Ett grönare Arktis: gradvis eller stegvis?

Projektbeskrivning

Pågående klimatförändringar allt mer en allt snabbare uppvärmning av arktiska ekosystem och detta suddar ut tidigare gränser mellan ekosystem. Detta förväntas orsaka omfattande förändringar i de tundra-ekosystem som täcker stora delar av Arktis. Tidserier från satelliter tyder på att största delen av Arktis blir grönare, även om stora områden  är oförändrade och vissa områden även visar minskande grönhet. Samtidigt som arktis blir grönare observerar man också en förbuskning och stigande trädgränser i många regioner. Dessa förändringar är ofta långsammare än förväntad i relation till hur fort uppvärmning sker. Tundran kommer förmodligen att ”borealiseras”, och det kommer därför att ändra viktiga biogeokemiska kretslopp.

Hur det nya Arktis ekosystem kommer att ser ut, och hur snabbt ekosystemen kan anpassas sig till ett ändrat klimat, är fortfarande oklart. Speciellt är det fortfarande en öppen fråga om systemet kommer att anpassa sig gradvis när klimatet blir varmare, eller om det kommer att ske som plötsliga förändringar från ett tillstånd till ett annat när klimatet passerat vissa tröskelvärden. Det senare kallas alternativa stabila tillstånd. Alternativa stabila tillstånd betyder att ett marktäcke såsom skog, buskar eller öppen mark som är anpassat till ett klimat, kommer att behålla sin tillstånd även om klimatförändringar tillåter ett byte till ett annat värmare tillstånd, till exempel kan öppen mark fortsätta vara öppen mark även om klimatet skulle tillåta buskar eller skog, på grund av mekanismer som stabiliserar nuvarande vegetationstypen. Exempel på detta kan vara tuffare mikroklimat i öppna områden jämfört med vindskyddat skog. Bara stora förändringar i klimatet eller andra viktiga faktorer kan då tvinga ett skifte till skog. Sådan regimskiften är beskrivna i många ekosystem och har använts för att förklarar till fördelning av regnskog, savann och öken i tropiska områden.

Hypotesen i det här projektet är att alternativa stabila tillstånd kan förklara motstridande trender i produktiviteten av arktisk vegetation som en följd av stigande temperaturer. Jag ska testa detta hypotesen på tre olika skalor. Jag kommer att studera ett trädgränsområde nära Abisko i norra Sverige, som visar tre väl avgränsade alternativa stabila tillstånd: 1. fjällbjörkskog, 2. buskmarker, och 3. fjällhed. Drönarflygbildar och detaljerat fältdata kommer att kombineras för att beskriva systemet. Jag kommer att fokusera fältstudierna till Abisko-regionen som har en utmärkt bra vetenskaplig dokumentation av trädgränsförändringar. Med hjälp av historiska- och nya flygbilder, tillsammans med satellitdata kommer jag att kartlägga trädgränsförändringar och koppla dem till potentiellt drivande faktorer. Jag kommer också utföra liknande undersökningar på andra platser i Arktis.

Dessa studier ska användas för att utveckla matematiska och rumsliga modeller av arktiska vegetationsförändringar. Modeller blir byggda så att dem tillåter alternative stabila tillstånd och regimskiften. I sista steget ska modellerna kombineras med insamlat data om kolcykeln som t.ex. mängden av markbunden kol och koldioxidemissioner i olika vegetationstillstånd. Projektet kommer därigenom att bidra till en bättre förståelse av framtidens arktiska ekosystem och deras betydelse för den globala kolomsättningen.

Projektet är associerat till Climate Imacts Research centre, CIRC, i Abisko.