Baltic Breakfast: Metan från havsbotten – de orapporterade utsläppen
Metan som frigörs från havsbottens sediment utgör en inte försumbar del av de svenska utsläppen av växthusgaser, men dessa utsläpp finns inte med i klimatrapporteringen idag. Det berättade Östersjöcentrums vetenskapliga ledare Christoph Humborg vid senaste Baltic Breakfast, där också forskaren Christian Stranne beskrev sin nyligen genomförda, och redan mycket uppmärksammade, metanexpedition till Landsortsdjupet.
När naturbaserade åtgärder för att motverka klimatförändringar diskuteras ligger fokus ofta på land. Det talas om skogar, lantbruk och att restaurera våtmarker (att detta inte nödvändigtvis hjälper klimatet på kort sikt diskuterades under en tidigare Baltic Breakfast, läs mer här).
– Det handlar om att skapa ett större kolförråd i markerna. Det gör man genom att restaurera, men det handlar också om att inte bruka marken för hårt, berättar Christoph Humborg, professor och vetenskaplig ledare vid Östersjöcentrum
Globalt sett kan naturbaserade åtgärder minska utsläppen av växthusgaser och öka inlagringen motsvarande 10 miljarder ton koldioxidekvivalenter per år, enligt beräkningar. Det kan jämföras med de sammanlagt 36 miljarder ton koldioxidekvivalenter som årligen släpps ut som ett resultat av mänskliga aktiviteter.
Men även havet tar upp och lagrar koldioxid, på vissa håll till och med mer effektivt än miljöer på land.
– Gräver du i jorden under en skog har du 30-40 cm organiskt material. Under ett sjögräs kan det finnas flera meter gammal kol. Havssedimenten är syrefria och kolet kan därför bindas och lagras där mer effektivt. Salta kärr, mangrove och sjögräs är viktiga sådana ”blått kol”-områden, förklarar Christoph Humborg.
Internationella beräkningar har visat att restaurering av sådana havsområden kan spara in motsvarande 3 miljarder ton koldioxidekvivalenter per år.
Östersjön undersöks inom CoastClim
I det stora forskningsprogrammet CoastClim, som Östersjöcentrum och Bolincentrum vid Stockholms universitet har satt upp tillsammans Tvärminne zoologiska station och Institutet för atmosfär- och jordsystemsforskning (INAR) vid Helsingfors universitet, undersöks vilken betydelse kusterna kan ha i klimat- och åtgärdsarbetet. Omkring 50 forskare från olika discipliner undersöker med olika metoder hur mycket kol som tas upp och binds in och hur mycket som avges, under olika förhållanden.
– Bland annat har vi gjort intensiva mätningar med väldigt avancerad masspektrometer över blåstångsområden som är ett viktigt område för blått kol i Östersjön, men också över sjögräsängar och öppet sediment, berättar Christoph Humborg. Vi ser att viktiga områden som blåstångsskogar binder mycket koldioxid, men samtidigt släpper de ut ganska mycket metan.
Studien visar att blåstångsskogen i genomsnitt tar upp omkring 500 kg koldioxid per hektar och år. Utsläppen av metan uppgår till omkring 200 kg koldioxidekvivalenter per hektar och år, så netto binds omkring 300 kg per hektar och år. Genom genetisk analys kunde forskarna identifiera att metanbildningen orsakas av metanbildande mikroorganismer (arkéer), både mellan blåstångsplantorna och som påväxt på plantorna.
En hypotes, som har stöd i internationella studier, är att det bildas mer metan i blåstångsskogar som är påverkade av övergödning än i opåverkade miljöer, berättar Christoph Humborg.
Övergött Östersjön är en kolkälla
Kartering av kolförråden längs de svenska kusterna visar att endast en mindre del av det kol som finns i havet finns i levande material, till exempel i blåstångsskogar. Enligt preliminära beräkningar uppgår detta till 4 Mton i svenskt territorialvatten. Hela 127 Mton är däremot dött kol; icke-levande organiskt kol i vattnet och det övre sedimentlagret och löst oorganiskt kol (till exempel koldioxid) i vattnet.
