Frossen jord

Kangerlussuaq Ilulissat Sisimiut

Temperatur i 1 m dybde, beregnet med permafrostmodellen GIPL, som drives ved overfladen af data fra DMI's kørsel med vejr-modellen HARMONIE-AROME for Grønland.

Kurverne viser gennemsnitstemperaturen i områderne, der er markeret i figuren (Nordvest- og Sydøstgrønland), i 20 cm og 1 m dybde.

Kortet opdateres hver dag.

Temperaturerne, vi viser i kortet, er ikke observationer, men et modelprodukt. Ved at holde musen hen over cirklerne kan man se flerårige gennemsnit af observerede jordtemperaturer målt i de tre byer Sisimiut, Kangerlussuaq og Ilulissat i Vestgrønland. Jordtemperaturerne moniteres kontinuert i borehuller i de tre byer, og data bliver downloadet når vi tilser målestationen, typisk en gang om året.

Figurerne viser de observerede minimale (blå) og maksimale (rød) jordtemperaturer, samt den gennemsnitlige (grøn) jordtemperatur, i løbet af et år (fra 1. august til 31. juli).

Dybden i hvilken den maksimale jordtemperatur (rød kurve) er 0°C udgør den maksimale tødybde det pågældende år, og beskriver dermed toppen af permafrosten. Over denne dybde findes et lag, somer henholdsvis frossent om vinteren og optøet om sommeren, det såkaldte aktiv-lag.

De dybere permafrost temperaturer er relativt vame ved de sydlige lokaliteter (Sisimiut og Kangerlussuaq) og koldere ved den nordlige lokalitet (Ilulissat).

De overfladenære jordtemperaturer viser meget større variation ved lokaliteten i Kangerlussuaq, som ligger langt fra kysten og har kontinentalt klima, end ved lokaliteten i Sisimiut, som ligger ved kysten.

 

Læs mere her.

 

Om modellen bag "Frossen jord"

 

Temperaturfordelingen og temperaturkurverne, vi viser her, er ikke observerede, men baseret på en model, som beskrives nærmere nedenfor. Vi forventer at tilføje direkte observationer af jordtemperaturer i en af de næste opdateringer. Observationer af jordtemperaturer er også tilgængelige gennem Center for Permafrost (CENPERM) som driver flere feltstationer i Grønland.

Figurerne, vi viser her, er baseret på DMIs kørsel med vejr-modellen HARMONIE-AROME for Grønland, sammenkoblet med permafrostmodellen GIPL fra Universitetet af Alaska. GIPL er en numerisk model som løser den endimensionale ikke-lineære varmetransportligning med faseændringer i porøse medier, først formuleret af den slovenske forsker Josef Stefan i 1891.

GIPL simulerer jordtemperaturen ned til 100 m dybde for 24 forskellige jordtyper. Disse jordtyper er repræsentative for (bl.a.) tørv, mudder, sand, ler, grundfjeld, men også delvist forseglet grund i byerne og er forskellige med hensyn til den underjordiske lagdeling, materiale, andele af luft og ikke-frossent vand i jorden og dens varmeledningsevne. Forskellige jordegenskaber har en stor indflydelse på varmeledning i grunden og afgør derfor, om der kan dannes permafrost eller ej. Modellen tager også i betragtning sne og/eller vegetation på toppen af permafrosten og deres ændring gennem årene.

GIPL modtager fordelinger af temperatur og nedbør fra vejrmodellen og beregner lodrette temperaturprofiler for ethvert gitterpunkt. På denne måde kan vi identificere den øvre grænse af permafrosten, som ligger lige under det lag, som tør om sommeren og fryser om vinteren (det såkaldte aktive lag). Kortet viser temperaturer i 1 m dybde, og kurverne viser gennemsnitsværdier i kasserne i både 20 cm og 1 m dybde.

De præcise egenskaber af grunden er desværre ikke kendt i store dele af Arktis. Derfor viser vi her et gennemsnit af alle typiske grundegenskaber. Hvis der var tilstrækkelig data fra grunden, ville vi være i stand til af beregne de aktuelle egenskaber. Det medfører, at temperaturerne vist her vil afvige fra de virkelige betingelser i dele af Grønland.

Grunden har en meget lang "hukommelse" af tidligere tiders klima. Det betyder, at vi skal starte modelkørslen med de forskellige jordegenskaber et godt stykke tid i forvejen - flere 1000 år faktisk. For at opnå fordelinger af temperatur og nedbør så langt tilbage i tiden, benytter vi vores klimamodel HIRHAM og skalerer variabiliteten i temperatur og nedbør med data fra iskerner i Grønland. På denne måde kan man få atmosfæriske felter over en periode af 10000 år, som resulterer i en realistisk temperaturfordeling i grunden.

 

Om observationer af permafrost

 

Permafrost defineres som jord, sten eller fjeld med en temperatur som forbliver under 0C i mindst to år i træk. Tilstedeværelsen af permafrost er knyttet til klimaet, da variationer i jordtemperaturregimet hovedsageligt drives af energibalancen ved jordoverfladen (og den geotermiske gradient). 

Globalt set er ca. 24% af jordens landområder påvirket af permafrost, men i Grønland er mere end 75% af de isfrie områder påvirket.

I permafrostområder kan jorden typisk opdeles i tre lag (se figuren). Det øverste lag kaldes aktiv-laget fordi det tør om sommeren og fryser om vinteren. Under aktiv-laget findes permafrosten, som per definition altid har en temperatur under 0°C. På grund af den geotermiske gradient har permafrosten en nedre grænse, hvorunder jorden igen er ufrosset.

Figuren viser det typiske termiske regime i et område med permafrost. Både aktiv-laget og permafrosten påvirkes af sæsonmæssige temperaturvariationer ned til en dybde, som betegnes "zaa" (depth of zero annual amplitude). Hver af de grå linjer på figuren beskriver temperaturprofilet som det ville blive målt på et bestemt tidspunkt i løbet af året. Den røde kurve beskriver den varmeste temperatur observeret i en given dybde det pågældende år, og den blå kurve den koldeste temperatur der er observeret. Den grønne kurve viser gennemsnitstemperaturen over et helt år. På grund af formen på den blå og røde kurve, kaldes sådan en figur typisk et "trumpet-diagram".

Den geografiske fordeling af permafrost påvirkes af regionale og lokale klimatiske parametre så som lufttemperaturen, solindstråling, nedbør og snetykkelse. Lokal variation i permafrostens udbredelse og egenskaber påvirkes også af geografiske forhold så som jordart, organisk indhold i jorden, vegetationens beskaffenhed, overfladens albedo, topografi og afvandingsforhold.

Permafrostområder inddeles typisk i forhold til udbredelsen af permafrost i det pågældende område: kontinuert permafrost (mere end 90% af landområdet har permafrost), diskontinuert permafrost (50–90% af området har permafrost), sporadisk permafrost (10–50% har permafrost), eller enkeltstående pletter ("isolated patches", mindre end 10% af området har permafrost).