Mätningarna som ger nya svar om utsläpp och framtidens klimat

Halten av koldioxid (CO₂) i atmosfären är nu över 425 miljondelar (ppm). Det är betydligt högre än någon gång under de senaste 800 000 åren, vilket forskare har kunnat fastställa genom att undersöka luftbubblor i isen på Antarktis. Den senaste gången koldioxidhalten var så här hög var troligtvis för omkring tre miljoner år sedan, en period i jordens historia då den globala medeltemperaturen var 2–3 grader högre, istäckena vid polerna var betydligt mindre och havsnivån uppemot 20 meter högre än idag. 

Idag kan vi följa atmosfärens förändring tack vare mätstationer världen över. Det största nätverket av mätstationer i Europa drivs av ICOS, Integrated Carbon Observation System, en organisation med 180 mätstationer i 16 europeiska länder, vars svenska gren koordineras från Miljö- och geovetenskapliga institutionen vid Lunds universitet. 

Uppföljning av Parisavtalet

Vart annat år anordnar ICOS en forskningskonferens och i år samlades mer än 500 forskare i AF-borgen i Lund. Fokus på konferensen är växthusgaser, hur de uppkommer, hur de kan mätas och hur de interagerar med ekosystemen på jorden. 

Ett tema som diskuterades på konferensen handlar om hur mätningar kan komplettera den statistik som används av länder när de rapporterar sina utsläpp av växthusgaser. 

– När Parisavtalet slöts 2016 kom 195 av världens länder överens om att begränsa den globala uppvärmningen till under två grader. Men en annan central del av avtalet var hur länderna skulle redovisa sina utsläpp, nämligen genom så kallade inventeringar, en metod med både för- och nackdelar, säger Carlos Gomez, forskare på Miljö- och geovetenskapliga institutionen vid Lunds universitet.

Statistik med två års fördröjning

Inventeringar av växthusgasutsläpp utgår från statistik och beräkningar. Till exempel kan statistik visa hur mycket bensin som har sålts i ett land under ett år. Den siffran kan sedan multipliceras med en så kallad emissionsfaktor för att beräkna hur stora utsläpp av växthusgaser som genereras när bensinen förbränns.

– Inventeringar är bra eftersom de gör det möjligt att jämföra och följa utsläpp från olika sektorer och länder över tid. Men metoden har också flera begränsningar. Resultaten är till exempel inte mer tillförlitliga än den statistik som de bygger på. På landsnivå kan osäkerheten ligga på omkring fem till tio procent, men på en mer detaljerad rumslig och tidsmässig nivå, exempelvis för månatliga utsläpp i en stad, kan osäkerheten vara betydligt större, säger Carlos Gomez.

Inventeringar visar utsläpp på en årlig basis men ofta med ett till två års fördröjning. Vill vi veta mer exakt var och när utsläpp sker krävs andra metoder. 

– Genom att använda mig av mätningar från ICOS stationer och matematiska modeller syftar min forskning till att beskriva var och när utsläpp sker på en mycket mindre skala. Det gör att vi kan fokusera våra policys och åtgärder på ett mer effektivt sätt, säger Carlos Gomez. 

Mätningar ska dock inte ses som en ersättning för inventeringar. Carlos Gomez förklarar att metoderna kompletterar varandra. Inventeringarna kan på ett resurseffektivt sätt beskriva utsläppen från samhällets olika sektorer och aktiviteter, medan mätningarna kan användas för att kontrollera och förbättra bilden av hur stora utsläppen är och var och när de sker.

Sensorer i München och Paris

Exempel på hur mätningar av växthusgaser kan komma till nytta visades tydligt i projektet ICOS Cities som presenterades under konferensen. I 15 europeiska städer installerades nätverk av sensorer för att mäta utsläpp av växthusgaser.

– Cirka 70 procent av världens utsläpp av växthusgaser sker i städer. Men de växthusgasinventeringar som beslutsfattare och tjänstemän i städerna brukar förlita sig på kan ha en fördröjning på upp till två år, vilket hindrar oss att se de omedelbara effekterna av klimatpolitiken. Vi har utvecklat en metod som gör det möjligt att följa utsläpp i städer i nära realtid, säger Claudio D’Onofrio, forskare på ICOS Carbon Portal och Lunds universitet, samt projektledare för ICOS Cities.

I Paris kunde projektets mätningar bekräfta en rapporterad minskning av CO₂-utsläpp med 25 procent, vilket visar att stadens klimatarbete ger konkreta resultat. Mätningarnas höga tidsmässiga och geografiska upplösning gjorde det också möjligt att identifiera punktutsläpp och läckor som tidigare inte var kända. I München kunde systemet lokalisera tidigare okända utsläppskällor, till exempel en gasläcka, en övergiven deponi och ett reningsverk. 

Tack vare erfarenheterna från städerna har projektet ICOS Cities också bidragit till utvecklingen av Världsmeteorologiska organisationens (WMO) riktlinjer för övervakning av urbana utsläpp - library.wmo.int, en ny global standard för övervakning av växthusgaser i städer.

Mindre kolinlagring i torrare klimat

Ett annat sätt som ICOS mätningar används på är för att mäta kolbalansen i olika ekosystem, bland annat skogar, våtmarker och marina miljöer. Dessa data är avgörande både för att ta fram framtida klimatscenarier och för att förstå hur vi bör förvalta våra skogar i takt med att klimatförändringarna fortsätter.

Mycket av forskningen som diskuterades på konferensen handlar om långsiktiga förändringar i olika ekosystem, hur de påverkas av klimatförändringarna och hur de i sin tur påverkar klimatet genom att släppa ut eller ta upp kol.

– Under det senaste decenniet har vi lärt oss mycket om hur Europas skogar reagerar på torka och värmeböljor. ICOS-mätningarna visar hur torka minskar skogarnas förmåga att binda kol. Till exempel fanns det under torråret 2018 granskogar i Sverige som inte ackumulerade något kol, vilket de normalt gör. Det är viktig kunskap när vi ska fatta beslut om hur våra skogar ska skötas och vilka trädslag vi ska plantera”, säger Natascha Kljun, professor vid Miljö- och geovetenskapliga institutionen vid Lunds universitet.

Framtidens skogar

Många skogar återhämtar sig efter perioder av torka och fortsätter att växa och binda kol. Men det finns tecken på att skogarna i norra Europa håller på att förlora sin förmåga att fungera som starka kolsänkor. Hur omfattande den här förändringen är undersöks och diskuteras dock fortfarande.

– Det är en av de stora frågorna inom forskningsområdet just nu: i vilken utsträckning kan vi förlita oss på att våra skogar kommer att fortsätta lagra kol i framtiden när klimatförändringarna fortsätter? säger Natascha Kljun.

Nödvändig data för klimatmodeller

ICOS mätningar av ekosystem är också grundläggande för ekosystemmodeller som används för att ta fram de klimatscenarier som presenteras av IPCC, som LPJ-GUESS som har sitt ursprung på Lunds universitet. Mätningarna ger data som modellerna kan utvecklas och testas mot. Genom att undersöka hur vegetationen och kolcykeln har reagerat på förändringar i klimatet kan forskarna förbättra de modeller som används för att utforska hur ekosystem och kolcykeln kan komma att reagera under olika framtida klimatscenarier.

Lär dig mer om ICOS på deras hemsida - icos-cp.eu