Sibirien – känt som kallt, tomt och ödsligt. Men det är också ett område i förändring, vilket kan komma att få betydande konsekvenser för hela planeten. Här går den globala uppvärmningen som allra snabbast och de känsliga ekosystemen i permafrostområdena har börjat sättas i gungning av klimatförändringarna. Från en mätstation mitt ute på den ryska taigan kan forskare följa en oroande utveckling.

I en grå fyrhjulsdriven skåpbil av äldre sovjetiskt snitt skumpar vi fram genom ett snötäckt sibiriskt skogslandskap. Färden går över permafrost – en mark som är konstant frusen. Men permafrosten har nu börjat tina i en allt snabbare takt på grund av den globala uppvärmningen. När det organiska material som ligger lagrat i marken bryts ner frigörs koldioxid och metan – en process som kan få allvarliga konsekvenser för världens klimat.
Vi reser med Alexander Kononov, senior forskare vid Biogeochemical Cycles of Permafrost Ecosystems Laboratory, som är vår guide för dagen. Vi är på väg från institutionen i centrala Jakutsk till en mätstation drygt 1,5 timmes bilfärd in i den sibiriska taigan.

– Det här kallar vi för den ”döda skogen”, säger han och pekar ut mot en samling mörka träd som ser ut att ha gått av på mitten.

Vi har stannat mitt i skogen och kliver ut i snön. Temperaturen är runt minus 30 grader och landskapet är ödsligt, förutom en grupp vildhästar som en bit bort skrapar efter mat i den frusna marken.

– Vi har sett enorma områden av skog som dött som resultat av ökad väta. År 2006 kom det onormalt stora mängder nederbörd här. Eftersom den varma säsongen är så kort, hann vattnet aldrig dunsta ur jorden som det normalt gör. Det funkade sedan som en trigger till andra förändringar.

Ett kraftigt dike längs vägkanten är en sådan förändring. Alexander Kononov berättar att det orsakats av ett stort jordskred 2014.
– Det var det första jordskredet här i modern tid och berodde på att vattenkoncentrationen i marken var för hög. Det krävs inte någon stor ökning i nederbörd för att det ska ske.

Forskare från hela världen

Vi befinner oss på en breddgrad ungefär i höjd med Sundsvall och vegetationen liknar till stor del den i de svenska sydligare fjälltrakterna. Det som skiljer är permafrosten, som täcker drygt 60 procent av Rysslands yta. Den genomsnittliga nederbörden är ungefär samma som i Saharaöknen. Under året upplever man stora temperaturväxlingar – från omkring -45 grader i januari till +25 under juni och juli. Klimatet är hårt och människorna här livnär sig traditionellt till stor del på hästnäring och metall- och diamantutvinning.

Fältforskningsstationen vi är på väg till heter Spasskaya pad, i hjärtat av republiken Jakutien, vid floden Lena i östra Sibirien. Stationen består av ett antal mindre träbyggnader, utspridda i en glänta i den täta barrskogen. Den tillhör Institute for Biological Problems of the Cryolithozone – den sibiriska avdelningen av ryska vetenskapsakademin som fokuserar just på permafrostregionen.
Hit kommer forskare från hela världen för att få en förståelse för hur olika delar av de speciella ekosystem som regionen kännetecknas av fungerar. Några forskar även på hur dessa påverkas av klimatförändringarna, däribland Alexander Kononov.
Tillsammans med sin kollega Trofim Maksimov studerar han hur stora mängder växthusgaser som släpps ut ur permafrostmarkerna, hur koldioxidbudgeten balanseras i atmosfären och hur mycket koldioxid skogen tar upp.

– Ekosystemet i skogen är speciellt, mycket tack vare permafrosten. Jakutien är en speciell region också på grund av dess storlek – nästan 3 miljoner kvadratkilometer och större än Europa, säger Alexander Kononov.

Vissa arter är känsligare än andra för förändringar i klimatet och även en liten effekt kan påverka allting väldigt snabbt, menar han.

– Våra ekosystem är otroligt känsliga. Om den dominerande trädarten blir påverkad av globala klimatförändringar och börjar försvinna kommer hela ekosystemet att påverkas drastiskt.

20 års forskning

I centrala Jakutien finns två mätstationer. Spasskaya Pad är den mer avlägset belägna av dem. Det är där Trofim Maksimov och Alexander Kononov vanligtvis gör sina mätningar för att undvika stadsmiljöns påverkan på resultaten.

– Vi har nu drygt 20 års forskning från våra mätstationer i de studier vi bedriver. I Jakutsk i stort startade temperaturmätningarna redan 1880 och sedan dess har vi märkt en tydlig värmande trend.

