I et kvart århundre har kunnskap om permafrosten tikket inn daglig fra Janssonhaugen på Svalbard

Etableringen av målestasjonen på Janssonhaugen var den første av sitt slag i Norge. Siden har flere kommet til.

– Som forsker har det vært svært spennende å få være med på reisen fra starten og oppleve at stasjonen på Janssonhaugen har blitt et viktig referansepunkt for å dokumentere hvordan klimaendringene endrer permafrosten på Svalbard og ellers i verden, forteller Ketil Isaksen, klimaforsker ved Meteorologisk institutt.

Men samtidig kjenner han på et alvor.

– Som ung student trodde jeg ikke at permafrosten ville varmes opp og tine i et så høyt tempo som den faktisk gjør nå.

Ingen så for seg at vi visuelt skulle få oppleve tydelige landskapsendringer på Svalbard som følge av tinende permafrost. 

– Vi ser nå større og større landområder med vannansamlinger på overflaten, utglidninger og skred i fjellsider og synkehull på tundraen, utdyper han. 

Oppvarming i høyt tempo

Endringene av landskapet er bare en del av historien.

– En større bekymring er den store mengden karbon som potensielt kan frigjøres fra permafrost som tiner, og der utslippene vil kunne forsterkes av nettopp slike landskapsendringer i verdens permafrostområder.

– Hva forteller forskningen oss om permafrostens tilstand?

– Observasjonene fra Janssonhaugen viser at permafrosten varmes opp i høyt tempo.

Siden målingene startet i 1998 har temperaturen 10 meter under overflaten steget med mer enn to grader. I 2016 og 2017 var oppvarmingen av permafrosten på Svalbard ekstremt kraftig.

Krevende prosess

Systematisk og langsiktig overvåkning av permafrost kom for alvor i gang i slutten av 1970-årene i Russland og Nord-Amerika. I Europa begynte overvåkningen i 1987 i Sveits. I dag foretas slik overvåkning en rekke steder i Europa, Sentral-Asia og Nord-Amerika. 

Norge etablerte den første stasjonen som skulle overvåke permafrosten i mai 1998, på Janssonhaugen på Svalbard. Stasjonen ble etablert som en del av EU-prosjektet «Permafrost And Climate in Europe (PACE, 1997–2001)». Norge var ett av sju land som deltok i prosjektet. 

– Det ble etablert instrumenterte borehull i permafrosten i utvalgte fjellområder fra Svalbard i nord til Spania i sør, forklarer Isaksen.

Formålet var langsiktig overvåkning for å analysere endringer i temperaturen i permafrosten og knytte det til klimastudier.

– Vi gjorde svært grundige vurderinger for å finne den beste lokaliteten til å etablere det 102 meter dype borehullet på Svalbard. 

Valget falt på Janssonhaugen. Der var det ensartet berggrunn, generelt lite snø uten store variasjoner fra år til år og det var langt fra breer, elver og fjorder. 

– Stedet var heller ikke påvirket av gruvevirksomhet eller annen type næring på øya og var derfor ideell. Det å bore et så dypt hull langt fra bebyggelsen på Svalbard er en svært krevende prosess som krever god planlegging og bruk av tunge maskiner. 

En komplett måleserie

Ketil Isaksen tok doktorgraden ved Universitetet i Oslo i PACE prosjektet, og har senere ledet Meteorologisk institutts bidrag etter at han ble ansatt som forsker i 2002.

– Stasjonen gav et viktig grunnlag for langsiktig overvåking av permafrost i Europa. Den er blant de første i sitt slag som driftes av et nasjonalt meteorologisk institutt, og er derfor unik i verdensmålestokk. 

Et annet interessant faktum er at måleserien fra Janssonhaugen er helt komplett. 

– I de 25 årene målingene har pågått, med kontinuerlige observasjoner hver sjette time, har vi ikke hatt ett eneste stopp eller feil med målingene. Med tanke på at dette er på 78 grader nord, og langt fra sivilisasjonen, er det nokså unikt. 

En stasjon har blitt til flere

I ettertid er det etablert en rekke nye permafroststasjoner på fastlandet og på Svalbard. Flere av disse er operasjonelle, det vil si at temperaturdata fra permafrosten tikker inn daglig i sanntid så fort målingene er gjort, forklarer Isaksen.

– Dataene kan fritt lastes ned fra frost.met.no og brukes til permafrostovervåkning og forskning. Det er også laget produkter for visualisering av disse dataene på cryo.met.no. Dataene gir et viktig grunnlag for å forbedre jordsystem- og permafrostmodeller, og for forskning på klimaendringer. 

Det er også etablert fullverdige værstasjoner på alle disse stedene. 

