Del

Klima 4-2012

Varm permafrost i norske fjell

Siden 1981 har det landarealet i Norge som er dekket av permafrost, krympet fra 10 til 6 prosent. Samtidig blir den permafrosten som er igjen, sakte varmere.

Av Herman Farbrot, Bernd Etzelmüller, Ketil Isaksen, Kjersti Gisnås og Tobias Hipp

«Varm» permafrost med temperaturer typisk mellom minus 3 og minus 0,1 grader celsius er vidt utbredt i norske fjell. Det har vært en betydelig oppvarming og delvis degradering av permafrosten siden Den lille istid, og de forventede klimaendringene vil forsterke denne trenden ytterligere.
 
20 prosent av landarealet
Permafrost eller permanent tele i bakken gjennom hele året er en termisk tilstand som dekker mer enn 20 prosent av jordas landareal. I Norge finnes permafrost i hovedsak i høyfjellet og i enkelte myrer med karakteristiske hauger eller rygger med en kjerne av is, såkalte palser. Palsmyrene er utbredt i indre strøk av Troms og Finnmark, men finnes også i enkelte områder i Sør-Norge, blant annet på Dovrefjell.
 
Frost i bakken påvirker skredfaren. Faren for skred øker dersom permafrosten varmes opp og tiner i bratte fjellvegger eller fjellskråninger. Palsmyrene og organiske lag i permafrosten inneholder dessuten store menger organisk karbon, som kan brytes ned og danne klimagasser når bakketemperaturen stiger og permafrosten tiner. Det er også utfordringer knyttet til bygg- og anleggsvirksomhet i permafrost, fordi både klimaendringer og installasjonene i seg selv kan føre til oppvarming og ustabilitet hvis isrik bakke tiner.
 
I 1999 kom det første dype borehullet for permafroststudier og overvåking på plass i Norge. Hullet ble boret på Juvvasshøe i Jotunheimen, 1894 meter over havet, i tilknytning til et stort EU-prosjekt. De senere årene har flere grunnere hull med målinger av bakketemperatur blitt etablert, og en rekke permafrostrelaterte studier har blitt gjennomført. Vi har derfor fått økt forståelse av permafrostens utbredelse og termiske regime i norske fjell.
 
Varm permafrost i Norge
Generelt er bakketemperaturen i gjennomsnitt høyere enn lufttemperaturen, men forskjellen mellom disse varierer særlig med snøforhold og vegetasjon som isolerer bakken. Snøfordelingen i fjellet er veldig variabel, med avblåste rabber og snøfylte lesider. Dette gjør at temperaturen i bakkeoverflaten varierer mye over korte avstander, noe som er en utfordring både ved kartlegging og ved modellering av permafrost.
 
Det foretas i dag målinger av temperaturen i permafrost eller sesongfrost i mer enn tjue borehull i fjellet i Norge. I tillegg måles temperaturen kontinuerlig i bakkeoverflaten ved hjelp av flere hundre såkalte minitemperaturloggere. Samlet viser disse målingene at permafrosten er «varm», typisk mellom minus 3 og minus 0,1 grader celsius, og er vidt utbredt i norske fjell. Det aktive laget, det vil si den øvre delen av bakken som tiner i sommerhalvåret, kan være opp til 10 meter i fast fjell.
 
Hvor finnes permafrosten?
For å estimere arealet av permafrosten i Norge har en empirisk modell blitt tilpasset norske forhold. Daglige landsdekkende data for lufttemperatur og snødybde er blitt brukt som inngangsdata sammen med nasjonale data på bakkens termiske egenskaper. For normalperioden 1961–1990 indikerer modellen at cirka 10 prosent av Norges landareal er dekket av permafrost, mens for perioden 1981–2010 har dette sunket til cirka 6 prosent (figur 2). Disse modellene tar ikke hensyn til permafrostens termiske treghet, da dagens bakketemperatur og utbredelsen av permafrosten i dag avhenger av tidligere klimaforhold. Modellen gir likevel en rimelig god representasjon av kartlagt permafrost. I Norge synker den nedre grensen for permafrosten i høyfjellet fra vest mot øst. I Sør-Norge er permafrost vanlig fra rundt 1500 meter over havet i vestlige deler, mens den i grensen mot Sverige finnes fra omkring 1200 meter. I Nord-Norge er permafrost vanlig fra 800–900 meter over havet i vestlige deler. I indre områder er den nedre grensesonen for permafrosten 200–300 meter lavere. Isolerte flekker av permafrost i palser eller under værutsatte rabber finnes sporadisk så lavt som rundt 800–1000 meter i Sør-Norge og nesten helt ned til havnivå i Finnmark.
 