– Det är helt motsatsen till situationen på land där det mesta av kolet är levande, säger Christoph Humborg. Det är bara några procent av havsbotten som är vegetationsklädd. Största delen är öppna sedimentytor.
Sammantaget är idag de svenska kusterna en stor källa till växthusgaser, främst metan. De årliga utsläppen uppgår, enligt preliminära beräkningar, till netto 3,4 Mton koldioxidekvivalenter, vilket motsvarar 7 procent av Sveriges totala utsläpp. Dessa utsläpp ingår dock inte i klimatrapporteringen idag.
För 100 år sedan, innan Östersjön var påtagligt påverkat av övergödningen, var blått-kolhabitaten ungefär dubbelt så stora som idag och band därmed mer kol, samtidigt som utsläppen av metan och koldioxid var betydlig mindre.
– Då var det ett system i balans. Nu är det en källa, konstaterar Christoph Humborg.
Så minskad övergödning kan minska de här utsläppen, men vilken tidsperiod talar vi om? undrar moderator Ellen Bruno, omvärldsanalytiker vid Östersjöcentrum.
– I centrala Östersjön tar det lång tid att minska övergödningen, men längst kusterna går det snabbare. Vi måste fortsätta restaurera områden och minska övergödningen, då kan vi minska metanutsläppen på 20-30 års sikt. Det här är en mänskligt orsakad påverkan – en externality från jordbruket kan man säga, säger Christoph Humborg.
Metanbubblor vid Landsortsdjupet
Christian Stranne, docent vid Institutionen för geologiska vetenskaper, forskar också om koldynamiken i grunda kusthav, men i ett sidoprojekt undersöker han tillsammans med Marcelo Ketzer, professor i miljövetenskap vid Linnéuniversitetet, metandynamiken i de djupare delarna av Östersjön.
Med hjälp av forskningsfartyget R/V Electra var de i somras till Östersjöns djupaste plats; Landsortsdjupet för att ta olika typer av sediment- och vattenprover. Samtidigt samlade de också in akustisk data från ekolod. Med denna typ av mätmetod kan man studera omblandningen i vattnet och även gasbubblor som avges från botten.
– Vi hade absolut inte räknat med att se någon bubbelavgång från det här området, av den enkla anledningen att det aldrig någonsin rapporterats från de djupare delarna av Östersjön, berättar Christian Stranne.
Men bubblande metangas var just vad forskarna upptäckte med ekolodet. På det så kallade ekogram som Christian Stranne visar upp går det även för en lekman att se bubblor som stiger upp från botten.
– När vi upptäckte det här skiftade jag fokus från sedimentdynamiken och jag bestämde mig för att sjösätta ett autonomt ekolod, som vi ställer på havsbotten och som tittar uppåt.
Instrumentet samlade in data under fem dagar från 410 meters djup. Mätningarna visar bubblor som stiger hela vägen upp till 80 meters djup.
– Sedan är det en del brus i våra data så vi ser inte riktigt var de tar vägen, men de stiger alltså 330 meter och det är anmärkningsvärt eftersom de tappar gas kontinuerligt. Mig veterligen har det här aldrig observerats tidigare att bubblorna stiger så högt, säger Christian Stranne.
Rikligt med organiskt material
Varför bubblar det då så mycket i just det här området? Och varför når bubblorna så högt?
Det som kontrollerar metanproduktionen i sedimenten är framför allt är hur mycket organiskt material som tillförs, förklarar Christian Stranne. I den djupaste rännan i det aktuella området hittade forskarna tecken på att sediment ansamlats bland annat på grund av strömmar.
