Latnjajaure Field Station - ITEX CH4 data and environmental parameters year 2017-2018

• Vetenskapsrådet

  Öppnar nytt fönster hos ror.org.

  RORÖppnas i en ny tabb

2021-04011_VR

Den dolda metan konsumtionen: osäkerheten i ett varmare Arktis

När man pratar om metan och Arktis så går ofta tankarna till de stora mängder kol som finns lagrat i permafrosten i norr och de eventuella utsläpp som kan komma när den tinar. Dock är detta utsläpp av den potenta växthusgasen metan starkt reglerat av mikroorganismer som specialiserat sig på att utnyttja energin i metanen och som har detta som sin enda kolkälla. Dessa mikroorganismers aktivitet leder till kraftigt minskade utsläpp och till och med upptag av atmosfäriskt metan i stora delar av Arktis, dvs. en potentiell sänka för metan. Den stora frågeställningen är hur framtidens vegetation och klimat kommer att påverka denna konsumtion.Den globala uppvärmningen sker ca tre gånger snabbare i Arktis jämfört med jordens genomsnitt. Detta leder inte bara till smältande isar och permafrost utan stimulerar även växtsamhällena i norr, med ökad och förändrad växtlighet, högre vegetation och en kraftig förbuskning. Med en ökad biomassa och förändrade växtsamhällen så ändras även markförhållandena. I synnerhet ger det ett torrare ytskikt då växternas totala transpiration ökar. Konsumtionen av metan är beroende av en god tillgång på syre och påverkas därför starkt av markfuktigheten: torrare förhållanden ger ökad tillgång syre medan blötare reducerar diffusionen av syre i marken. I våtmarker, som främst förknippas med metanutsläpp, så sker en anaerob nedbrytning av organiskt material när marken är vattenmättad. Den metan som produceras kommer att diffundera uppåt och därmed också att passera det torrare ytskikt på väg upp mot atmosfären. I just detta torrare ytskikt oxideras en stor del metan av mikroorganismerna. En ökad tillgång på syre i denna zon ger därför en större reduktion av utsläppen. I väldränerade hed- och ängsområden sker ingen produktion utan enbart ett upptag av metan från atmosfären, som även det gynnas av torrare förhållanden.I detta projekt kommer vi att undersöka hur framtidens arktiska klimat och förändrade växtsamhällen påverkar konsumtionen av metan med hjälp av ett cirkumpolärt klimatförsök som pågått sedan tidigt 90tal. Detta nätverk av små växthus utan tak, värmer upp luften 1-3 grader vilket motsvarar den förväntade temperaturen om 30-50 år. Projektets huvudfokus är att: 1) kvantifiera nutidens och framtidens metankonsumtion i Arktis, 2) identifiera de viktigaste biotiska och abiotiska processer som styr denna konsumtion, samt 3) fastställa förhållandet mellan temperatur och metankonsumtionen samt markfuktigheten och metankonsumtionen, för att förbättra framtidens klimatmodeller. Det insamlade resultaten kommer användas för att förbättra en av de modeller som idag används för att estimera metan utsläppen i Arktis. Den förbättrade modellen kommer där med leda till lägre och mer realistiska metanutsläpp när även metankonsumtionen kommer bli väl representerad. Projektet bygger på en kombination av fältstudier vid sex olika platser (sammanlagt 19 olika växtsamhällen i Arktis) samt inkubationer och modellering för att extrapolera resultaten.Det långsiktiga målet är att ändra samhällets ensidiga blick på metandynamiken i Arktis till en mer holistisk bild som även innefattar den reglerande och signifikanta metankonsumtionen.

• Formas

  Öppnar nytt fönster hos ror.org.

  RORÖppnas i en ny tabb

2022-00786_Formas

Kommer ökad nederbörd leda till minskad metankonsumtion i ett framtida Arktis?

