Professor Örjan Gustafsson
Medsökande:
Stockholms universitet
Wei-Li Hong
Birgit Wild
Lärosäte:
Stockholms universitet
Beviljat anslag:
25 000 000 kronor under fem år
För cirka 10 000 år sedan översvämmades stora permafrosttäckta landområden i Arktis av havsvatten. Genom årtusenden har rester av ruttnande växter och djur på havsbotten bildat mängder av metan – en växthusgas som har en stor påverkan på jordens uppvärmning.
Sedan den industriella revolutionen på 1700-talet har metan stigit med 200–300 procent i atmosfären, jämfört med koldioxid som ökat med cirka 50 procent. Och utsläppen fortsätter. Ett exempel är Arktis, där stora våtmarker släpper ut allt större mängder metan samtidigt som permafrosten tinar och glaciärerna smälter.
Metanutsläppen orsakas både av människor och natur. Att utsläpp från jordbruk, energi och avfall hör till sådant som människan både kan påverka och mäta är välkänt. Det är däremot svårare att undersöka hur pass mycket klimatuppvärmningen triggar ökade utsläpp från naturen.
Vill råda bot på kunskapsluckan
Örjan Gustafsson, professor i biogeokemi vid institutionen för miljövetenskap och Bolincentret för klimatforskning, Stockholms universitet, vill råda bot på kunskapsluckan.
Han poängterar att den mänskligt orsakade globala uppvärmningen samverkar med de naturliga processerna i Arktis:
– Den typen av förstärkande återkopplingsmekanism kommer att förvärra klimatförändringarna, men vi kan ännu inte säga hur mycket. Vi vet i dag att permafrosten i havsbotten tinar snabbare än vad forskare tidigare känt till – och att det leder till att en ökad mängd metan frigörs.
Att minska metanutsläppen är avgörande för att nå Parisavtalets mål: att hålla den globala uppvärmningen långt under 2 grader. Metan är också en del av EU:s samlade lagstiftningspaket som syftar till att minska nettoutsläppen av växthusgaser med minst 55 procent till år 2030, jämfört med 1990 års nivåer.
Örjan Gustafsson leder nu ett projekt, som finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, vars huvuduppgift är att bidra med ny kunskap om metanet som läcker från sedimenten i Arktis stora grundhav. Några av frågorna som forskarna vill besvara är: Varifrån havsbotten kommer metanet? Hur mycket läcker ut och hur mycket kommer upp i atmosfären och påverkar klimatet?
– Vi svenskar är världsledande inom den arktiska forskningen. Tack vare Wallenbergprojektet kan vi fortsätta behålla vår position, men också se till att vi tar flera steg framåt, säger Örjan Gustafsson.
Frysar fyllda med prover från Arktis
I Geovetarhuset på campusområdet finns flera frysrum fyllda med tusentals prover tagna från luft, havsvatten och bottensediment från Arktis, framför allt norr om Ryssland.
Arkivet är förmodligen världens största, i alla fall utanför Ryssland. Materialet har samlats in vid flera forskningsexpeditioner. Örjan Gustafsson har själv deltagit i fyra, två med svenska Oden och två med ryska forskningsfartyg.
– Att vara på plats är en nödvändighet för att kunna göra tydliga framsteg inom forskningen. Vi använder många slags metoder för att hitta hotspots och fånga upp prover för vidare studier.
Genom att borra sig ner från havsisen till permafrosten har forskarna kunnat fastställa att permafrosten i havsbotten har tinat 20–30 gånger snabbare än vad permafrosten på land gör.
Forskarna arbetar utifrån flera tänkbara hypoteser om varifrån metanet, som hittas i havsvattnet och sedan tar sig upp i atmosfären, kommer.
En av hypoteserna utgår från att metanet har bildats av organiskt material från den tinande permafrosten, medan ett annat scenario gör gällande att metanet har formats av kollapsande metanhydrater, som också kan beskrivas som ett slags fryst naturgas.
– Handlar det om kollapsande metanhydrater är risken stor för att vi kommer att se en kraftig ökning av mängden metan som tillförs atmosfären.
Bidrar till samhällsnytta
Att arbeta med ett grundvetenskapligt projekt som samtidigt så tydligt bidrar med samhällsnytta är stimulerande, betonar Örjan Gustafsson. Med hjälp av ny kunskap ska hans forskarteam skapa en vetenskaplig modell för att förutsäga hur metanutsläppen kommer utvecklas. Något som i sin tur kan hjälpa länder världen över att bli bättre på att förbereda sig inför oundvikliga klimatförändringar. Inte minst för att kunna bygga samhällen som är motståndskraftiga mot extremväder.
Forskarna analyserar så kallade isotopsignaturer för att ta reda på var proverna kommer ifrån, hur gamla de är och hur de har bildats. Isotopsignaturerna fungerar som ett slags fingeravtryck som visar från vilket system i havsbotten metanet läcker.
– Vi har utvecklat en egen metod som innebär att vi nu kan göra en kol 14-datering av metanmolekyler i havsvattnet. Vad jag vet är det första gången någonsin det har gjorts i den här skalan, säger Örjan Gustafsson.
Wallenbergprojektet ger också forskarna möjlighet att undersöka kopplingen mellan tinande permafrost i havsbotten och havsförsurning i Arktis. Forskarna ska bland annat analysera molekylära fossiler av metan i nedbrutna mikrober, organismer som lever i sedimenten och både producerar och konsumerar metan.
Text Ylva Carlsson
Foto Magnus Bergström
