Grundvatten som cirkulerar genom undre jordlager till följd av smältande permafrost kan transportera koldioxid och metan till arktiska sjöar och i sin tur släppas ut i atmosfären. Denna transport av växthusgaser ökar effekten av klimatförändringarna och forskare från universiteten i Umeå, Barcelona och Linköping har första gången räknat på detta. Studien har publicerats i tidskriften Nature Communications.

Permafrost är den jord som förblir frusen året runt på olika delar av planeten, till exempel i Arktis och Antarktis, samt på höga berg och högplatåer. Den aktuella studien fokuserar på arktiska sjöar i den sporadiska permafrostregionen i norra Sverige. I detta område – ett typiskt tundraekosystem – är mellan 10 och 50 procent av marken permanent frusen. Det översta jordlagret ovanför permafrosten, det aktiva lagret, fryser och tinar årligen.

I detta område har den årliga medeltemperaturen stigit avsevärt under de senaste åren och ligger nu över 0 grader Celsius. Detta gör att permafrosten med sitt rikliga organiska material, rikt på kol och växthusgaser, tinar. Genom grundvattnets cirkulation fungerar permafrosten som en källa som förser de hydrologiskt anslutna sjöarna i regionen med växthusgaser. Gaserna släpps slutligen ut från sjöarna till atmosfären.

Hittills har man inte vetat så mycket i detalj om grundvattnets betydelse för utsläppen av växthusgaser från arktiska sjöar. För att besvara frågor om denna process använde det spansk-svenska forskarlaget i den aktuella studien radon – en gas som förekommer rikligt i underjordiska strömmar – som spårämne för grundvattenutsläpp till sjöarna.

Många tekniska svårigheter

Kvantifieringen av radon i yt- och grundvatten för att uppskatta transporten av växthusgaser från tinande permafrost till sjöarna hade dock både tekniska och operativa svårigheter.

– Radon är en radioaktiv gas, den sönderfaller mycket snabbt och därför var vi tvungna att installera mätutrustning vid den vetenskapliga stationen i Abisko för att mäta proverna samma dag som de samlades in, säger Carolina Olid, docent vid universitetet i Barcelona och tidigare forskningsassistent vid Umeå universitet.

– Koncentrationerna av radon och metan i vattnet i underjorden är mycket varierande, vilket innebär att det var nödvändigt att arbeta med ett stort antal prover för att kunna bestämma deras storlek med god precision, säger Valentí Rodellas, postdoktor vid Autonoma universitetet i Barcelona. Dessutom har jordarna i dessa rika och täta områden en stor förmåga att hålla kvar vatten, vilket gjorde det ännu svårare att få fram en tillräcklig mängd vatten för att genomföra analyserna.

Fler utsläpp på sommaren

Studien visade att inflödet av metangas via grundvattnet till sjöarna är mer intensivt på sommaren än på hösten på grund av den större mängden vatten som cirkulerar i underjorden (smältning, regn etc.). De högre temperaturerna på sommaren gynnar också metanproduktionen i underjorden och berikar därför gasinnehållet i det grundvatten som leds till sjöarna.

– Klimatförändringarna och den accelererande smältningen av permafrosten kommer att öka mängden växthusgaser som kan transporteras till sjöarna via grundvattnet. Den ökade nederbörden, upp till 40 procent i Arktis under det kommande decenniet, kommer också att öka grundvattenflödet och därmed utsläppen av metan till sjöarna, säger Carolina Olid.

Permafrostsmältningen orsakar inte bara större utsläpp av växthusgaser.

– Permafrostvatten innehåller inte bara höga koncentrationer av gaser som koldioxid eller metan utan även av andra föreningar som näringsämnen, kvicksilver och andra föroreningar. Förekomsten av dessa föreningar i sjöarna kan generera skadliga effekter på den naturliga miljön och de organismer som lever i sjöarnas ekosystem, liksom i terrestra system, säger Gerard Rocher-Ros, postdoktor vid Umeå universitet.

    – Detta är effekter med konsekvenser för hela den akvatiska trofiska kedjan i både själva sjön och nätverket av sammankopplade floder och bäckar, vilket påverkar de ekosystemtjänster som naturresurserna tillhandahåller samhället, tillägger Carolina Olid.

    Förbättrad prognostisering av klimatförändringar

    Det är fortfarande svårt att avgöra på vilka delar av planeten permafrostsmältningen kommer att vara mer uttalad eller gå snabbare. I vissa områden kommer sjöar att torka ut eftersom vattnet kommer att rinna ut genom de utlopp eller nya kanaler som bildats genom smältningen. I andra fall kommer sjöarna att utvidga sina gränser i takt med att avsmältningen fortskrider – en process som kallas termokarst – och nya sjöar kommer att uppstå.

    I detta scenario med klimatosäkerhet kommer införandet av grundvattenutsläpp i klimatmodellerna att förbättra förutsägelserna av framtida metanutsläpp från sjöar.

    – Det kommer att göra det möjligt för oss att bedöma sjöarnas verkliga roll i kolcykeln och om de verkligen fungerar som källor eller som möjliga reservoarer för växthusgaser. Denna information är en nyckel till att kunna utveckla lämpliga bevarandeåtgärder för att mildra klimatförändringarna, säger Carolina Olid.

      Om studien:
      Olid, C.; Rodellas, V.; Rocher-Ros, G.; Garcia-Orellana, J.; Diego-Feliu, M.; Alorda-Kleinglass, A.; Bastviken, D.; Karlsson, J. ”Groundwater discharge as a driver of methane emissions from Arctic lakes”. Nature Communications, juni 2022. Doi: 10.1038/s41467-022-31219-1

      För mer information, kontakta gärna:

      Carolina Olid, docent, Department of Earth and Ocean Dynamics, Universitat de Barcelona, Spanien
      Telefon: +34 93 402 13 95
      E-post: carolina.olid@ub.edu

          Umeå universitet
          Umeå universitet
          är ett av Sveriges största lärosäten med drygt 37 000 studenter och 4 700 anställda. Här finns en mångfald av utbildningar av hög kvalitet och världsledande forskning inom flera vetenskapsområden. Umeå universitet är också platsen för den banbrytande upptäckten av gensaxen CRISPR-Cas9 – en revolution inom gentekniken som tilldelats Nobelpriset i kemi.

          Vid Umeå universitet är allt nära. Våra sammanhållna campus gör det lätt att mötas, samarbeta och utbyta kunskap, något som gynnar en dynamisk och öppen kultur där vi gläds åt varandras framgångar.

          Presskontakt:

          Presstjänsten

          Telefon:

          090-786 50 89

          Mobil:

          072-206 89 23