Framtida globala årsvisa dataset för fördelning av frusen mark baserat på Frost Number Model med Kappa-koefficient

Varför den frusna marken under våra fötter spelar roll

Långt under snö och tundra i Arktis, och högt uppe i bergskedjor från Himalaya till Anderna, ligger mark som förblir frusen år efter år. Detta dolda lager, kallat frusen mark, binder vatten, formar landskap, bär upp byggnader och vägar och lagrar stora mängder kol. När planeten blir varmare börjar denna frusna grund tina, med konsekvenser för ekosystem, infrastruktur och klimat. Den studie som sammanfattas här levererar en av de mest detaljerade prognoserna hittills över hur jordens frusna mark kommer att förändras under resten av detta sekel, vilket ger forskare, planerare och samhällen en tydligare bild av vad som väntar.

En närmare titt på världens frusna mark

Frusen mark är inte allt likadant. Vissa jord- eller berglager förblir frusna kontinuerligt i minst två år eller mer, medan andra områden fryser och tinar med årstiderna, och åter andra fryser bara kortvarigt. Tillsammans täcker dessa former av frusen mark i dag en stor andel av landytan på norra halvklotet, inklusive Sibirien, Alaska, norra Kanada, den höga tibetanska högplatån, Alperna och delar av Anderna. När denna frusna mark förändras kan det störa lokala vattenförsörjningar, destabilisera sluttningar och byggnader och frigöra forntida kol som kan värma klimatet ytterligare. Men att förutsäga exakt var frusen mark kommer att bestå eller försvinna har varit svårt, eftersom det beror på subtila detaljer i temperaturerna över hela året, inte bara hur kalla vintrarna blir.

Bygga ett bättre termometer för underjorden

Författarna tar sig an denna utmaning genom att förfina ett relativt enkelt men kraftfullt verktyg känt som Frost Number Model. Istället för att simulera varje fysisk process i marken använder modellen hur länge och hur starkt luften håller sig under eller över fryspunkten varje år för att uppskatta om marken under förblir frusen. En nyckelingrediens är en numerisk gräns eller tröskel som avgör när en plats räknas som permanent, säsongsmässigt eller bara kortvarigt frusen. Tidigare studier valde ofta denna tröskel något godtyckligt, vilket begränsade noggrannheten. I detta arbete testade forskarna systematiskt många möjliga tröskelvärden mot moderna, högupplösta kartor över frusen mark framtagna från satelliter, fältmätningar och andra data. De använde ett statistiskt mått kallat Kappa-koefficienten för att hitta de trösklar som bäst matchade verkligheten, och ställde in dem separat för hög-latitudregioner och höga bergsområden samt för de tre huvudkategorierna av frusen mark.

Från klimatmodeller till detaljerade kartor över framtiden

När de bästa tröskelvärdena identifierats vände teamet sig till klimatprojektioner från den senaste generationen globala modeller (CMIP6). Istället för att använda råa modellutgångar förlitade de sig på en noggrant korrigerad och nedskalad datamängd som ger dagliga lufttemperaturer på ett fint globalt rutnät, med en upplösning på ungefär en fjärdedels grad. Från 1950 till 2099 beräknade de årliga frys- och tinningsindex i varje gridcell, omvandlade dem till en frostindikator och klassificerade sedan varje plats som perennalt frusen, säsongsmässigt frusen, intermittently frusen eller ofrusen. De upprepade denna process under fyra olika framtidsscenarier, från kraftiga utsläppsminskningar och klimatåtgärder till en högutsläpps-bana med begränsad nedskärning, och skapade en full uppsättning årsvisa globala kartor som nu finns tillgängliga för allmänheten.

Vad kartorna avslöjar om en värld i uppvärmning

Resultatet är tydligt. Oavsett vilken framtida bana man betraktar krymper områden med långvarigt frusen mark markant under seklet, medan områden som bara fryser säsongsmässigt eller kortvarigt ökar. I mitten av seklet beräknas mellan ungefär en femtedel och nästan en tredjedel av dagens långfrusna terräng tina, beroende på scenario. I slutet av seklet ökar förlusterna ännu mer: under den högsta utsläppsbanan försvinner omkring tre femtedelar av den globala permanent frusna marken. De mest dramatiska förändringarna sker längs de södra kanterna av dagens arktiska permafrostbälte och i höga bergsområden som den tibetanska högplatån, där stora delar av långfrusen mark omvandlas till endast säsongsmässigt frusen jord. Lägre utsläppsscenarier visar fortfarande betydande förluster, men tillbakadragandet går långsammare och de kvarvarande frusna områdena är större.

Använda de nya kartorna för att förbereda sig för förändring

För att säkerställa att deras metod är pålitlig jämförde författarna sina historiska rekonstruktioner med flera oberoende kartor över frusen mark för Ryssland, Kanada och det bredare Arktis, och fann stark överensstämmelse både i area och i rumsliga mönster. Eftersom den resulterande datamängden täcker hela världen med relativt hög upplösning och sträcker sig över 150 år kan den nu fungera som en gemensam referens för många typer av studier. Hydrologer kan använda den för att undersöka hur flöden och grundvatten kan förändras; ekologer kan studera hur ändrade frysnings–tiningsmönster påverkar växtlighet och djurliv; ingenjörer kan identifiera var vägar, rörledningar och byggnader löper störst risk; och klimaforskare kan bättre uppskatta hur mycket kol som kan frigöras från tinande jordar. För icke-specialister är huvudbudskapet klart: frusen mark är inte en avlägsen kuriositet under polar tundra. Det är en skör, klimatsensitiv grund för vår planet som redan förändras, och våra val kring framtida utsläpp kommer starkt att påverka hur mycket av den vi bevarar.

Citering: Pan, X., Li, H. & Nie, X. Future global annual frozen ground distribution datasets based on Frost Number Model with Kappa coefficient. Sci Data 13, 561 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06918-9

Nyckelord: permafrost, frusen mark, klimatförändring, arktisk uppvärmning, Tibetanska högplatån