– Om man har hög sedimentation får man hög metanproduktion och i det här området ser vi då ansamlingar av sediment som ger hög metanproduktion, säger Christian Stranne. Har vi övergödning har vi algblomningar och mer organiskt material som faller ner till botten och då alltså större metanproduktion.
Endast del av metanet når vatten och luft
All den metan som bildas i sedimenten når inte vattnet. Hur mycket som avges beror på hur effektiv oxidationen i sedimenten är, vilket bland annat avgörs av vilka mikroorganismer som finns.
– Det är mikroorganismer som äter metan helt enkelt. Globalt brukar man säga att mer än 90 procent av det metan som bildas i havssedimenten konsumeras också i sedimenten, säger Christian Stranne.
Av det som inte konsumeras läcker det mesta ut i vattnet i löst form och blandas sedan långsamt uppåt i vattnet genom diffusion. I vattenkolumnen finns också organismer som konsumerar metan. Det innebär att bottendjupet har stor betydelse för mycket som når atmosfären.
– Med ett bottendjup på 10 meter hinner i princip all metan som läcker ut nå atmosfären. På 30-40 meter tyder data på att transporten är för långsam och att det mesta hinner konsumeras i vattenkolumnen, beskriver Christian Stranne.
Metanbubblor genar mot ytan
Om metanproduktionen i ett område är stor bildas dock också gasbubblor, och transporten genom dessa mot vattenytan är betydligt mer effektiv.
– Man kan säga att gasen tar en genväg genom vattenkolumnen och kan läcka direkt ut i atmosfären, säger Christian Stranne.
När det gäller metanutsläppen till atmosfären kan det alltså uppstå tröskeleffekter; skillnaden kan bli oproportionerligt stor mellan områden med medelmycket och mycket metanproduktion.
– Det är något vi är väldigt intresserade av att forska på just nu, säger Christian Stranne.
Även metanbubblorna kan dock konsumeras på sin väg till ytan, och på större djup brukar det därför betraktas som irrelevant om metanet är löst eller i bubbelform – det når inte ytan i någon större utsträckning i alla fall.
–Då blir det lite intressant att titta på den data vi har där bubblorna stiger hela 330 meter, säger Christian Stranne.
Varför stiger bubblorna då så högt i det här området? Christian Stranne och hans kollegor har en hypotes.
– Vi tror att syrebristen i Östersjön – från 80 meter är det i princip syrefritt – gör att oxidationen går långsammare. Mikroberna konsumerar metan i lägre takt så det byggs upp högre koncentrationer. Och med högre koncentrationer i den omgivande vattnet går också läckaget från bubblorna långsammare och därför överlever de så länge just här. Det kan finnas en intressant koppling mellan övergödning som leder till sämre syreförhållanden som i sin tur leder till en effektivare transport av metan till atmosfären.
Minskad övergödning krävs
Christian Stranne påpekar att metanet från just Landsortsdjupet sannolikt inte når atmosfären i någon större omfattning. Men det finns andra grundare ställen i Östersjön där mycket sediment ansamlas.
– Har vi en sedimentansamling på 100 meters djup skulle vi kunna få en ganska effektiv transport av metan ut i atmosfären.
Vad skulle ni vilja se för politiska åtgärder för att hantera den här frågan? frågar moderator Ellen Bruno.
– När det gäller havet som metankälla så tror jag att få bukt med övergödningen är prio 1, säger Christian Stranne.
– Och jag vill lägga till att öka skyddade områden där vi till exempel inte gör bottentrålning, säger Christoph Humborg. På sikt måste vi räkna med de här utsläppen. Idag handlas ett ton koldioxidekvivalenter för mellan 60 och 100 euro, så det kan ha ett stort nationalekonomiskt värde att minska dem. Vattenkvalitet, biodiversitet och klimatfrågan – det är same same.
Text och foto: Lisa Bergqvist
Se en inspelning av seminariet:
Senast uppdaterad: 13 oktober 2023
Sidansvarig: Östersjöcentrum