Permafrost under et varmere klima
Både modellberegninger og observasjoner viser at permafrosten i Norge nå blir varmere. Den lengste tidsserien i Norge er fra Juvvasshøe. Permafrosten der er antatt å være mer enn 300 meter dyp, og det har vært en tydelig oppvarming ned til 70–80 meters dybde siden 1999. Dypere ned går temperaturendringene så sakte at det ennå ikke er observert signifikante endringer. I et 30 meter dypt hull på Guolasjávri, 786 meter over havet i Troms, viser målinger siden 2004 at permafrosten under rundt 15 m har tint fullstendig, slik at vi i dag bare finner et tynt permafrostlag mellom 10 og 15 meters dybde.
 
Resultater fra permafrostmodeller indikerer at det etter Den lille istid, som endte mot slutten av 1800-tallet, har vært en betydelig oppvarming og delvis degradering av permafrosten i Norge, samt en betydelig økning av dybden på det aktive laget. Fram mot år 2100 simuleres det at den nederste permafrostgrensen i fjellet kan stige med 200–300 høydemeter. Dette vil ha konsekvenser for eksempel for stabilitet i bratte fjellskråninger og i fjellvegger.
Oppvarmingen av permafrosten avhenger i stor grad av bakkens termiske egenskaper og særlig isinnholdet. Når bakketemperaturen nærmer seg 0 grader celsius vil mye av den ekstra energien gå med til å smelte is, og i mindre grad til å heve temperaturen. For å karakterisere «helsen til permafrosten» trengs derfor i tillegg til temperatur også informasjon om isinnholdet. Dette undersøkes med ulike geofysiske metoder.
Det er få tilgjengelige målinger av lufttemperatur fra høyfjellsområder i Norge, da hovedtyngden av værstasjonene er plassert i lavlandet. Det er derfor usikkerhet knyttet til høyfjellsklimaet vårt. For å øke kunnskapen om permafrostens respons på framtidige klimaendringer er det også behov for bedre kunnskap om framtidige endringer i lufttemperatur og om endrede snøforhold i fjellet.
 

Artikkelen bygger i hovedsak på funn fra
- forskningsrådsprosjektene TSP Norway og CRYOLINK
- nettverksprosjektet Permafrost og ustabile fjellsider, finansiert av Norges geologisk undersøkelse, Meteorologisk institutt og Institutt for geofag, Universitetet i Oslo

 
Referanser
Farbrot, H., Isaksen, K., Etzelmüller, B. & Gisnås, K. Innsendt. Ground thermal regime and permafrost distribution under a changing climate in northern Norway. Permafrost and Periglacial Processes.
Gisnås, K., Etzelmüller, B., Farbrot, H., Schuler, T.V. & Westermann, S. Innsendt. CryoGRID 1: Permafrost distribution in Norway estimated by a spatial numerical model. Permafrost and Periglacial Processes.
Hipp, T., Etzelmüller, B., Farbrot, H., Schuler, T.V. & Westermann, S. 2012. Modelling borehole temperatures in Southern Norway – insights into permafrost dynamics during the 20th and 21st century. The Cryosphere, 6.
Isaksen, K., Ødegård, R.S., Etzelmüller, B., Hilbich, C., Hauck, C., Farbrot, H., Eiken, T., Hygen, H.O. & Hipp, T.F. 2011. Degrading mountain permafrost in southern Norway: Spatial and temporal variability of mean ground temperatures, 1999–2009. Permafrost and Periglacial Processes, 22: 361–377.