Arktis värms upp tre gånger snabbare än jordens genomsnittliga temperaturökning. Ofta framhävs de stora mängder kol som finns lagrat i permafrosten i norr och de eventuella utsläpp som kan komma när denna tinar som problematiska. Speciellt vad gäller den kraftiga växthusgasen metan. Dock är detta utsläpp av metan starkt reglerat av de mikroorganismer som specialiserat sig på att utnyttja energin i metan och som har metan som sin enda kol källa. Dessa mikroorganismers aktivitet leder till kraftigt minskade utsläpp och till och med till upptag av atmosfäriskt metan i stora delar av Arktis, dvs. en potentiell sänka för metan. Den stora frågeställningen är hur framtidens klimat, framför allt ökad nederbörd, ökad temperatur och förändrad vegetation kommer att påverka denna konsumtion. Processer som ofta glöms bort då focus lätt hamnar på regionens potentiella utsläpp från våtmarker.Uppvärmningen av Arktis leder inte bara till smältande isar och permafrost utan stimulerar även växtsamhällena i norr med ökad växtlighet, högre vegetation och en kraftig förbuskning. Med en ökad biomassa och förändrade växtsamhällen så ändras även markförhållandena. I synnerhet så kommer ekosystemens totala evapotranspiration att öka som ett resultat av den ökade bladytan och biomassan. Detta leder till ett torrare ytskikt i så väl fuktiga som torrare miljöer. Konsumtionen av metan är beroende av en god tillgång på syre och påverkas därför starkt av markfuktigheten: torrare förhållanden ger ökad syretillgång medan blötare reducerar diffusionen av syre i marken. Dessutom så gynnas metankonsumtionen av själva temperaturhöjningen. Speciellt de mikroorganismer som konsumerar metan från atmosfären har visats bli stimulerade (mer än produktionen) av varmare klimat.En annan återkoppling av stigande temperaturer är ökad nederbörd. Varmare luft kan hålla och transportera mer fukt än kall. Dessutom, med ett minskande istäcke och varmare hav så ökar avdunstningen vilket totalt leder till ökade nederbördsmönster där Arktis generellt kommer domineras av regn och inte snö som nederbörd. Denna ökade nederbörd kan därmed motverka metankonsumtionen men här är vår kunskap ytterst begränsad. Endast ett fåtal experiment finns etablerade som undersöker hur ökade regnmängder inverkar på dessa processer.I detta projekt kommer vi att undersöka hur framtidens klimat (ökad temperatur och nederbörd i form av regn) och förändrade växtsamhällen påverkar konsumtionen av metan i Arktis. Vi kommer utnyttja ett av de få försöken som kombinerar dessa förhållanden, samt att etablera ett nytt. Det befintliga försöket finns på en fjällsippeäng i Cambridge Bay (Canada) och använder sig av små växthus utan tak (värmer upp luften 1-3 grader) samt manuell bevattning för ökad nederbörd. Nyetableringen kommer att ske vid Latnjajaure fält station (Sverige) i två olika växtsamhällen, en tuvulls tundra (metankälla) och en fjällsippeäng (metansänka). Fältstationen i Latnjajaure har redan flera långtids försök med dessa små växthus och var med att utveckla metoden under 90talet. Den nya kompletteringen med nederbörd blir därför ett starkt nytt inslag i den långsiktiga forskningen där.Fokus i projektet ligger i att: 1) i fält kvantifiera nutidens och framtidens metankonsumtion, 2) identifiera hur det mikrobiella samhället (speciellt metankonsumenet) reagerar på de förändrade klimatförhållandena, och 3) genom laboratorieinkubationer skapa mikrobiella responsmönster till olika klimatförhållanden.Det insamlade resultaten kommer användas för att förbättra en av de modeller som idag används för att uppskatta metanutsläppen från regionen. Speciellt med avseende på oxidationen av atmosfäriskt metan. Med en förbättrad parametrisering av modellen kommer vi kunna ge en mer realistiska bild av regionens metanbudget i ett varmare och våtare klimat.Det långsiktiga målet är att ändra samhällets ensidiga blick på metandynamiken i Arktis till en mer holistisk bild som även innefattar den reglerande och signifikanta m

• the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska-Curie

657627

Permafrost thaw – decadal responses to climate change