Boreala skogar och torvmarker lagrar drygt en femtedel av allt markbundet kol som finns i världen och är således en viktig kolsänka. Stigande lufttemperaturer och förändrade störnings- och nederbördsförhållanden har dock påverkat kolets kretslopp mellan ekosystem och atmosfär. Högre lufttemperatur kan till exempel förlänga växtsäsongen, vilket innebär att mer kol kan fångas upp av växterna, men det kan också stimulera nedbrytningen av organiskt material i jorden, vilket frigör koldioxid.
Bilder av värmen
I sin nyligen presenterade avhandling ”Carbon exchange in boreal ecosystems: upscaling and the impacts of natural disturbances” har Julia Kelly studerat sambandet mellan höga lufttemperaturer och koldioxidutsläpp från växtlighet och jord i torvmarker i Sverige och Finland. Till sin hjälp har hon haft värmekameror som hon har placerat på drönare, samt satellitdata.
– Värmekamerorna tar bilder av temperaturen, vilken vi vet är en viktig variabel som påverkar koldioxidutsläppen. Med dessa kameror kan vi kartlägga temperatur och utsläpp i områden som inte har mätstationer, och dessutom på ett mer detaljerat sätt jämfört med vad som kan göras på marken, säger Julia Kelly.
Den högupplösta datan från värmekamerorna har hon sedan använt för att analysera effekterna av temperatur och andra variabler som påverkar kolflödena. Med den insamlade datan kunde hon också urskilja variationer i topografi och vegetation, vilket är viktigt eftersom utsläppen varierar mycket beroende på typ av växtlighet. Om detta inte tas med i beräkningarna kan koldioxidutsläppen över- eller underskattas med upp till 18 procent, enligt Julia Kelly.
Torka minskade utsläppen
Förutom att undersöka hur data från värmekameror kunde användas för att förstå effekterna av höga lufttemperaturer på kolflödet i torvmark studerade hon också hur extrem värme påverkar kolutbytet. Uppgifter hämtades från 2018, som var ett av de varmaste och torraste åren som någonsin har registrerats i Sverige. Torvmarker är särskilt sårbara för torka eftersom det behövs vattendränkta förhållanden för att bromsa nedbrytningen av kollagerna. Varmare och torrare klimat förväntas således att ha en stor inverkan på torvmarkernas koldioxidutsläpp. Detta antagande visade sig vara korrekt – med några få undantag.
– Det visade sig att några av torvmarkerna släppte ut mindre kol än väntat. Den extrema bristen på vatten gjorde att processen att bryta ner det organiska materialet i marken avstannade, vilket sänkte koldioxidutsläppen. Detta är intressant eftersom vi normalt tror att klimatförändringen kommer att leda till större kolutsläpp från torvmarker.
Enligt Julia Kelly är den viktigaste faktorn bakom detta begränsade tillgången till vatten. Kolutbytet mellan jord, vegetation och atmosfär beror på hur stort det störande ingreppet är och eftersom torkan 2018 var så extrem minskade koldioxidutsläppen från vissa torvmarker. Under mindre svåra torkperioder ökar emellertid utsläppen eftersom nedbrytningen ökar vilket frigör koldioxid. Julia Kelly fann också att torkan ledde till att torvmarker lagrade mindre kol på grund av minskad fotosyntes.
Bränder påverkar skogens kollagring
I en av studierna i avhandlingen undersökte Julia Kelly även effekterna av en av de största skogsbränderna under 2018. Det handlade bland annat om hur branden hade påverkat utbytet av växthusgaser och jordens mikroklimat och kemi. Totalt studerades fem olika platser. När Julia Kelly jämförde koldioxidutsläppen på platser där skogen hade huggits ner efter branden, med platser där skogen hade fått stå kvar, fann hon inga skillnader. Det gjorde hon dock när hon jämförde skogar av olika åldrar.
– Den här gången såg vi väldigt stora skillnader i kolflödet från marken, samt i marktemperatur och markvatten. På platsen för den unga skogen hade en annan skog avverkats 12 år tidigare och när skogar utsätts för upprepade störningar minskar deras återhämtningsförmåga. Till exempel så förlorar skogarna sin förmåga att lagra kol i marken, vilket är viktigt eftersom de boreala ekosystemen står för cirka 20 procent av den markbundna kollagringen i världen.
Julia Kelly hoppas att hennes avhandling ska kunna bidra till miljövetenskapen på två sätt: dels genom att stärka vår förståelse av de faktorer som driver koldioxidutbytet i boreala ekosystem, dels genom att utveckla nya metoder för att modellera och skala upp koldioxidflöden i torvmarker. Som en del av avhandlingen utvecklade hon riktlinjer för att hjälpa de som vill använda värmekameror och drönare för att samla in så exakt data som möjligt.
– Jag hoppas att forskare kommer att tycka att metoderna är användbara. Temperaturer är en så otroligt viktig variabel så jag tror att det kommer att bli vanligare att använda sig av värmekameror, säger hon.