– Samlokaliseringen gjør overvåkningen tettere koblet til vær og klima med daglig oppdaterte data for å studere og overvåke dagens tilstand, trender, og effektene av for eksempel ekstreme værhendelser på permafrosten.

Drifter, samler og lagrer

Meteorologisk institutt er ansvarlig for drift, innsamling og lagring av observasjonene fra Janssonhaugen og syv andre stasjoner. Stasjonene drives i samarbeid med både Universitetet i Oslo, Universitetssenteret på Svalbard, Norsk Polarinstitutt og Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet. 

– Det norske permafrostmiljøet samarbeider tett med miljøet i Sveits. Landet har en tilsvarende nasjonal forankring gjennom Swiss Permafrost Monitoring Network (PERMOS), koordinert av det nasjonale meteorologiske instituttet i Sveits, MeteoSwiss, der oppdaterte permafrostdata er tilgjengelig gjennom portalen https://www.permos.ch/.

Blir regnet med

I tillegg til målet om overvåkning og dokumentasjon, har analyser og data fra permafroststasjonene bidratt til en rekke nye forskningsresultater og inngår i flere internasjonale nettverk og prosjekter. Janssonhaugen og noen av de andre stasjonene er også referansestasjoner i hovedrapportene til FNs klimapanel og de årlige State of the Climate-rapportene fra American Meteorological Society.

Oppvarmingen på bakken forplanter seg

Selv om oppvarmingen i de øvre delene av permafrosten har avtatt noe de siste årene, fortsetter oppvarmingen dypere ned. 

– En temperaturøkning på bakken over et lengre tidsrom vil forplante seg som temperaturbølger ned til større dyp. Dybden som en temperaturbølge befinner seg på angir tiden bølgen har brukt fra den oppstod på bakken. Stedets temperaturutvikling lar seg sånn sett rekonstruere, og vi kan beregne temperaturendringer som har pågått over flere tiår på jordens overflate. 

En tydelig temperaturøkning kan nå måles hele veien ned til 100 meters dybde på Janssonhaugen. Dette viser at oppvarmingen må ha pågått lenger tilbake enn de siste 25 år.

Flom- og jordskredfare er konsekvens

– Hvordan merker vi endringene i dag?

– Det øverste jordlaget tiner dypere om sommeren og mister bindingene som tidligere holdt jordmassene stabile. Dette fører til ulike typer skred og ustabilitet i bratte skråninger og fjellsider. Mer nedbør og kraftigere regnskyll gir mer vann som trenger ned i bakken. Det øker sannsynligheten for alle typer skred.

Høsten 2016 fikk befolkningen i Longyerbyen merke konsekvensene av dette. 

– Kombinasjonen av kraftig nedbør og rekordstor dybde av det aktive laget over permafrosten førte til flom- og jordskred.

Longyearbyen har derfor fått etablert en fangvoll, altså en voll som brukes for å stoppe eller avlede et skred, ovenfor sentrumsområdet. Dette er første gang en by i Norge har fått en skredforebygging mot tinende permafrost. 

– Hva kan vi forvente de neste 25 årene? 

– Beregninger for temperaturutvikling mot 2050 ved høye utslipp indikerer at opp mot en halv til en meter av den øvre permafrosten vil tine i kyst- og lavereliggende områder. Vi beregner fortsatt permafrost, men i de varmeste områdene vil den ligge mellom -1,5 og -0,5 grader på 10 meters dybde i 2050.

For Longyearbyen vil disse endringene, i kombinasjon med økte nedbørmengder og at permafrosten lokalt kan ha både høyt innhold av is og saltholdig leire, skape utfordringer. Det vil påvirke hvordan man i fremtiden bygger og forvalter boliger og annen infrastruktur. 

– Spesielt der bakken inneholder mye is, vil jorden være veldig følsom for tining. Dette øker også faren for ulike typer skred og utglidninger.

Fortsatt stor usikkerhet om karbonutslipp globalt

Det gjøres i dag mye forskning på å estimere hvor store utslippene fra verdens permafrostområder er, og bedre observasjons- og modellverktøy forbedrer disse estimatene. Men det er fortsatt store utfordringer med å få skalert disse på en korrekt måte.

– På en global skala vil trolig episoder med rask tining av permafrosten og branner i nordområdene i økende grad bidra til utslippene av karbon fra permafrosten til atmosfæren.

Nye satellittsystemer som er planlagt i drift de neste årene vil også kunne gi mer oppdaterte og kontinuerlige data og muliggjøre bedre overvåking av karbonutslipp fra nordområdene.

– Det er også viktig at jordsystemmodellene videreutvikles til å inkludere den komplekse dynamikken og endringene vi nå observerer i permafrosten. Det trenger vi for å kunne gi mer nøyaktige estimater i klimaregnskapet på frigjøring av karbon fra verdens permafrostområder.