Spartanskt

Det är skönt att komma in i värmen på forskningsstationen. Fingrarna domnar efter några minuter utan vantar vid kamerans avtryckare och det börjar sticka i kinderna. I den spartanskt inredda hallen hänger extra vinterjackor och vid elementet står ett par valenkistövlar – klassiska ryska filtade stövlar som är perfekta att ha på sig när man pulsar genom den djupa snön i skogen.

Fältstationen grundades 1952 och är utrustad för boende året om. Det finns ett tiotal bäddar, vatten, elektricitet, värme, kök och enklare laboratorium. Upp till 30 personer kan bo här under sommarhalvåret. Här bedrivs tvärvetenskaplig forskning med fokus på att förstå hur processerna i alla delar av ekosystemen fungerar. Här studeras även biologisk mångfald för att kunna ta hänsyn till den globala uppvärmningens konsekvenser.

På vägen från Jakutsk har vi köpt med oss frysta degknyten, en form av rysk tortellini, som Alexander Kononov förbereder i det enkla köket. En stärkande måltid innan vi snart ska ge oss ut på taigan för att besöka platsen där en stor del av mätningarna genomförs.

”Det är mycket allvarligt. Även om det är små förändringar har isen börjat tina ända nere på 20–50 meters djup.”

Olika fokus

Marken som består av permafrost är uppbyggd på olika sätt. Under Jakutsk består den främst av lera, och vattnet i marken är jämt utspritt. Men markens uppbyggnad kan variera på väldigt korta avstånd.

Utanför staden finns ett område där bygget av en kemikaliefabrik för närvarande planeras. Just på den platsen är marken uppbyggd på ett annat sätt, med kilar av is mellan det organiska materialet. Det är säkert så länge marken inte rörs, men börjar man bygga här påverkas marken vilket kan få stora konsekvenser. Förstörs det ytliga lagret kan iskilarna börja tina, vilket kan göra att marken kollapsar.

Det är där Permafrostinstitutet kommer in i bilden. De ska undersöka marken innan större byggnationer görs. Men flera forskare som vi pratar med på Permafrostinstitutet oroas inte nämnvärt över den globala uppvärmningens påverkan på marken. De hävdar att den ökade koldioxidhalten beror på naturliga cykler, och att tror inte att dagens klimatproblematik är något som människan rår på eller behöver anpassa sig efter. Alexander Kononov menar att deras fokus skiljer sig åt.

– Permafrostinstitutet mäter permafrost djupt ner där den är stabil. Självklart ser de inte att det tinar. Vi mäter mer flexibla ekosystem och kan redan nu se hur de påverkas, säger han.

Men förändringarna har börjat krypa allt djupare ner i marken. Inne i centrala Jakutsk finns ett över hundra meter djupt artificiellt schakt, från början en dagvattenbrunn. Där har forskare installerat mätinstrument och slutit tätt så att de inte kommer i kontakt med luften ovan jord. Upp till 50 meter ner i schaktet har man hittat temperaturökningar.

– Det är mycket allvarligt. Även om det är små förändringar har isen börjat tina ända nere på 20–50 meters djup, säger Alexander Kononov.

Det aktiva lagret ökar

Alla moderna byggnader i Jakutsk står på pelare som går 6–8 meter ner i marken, till en nivå där permafrosten är stabilt frusen året runt. Anledningen är att inte det ska bildas sprickor och sättningar i husen när det översta jordlagret – det aktiva lagret – tinar varje vår. I dagsläget är det aktiva lagret omkring 1.5 meter tjockt inne i staden, men runt 1,8 i övriga delar av regionen.

– För 20 år sen var det aktiva lagret 1,2 meter. Det är en ökning på ungefär 40–50 cm på tjugo år. Det låter inte så mycket men om man slår ut det över hela ytan blir det mycket koldioxid som har frigjorts, säger Kononov.

– Fortfarande har man 4,5 meters marginal för pelarnas skull. Just nu är det inte ett problem, men om den värmande trenden fortsätter under de kommande 30–40 åren så kommer det att bli ett problem för de husen som redan är byggda när pelarna inte har tillräcklig marginal längre.

I den senaste IPCC-rapporten har flera olika scenarier för klimatutvecklingen tagits fram. I de mer optimistiska av dem kan det dröja 100–150 år innan det aktiva lagret når 10 meter ner, men i värre varianter är vi där redan om 30 år.