Sist oppdatert: 06.09.2012

Norges høyestliggende værstasjon på Juvvasshøe i Jotunheimen.Norges høyestliggende værstasjon på Juvvasshøe i Jotunheimen.
Figur 1. A. Norges høyestliggende værstasjon på Juvvasshøe i Jotunheimen, 1894 meter over havet. Stedet er vindutsatt, og snøen blåser som regel vekk. Derfor er det en direkte kobling mellom luft- og bakkeoverflatetemperaturer. B. Observert temperatur i permafrosten på Juvvasshøe, 20 (oransje kurve) og 40 meter (rød kurve) under bakkeoverflaten. På 20 meters dybde er de årlige temperaturvariasjonene mindre enn 0,1 grader celsius og er bare så vidt synlige. Observasjoner av temperatur her og dypere ned i permafrosten er en svært følsom klimaindikator, da temperatursignalet gjenspeiler temperaturendringer som skjer på bakkeoverflaten over flere år. Siden starten i 1999 har det fram til 2009 vært en stabil temperaturøkning på cirka 0,4 grader celsius på 20 meters dybde. Fra 2009 og fram til 2011 stabiliserte temperaturen seg, for så å falle med cirka 0,1 grader celsius fram til i dag. Det siste årets temperaturfall skyldes hovedsakelig de to kalde vintrene 2009—10 og 2010—11. C. På 40 meters dyp er trenden entydig; der vil ikke en kald vinter eller to ha noen særlig innvirkning på temperaturen.
Figur 1. A. Norges høyestliggende værstasjon på Juvvasshøe i Jotunheimen, 1894 meter over havet. Stedet er vindutsatt, og snøen blåser som regel vekk. Derfor er det en direkte kobling mellom luft- og bakkeoverflatetemperaturer. B. Observert temperatur i permafrosten på Juvvasshøe, 20 (oransje kurve) og 40 meter (rød kurve) under bakkeoverflaten. På 20 meters dybde er de årlige temperaturvariasjonene mindre enn 0,1 grader celsius og er bare så vidt synlige. Observasjoner av temperatur her og dypere ned i permafrosten er en svært følsom klimaindikator, da temperatursignalet gjenspeiler temperaturendringer som skjer på bakkeoverflaten over flere år. Siden starten i 1999 har det fram til 2009 vært en stabil temperaturøkning på cirka 0,4 grader celsius på 20 meters dybde. Fra 2009 og fram til 2011 stabiliserte temperaturen seg, for så å falle med cirka 0,1 grader celsius fram til i dag. Det siste årets temperaturfall skyldes hovedsakelig de to kalde vintrene 2009—10 og 2010—11. C. På 40 meters dyp er trenden entydig; der vil ikke en kald vinter eller to ha noen særlig innvirkning på temperaturen.
Figur 2. Kart over modellert temperatur i overflaten av permafrosten i henholdsvis deler av Nord-Norge (venstre) og Sør-Norge (høyre). MAGT er midlere årstemperatur under bakkeoverflaten av det aktive laget for permafrostområder og på bunnen av maksimal sesongfrost i andre områder. MAGT under 0 grader celsius er derfor permafrost. Modellen gjelder for 30-årsperioden 1981—2010.
Figur 2. Kart over modellert temperatur i overflaten av permafrosten i henholdsvis deler av Nord-Norge (venstre) og Sør-Norge (høyre). MAGT er midlere årstemperatur under bakkeoverflaten av det aktive laget for permafrostområder og på bunnen av maksimal sesongfrost i andre områder. MAGT under 0 grader celsius er derfor permafrost. Modellen gjelder for 30-årsperioden 1981—2010.
CICERO
CICERO Senter for klimaforskning Pb. 1129 Blindern, 0318 Oslo
Besøksadresse: Gaustadalléen 21, 0349 OSLO
Ansvarlig redaktør:
Christian Bjørnæs
Nettredaktør:
Eilif Ursin Reed
Tlf:
22 85 87 50
E-post:
post@cicero.oslo.no