Permafrost Modelling and Climate Change Simulations in Northern Sweden

Permafrost is an important component in Arctic environments and has been hypothesized to be diminishing due to global warming. A growing concern is that large quantities of stored organic carbon will be mobilized and released to the atmosphere as the potent greenhouse gas methane if the ground thaws. This could result in a massive positive feedback on the global climate change. To quantify this effect, the permafrost extent as well as carbon storages must be mapped. In this study, a Basal Temperature of Snow (BTS) survey is conducted in the Tarfala Valley in Northern Sweden and a model of the current permafrost extent in the region is produced. Additionally, the model explores how the permafrost extent will change under three climate change scenarios at +1°C, +2°C and +4°C. According to a statistical analysis, elevation is the only significant variable for permafrost occurrence in the Tarfala Valley. Currently, continuous permafrost (>0.8 probability) is present at elevations exceeding 1523 m a.s.l. and sporadic or patchy permafrost (<0.5 probability) dominates below 1108 m a.s.l. The permafrost in Northern Sweden is near the boundary of favorable conditions for permafrost, and the greatest decline in permafrost extent occurs during the initial warming. In the +1°C scenario, which will be reached in 20 years if current warming rate is sustained, 97.6% of the continuous permafrost in the Abisko and Tarfala area degrades. The areal extent of the zone with the lowest probability of permafrost occurrence increases from 59% to 90% in the same scenario. Under continued warming to +4°C compared to current ground temperatures, 98% of the study area will be covered by sporadic or patchy occurrences of permafrost.

Permafrost är en viktig komponent i arktiska miljöer och befaras minska i utbredning på grund av den globala uppvärmningen. En farhåga är att stora mängder bundet organiskt kol ska mobiliseras och släppas ut till atmosfären som den potenta växthusgasen metan om marken värms. Detta skulle kunna innebära stor positiv återkoppling på de globalt stigande temperaturerna. För att kvantifiera den effekten är det viktigt att kartlägga permafrostens utbredning såväl som mängde bundet kol i permafrostmarker. I den här studien utförs en undersökning av bastemperaturen av snötäcket (BTS) i Tarfaladalen i norra Sverige och en modellering av permafrostens nuvarande utbredning i regionen. Vidare modelleras hur permafrostens utbredning kommer att påverkas i framtiden under tre olika klimatförändringsscenarior vid +1°C, +2°C och +4°C. Enligt en statistisk analys är altitud den enda signifikanta variabeln för permafrostförekomst i Tarfaladalen. Vid nuvarande marktemperaturer är kontinuerlig permafrost (>0.8 probabilitet) utbredd på höjder över 1523 m ö.h. och sporadisk permafrost (0.5 - 0 probabilitet) dominerar under 1108. Permafrosten i norra Sverige är nära gränsen för dess gynnsamma förhållanden och den huvudsakliga förlusten av permafrost sker redan vid en blygsam markuppvärmning. I scenariot +1°C, som inträffar redan om 20 år om nuvarande uppvärmningstakt fortsätter, degraderas 97.6% av den kontinuerliga permafrosten i Abisko och Tarfalaområdet. Utbredningen av sporadisk permafrost, det vill säga zonen med lägst sannolikhet för permafrostförekomst, ökar i det scenariot från 59% till 90%. Vid fortsatt uppvärmning till +4°C jämfört med nuvarande marktemperaturer så kommer 98% av det studerade området endast innehålla sporadiska förekomster av permafrost.