– De hus som evakueras nu blir evakuerade på grund av dåligt underhåll, felbyggnation, eller på grund av att husen är byggda på en mark som inte lämpar sig för att bygga hus på. Till exempel värmer hus som inte står på pelare upp marken under sig. Vattensystemen i byggnaderna kan också vara gamla eller byggda av dåliga material. Då riskerar de att spricka och börja läcka under huset och då smälter även marken huset står på, säger forskaren Trofim Maksimov vid Biogeochemical Cycles of Permafrost Ecosystems Laboratory.

”Allt hänger ihop, påverkas naturen, påverkas permafrosten.”

Krav på lösningar

I ett worst case scenario skulle 80 procent av byggnaderna i Jakutsk alltså kunna vara obeboeliga inom 30 år, vilket ställer krav på lösningar. Bland annat har en ny, relativt billig teknik tagits fram där marken kan kylas genom att kall luft sprutas ner i djupa hål.
Mätta efter lunchen klär vi på oss ordentligt och börjar gå genom lärkskogen mot mättornet. Snart skymtar vi en stor metallkonstruktion mellan träden. Tornet är 30 meter högt och uppbyggt av järnstänger. Doktoranden Roman Petrov, som gör fältarbete på stationen under veckan, går före hela vägen upp i tornet och skakar bort snön från trappstegen.

Efter en stunds trevande klättring är utsikten slående. Vidsträckt skog så långt ögat når, flera kilometer åt varje håll.

Monterade på tornet sitter en rad olika mätinstrument som mäter olika delar av skogens koldioxidbalans. Balansen beror på nettot av fotosyntesen och respirationen från mark och växtlighet, och bestämmer huruvida skogens ekosystem tar upp eller frigör mest koldioxid – om det är en koldioxidsänka eller en koldioxidkälla. Förutom luftens koldioxidhalt mäts även markens respiration med en form av markkamrar som registrerar fukt, temperatur och nederbörd.

– När vi började mäta koldioxidhalten i atmosfären för 20 år sen var koldioxidkoncentrationen här 320–340 ppm. Nu är det 400 ppm vid våra mätstationer och då är vi mitt ute i skogen långt ifrån industri och påverkan från staden, säger Alexander Kononov.

Den förindustriella CO2-halten låg på 280 ppm. Många klimatdebattörer, däribland NASAs James Hanson, menar att vi borde sträva efter att stabilisera mängden CO2 i atmosfären under 350 ppm, för att undvika alltför stora följdproblem av den globala uppvärmningen.

När permafrosten tinar, kommer organiskt material som lagrats i isen i kontakt med syre och börjar brytas ner. I samband med det frigörs koldioxid och metangas. Att all permafrost skulle tina är högst osannolikt, men även mindre frisläppningar kan få stora konsekvenser och att processen är igång är ett faktum. Även om mänskligheten skulle sluta släppa ut koldioxid helt i dag, skulle permafrosten fortfarande fortsätta släppa ut mer växthusgaser än vad den hade gjort utan mänsklig påverkan under flera hundra år framöver. Detta eftersom det är ett så långsamt och komplicerat system.

Arktisk permafrost innehåller 1600 miljarder ton kol, inkapslat i organiskt material. Ungefär kan det röra sig om att bidra med en global temperaturökning på ca 0,3–0,7 grader, eller mer, på ett perspektiv av några hundra år, berättar Gustaf Hugelius klimatforskare vid Stockholms Universitet som forskar på permafrost.

– Permafrostens stabilitet är kopplad till den globala uppvärmningen. Modellkörningar visar en stor skillnad i permafrostens koldioxidutsläpp beroende på om vi fortsätter som nu eller lyckas hålla 2-gradersmålet.

Tydliga effekter redan

Vi klättrar på darriga ben ner från vädertornet. Snart sitter vi åter i skåpbilen på den guppiga vägen tillbaka mot staden igen. Huvudstaden i en region där den globala uppvärmningen går som snabbast men där omställningen verkar vara som längst bort.
Att effekterna redan är här är otvetydigt. Många av de vi träffar vittnar om att somrarna i Jakutien blivit längre, vintrarna varmare och höstarna blötare. Vad händer egentligen med den forskning som bedrivs här?

– Vi lämnar in förslag till regeringen, men de är så långsamma. Kanske har de hunnit börja göra någonting inom 10 år, men det hinner hända väldigt mycket på den tiden, säger Alexander Kononov.

Men han är ändå hoppfull.

– Allt hänger ihop, påverkas naturen påverkas permafrosten. Skogen har en stor påverkan och har genom historien kunnat balansera upp tundrans utsläpp genom sitt upptag. Om vi tar väl hand om vår skog kommer det andra att ordna sig.