Climate-driven methane outgassing at terrestrial and marine-terminating glacier margins

Metanutslipp fra tilbaketrekkende arktiske isbreer har potensial til å øke betydelig i løpet av det 21. århundre. Disse utslippene vil gjøre det vanskelig å kontrollere klimagassnivåene i en kritisk periode for håndtering av klimaendringer. Prosjektet vårt vil gi viktig informasjon om hvor mye mer metan som vil slippe ut når isbreer på land trekker seg lenger tilbake og når isbreer i havet trekker seg tilbake på land. Vi vil derfor måle gassutslipp fra det nye landet som er eksponert foran breene, samt fra havoverflaten rett foran marine isbreer. På land vil vi undersøke hvordan smeltevann tvinger grunnvann til å føre gassen mot brekanten. Vi vil så anvende denne kunnskapen på de marine isbreene, hvor observasjoner av grunnvann som fører gassen mot fjorden er vanskeligere å samle inn. For å gjøre dette enklere vil vi også bruke båter og havis som plattformer for å lokalisere gassbobler som lekker fra havbunnen. Overvåking av begge typer isbreer vil gi oss lov til å utvikle en forståelse av sammenhengen mellom klimaendringer og hastigheten gassutslipp. Numeriske modeller kan deretter brukes til å forutsi om hastigheten vil øke mens isbreene raskt krymper, eller til og med bremses, ettersom effektene av isbreene på det omkringliggende miljøet begynner å avta. Kunnskap hentet fra Svalbard vil da bli brukt til andre deler av Arktis, hvor lignende geologi, permafrost og isbreforhold også eksisterer. Siden mesteparten av metanet vi studerer er eldgammelt og kommer fra sedimentære bergarter, vil arbeidet vårt være spesielt relevant for de russiske arktiske øyene, Baffinbukta-området, Øst- og Vest-Grønland og andre deler av det kanadiske Arktis.

Managing emissions of methane is a major societal challenge for the rest of the 21st Century because it is such a potent greenhouse gas. This requires accurate estimates of natural methane emissions, especially from the Arctic. Here it is known that one of the greatest sources of uncertainty is the release of gas trapped beneath frozen ground (permafrost) and glacier ice. We have found that a significant amount of this gas is already escaping to the atmosphere in Svalbard (> 2000 tons a year, perhaps equivalent to as much as 10% of emissions associated with Norway's energy sector). However, we also know that the rate of gas escape will increase markedly as climate change continues. This is because there is a vast gas resource sitting in the rocks beneath Svalbard, and the glaciers are melting so rapidly that it able to escape as soon as the glaciers retreat. Our project therefore proposes to use novel observation platforms and numerical models to understand and quantify how increasing glacier melt results in greater gas emission to the atmosphere at glacier margins. We will be the first to examine glaciers that terminate in the sea, including those glaciers also about to retreat onto land. Lastly, we will use our expertise from Svalbard to locate similar emission hotspots in Canada, Greenland and Russia. The project must address technical challenges associated with getting close to marine glaciers and with monitoring all year in the harsh Arctic climate. We will make full use of the experience gained by the lead institution's all-year presence in Svalbard. We have already used this to develop appropriate observation tools that can operate under such conditions. Since the fjords can be particularly hazardous, we will also use the stable winter sea ice as a platform for observations before the dynamic summer period starts. Then remotely operated vehicles and small boat operations will allow us to work opportunistically, when the conditions are safe and suitable.