Constraining uncertainties in the permafrost-carbon feedback

Etter hvert som det globale klimaet blir varmere kan tining av permafrost føre til økte utslipp av drivhusgasser som CO2 og metan fra arktiske og boreale økosystemer. Forskere er enige om at denne tilbakekoblingseffekten fra permafrost er viktig for det globale klimasystemet, men vi vet lite om hvor sterk effekten er eller når den vil få innvirkning. I COUP jobber vi tett med internasjonale partnere fra ulike fagfelt for å øke forståelsen av tilbakekoblingen mellom permafrost og karbon, og forbedre modellene som beregner dette. I 2017 publiserte COUP-medarbeidere studien "An observation-based constraint on permafrost loss as a function of global warming" i tidsskriftet Nature Climate Change. Denne studien ble nylig lagt til samlingen "Targeting 1.5°C" (www.nature.com/collections/ktngcktwnm), som skal bidra inn til arbeidet med FNs klimapanels spesialrapport om kostnader og konsekvenser av 1,5 graders målet, som blant annet viser at studien har en stor samfunnsmessig relevans. Våre resultater tyder på at dersom klimamålene fra Paris avtalen nås (1,5 til 2,0°C oppvarming) vil det globale permafrostarealet bli redusert med om lag 40 % sammenlignet med perioden 1960-1990. Ser man derimot på de mer pessimistiske senarioene (5 til 6°C oppvarming) vil mesteparten av dagens permafrost kunne gå tapt. For å komme fram til disse resultatene var de detaljerte studiene av permafrost ved Universitetet i Oslo viktige. Torvlandskapene med permafrost i Nord-Norge har blitt systematisk studert ved hjelp av flyfoto som går helt tilbake til 1950-tallet. I dette området er permafrosten svært nær grensen for å tine og forsvinne, og masteroppgaven til Amund Frogner Borge ved Institutt for Geofag har vist at mer enn halvparten permafrostarealet her har forsvunnet i denne perioden. Disse resultatene er nå publisert i det vitenskapelige tidsskriftet «The Cryosphere». Denne typen studier er helt avgjørende både for å kunne vurdere påliteligheten i globale permafrostanslag, og for å vise konsekvensene av tinende permafrost på lokal skala. For å gi mer detaljerte beregninger av permafrostens utvikling i framtiden, og hvordan dette vil påvirke karbonsyklusen, må man utvikle numeriske modeller. I COUP har forskere ved Universitetet i Oslo sammen med internasjonale partnere gjort store forbedringer på de lokalt utviklede CryoGrid-modellene, som nå brukes til å studere en rekke ulike permafrostprosesser og -landskap. Sammen med de unike feltmålingene fra Nord-Norge vil disse modellene spille en viktig rolle i beregningen av tilbakekoblingen mellom karbon og permafrost, og sørge for at resultatene fra COUP-prosjektet vil få betydning i lang tid framover.

As the global climate warms, thawing permafrost may lead to increased greenhouse gas release from Arctic and Boreal ecosystems. Scientists agree that this permafrost-climate feedback is important to the global climate system, but its magnitude and timing remains poorly understood. The overall aim of COUP is to use detailed understanding of landscape-scale processes to improve global scale climate models. Better predictions of how permafrost areas will respond to a warming climate can help us understand and plan for future global change. In recent years much scientific progress has been made towards understanding the complex responses of permafrost ecosystem to climate warming. Despite this, large challenges remain when it comes to including these processes in global climate models. Permafrost ecosystems are highly variable and studies show that very detailed field investigations are needed to understand complexities. Because global scale models cannot run at such high-resolutions, we propose an approach where local landscape-scale field studies and modelling are used to identify those key variables that should be improved in global models. We will carry out careful field studies and high-resolution modelling at field sites covering all pan-Eurasian environmental conditions. The system understanding gained from this will then be used to (1) scale key variables so they are useful for global models and (2) improve a new global climate model. In the final step, the improved global climate models will be run to quantify the impact of thawing permafrost on the global climate. Datasets produced in COUP will be freely available online so that they can be used by other scientists and help improvement of all global climate models. COUP is designed to maximise synergies with ongoing projects. Much of the needed data and system understanding was generated in other research programmes.