Arktis – området norr om polcirkeln – värms upp minst dubbelt så fort som jordklotet som helhet (en ny studie visade nyligen att det kan handla om fyra gånger så fort). Området, med sin tundra och sina boreala (nordliga) skogar, är en viktig spelare för klimatet. Att förutspå mer exakt hur Arktis och dess ekosystem samspelar med klimatförändringen och påverkar klimatet är dock en svår nöt – det handlar om en komplex växelverkan mellan atmosfären, marken och växtligheten att ta hänsyn till.
I sin avhandling On the role of terrestrial ecosystems in a changing Arctic har Adrian Gustafson, doktorand på Centrum för miljö- och klimatvetenskap (CEC) och associerad med forskningsmiljön BECC, tittat närmare på frågan. Genom att använda den dynamiska vegetationsmodellen LPJ-GUESS och koppla den till en regional klimatmodell (RCA-GUESS) har han fått fram intressanta resultat.
Att de boreala skogarna även framöver – tidsperspektivet Adrian Gustafson haft är fram till år 2100 – enligt hans studier kommer att ha en stor betydelse för kolbindningen är inte förvånande. Skogarna fungerande som en stor och beständig kolsänka vid en rad olika klimatförändringsscenarier. Känt är också att markens albedo (reflektion av solinstrålning ut i rymden, något som minskar den globala uppvärmningen) minskar när snöklädd barmark byts ut mot träd och buskar i takt med att trädgränsen kryper uppåt till följd av klimatförändringen. Minskad albedo bidrar till ett varmare regionalt och lokalt klimat.
Ny skog ser ut att vara positiv för kolbindningen
Det som däremot överraskade i Adrians studier var att en förflyttning av trädgränsen uppåt såg ut att – när alla variabler var sammanvägda – vara positivt för kolbindningen då modelleringen visade att den nya skogen tar upp mer kol än vad som släpps ut genom nedbrytning.
– Men det är både oväntat och något osäkert, säger Adrian Gustafson.
Adrian Gustafson betonar att många studier tyder på att Arktis, idag med frusen tundra, kommer att bli en omfattande kol- och metankälla när tundran tinar upp till följd av högre temperaturer, och att en sådan förändring på sista raden skulle vara negativ för klimatet Att hans studier visar att en träd- och buskbevuxen tundra skulle kunna vara ”goda nyheter” genom att vegetationen skulle binda mer kol än frusen tundra, får därför tolkas med försiktighet, menar han. Samtidigt tycker han att fynden är intressanta.
– De här modellerna tittar ju på allt, många andra studier har kanske bara tittat på en aspekt, som förändrad albedo eller tinande permafrost. Syftet med den modellering jag gjort är just att undersöka hur komplexa system samverkar och att kvantifiera vilka faktorer som kommer vara viktiga när Arktis blir varmare. Men med det sagt finns det en osäkerhet i modellerna. Alla aspekter som kan ha betydelse framöver, till exempel skogsbruk, är trots allt inte medräknade, säger han.
Adrian Gustafson betonar också att hans studier har en längre tidshorisont än många andra.
En gräns för trädgränsens förflyttning
Ytterligare ett intressant resultat i avhandlingen är att trädgränsens förflyttning upp i bergen (det handlar i olika scenarier om 0,44-1,16 höjdmeter per år) har en bortre gräns.
– Arktis är kvävefattigt och trädgränsen hålls i vår modell tillbaka av bristande kvävetillgång, säger han, och tillägger att det också är ett resultat som går emot den gängse uppfattningen.
– Trädgränsens rörelse är mer komplex än att den bara styrs av temperatur, visar vår modell.
Ännu ett intressant resultat fick Adrian Gustafson när han tillsammans med kollegor matade in resultaten från LPJ-GUESS i en modell som beräknar kemiska reaktioner i atmosfären. Idag har Arktis renare luft med en liten mängd partiklar jämfört med lägre breddgrader. När trädgränsen kryper norrut bildas fler småpartiklar i atmosfären – vilket i sin tur påverkar molnbildningen och gör det svårare för ljuset att färdas genom atmosfären. Därmed hindras till viss del solens strålar från att värma upp jorden.
– Detta är en indirekt väg som växterna påverkar Arktis klimat på, det är ytterligare en aspekt att titta på i framtiden, säger Adrian Gustafson.
Eftersom modellerna fortfarande rymmer osäkerhet, i synnerhet gällande modellering av tundra, vill Adrian Gustafson vara försiktig i sina tolkningar av resultaten, men uppmanar till fortsatt forskning på området.
– Arktis är intressant och en hot spot i den globala uppvärmningen. För att förstå framtiden behöver vi göra sådana här modeller, som bygger på processer i naturen, och hela tiden utveckla dem. Det är det enda verktyg vi har för att uppskatta vad som kan hända långt framåt i tiden och över stora ytor, säger han.
Adrian Gustafson's avhandling (dropbox.com)