Norsk veikart for forskningsinfrastruktur

Klima og miljø

Denne områdestrategien omfatter det sammenvevde kunnskapsbehovet knyttet til klima- og miljøendringer. Dette gjelder endringer både på globalt, regionalt og lokalt nivå, og innenfor områder av spesiell betydning for Norge. Strategien omfatter også miljø- og økosystemendringer knyttet til hav og endringer både knyttet til natur og samfunn i polare strøk. Forskningen har betydning både for forvaltning og næringsutvikling, i tillegg til å ha en betydelig grunnforskningskomponent.  

Forskningsmål

Klima- og miljøområdet har forskningsmål som er sammenvevd både innad og mot andre områder. Med klima- og miljøforskning inkluderes her grunnleggende forskning på terrestriske og marine miljøer (hvor polare miljøer inngår), alle komponenter i det koblede klimasystemet, forskning innenfor samfunnsfag og humaniora knyttet til klimautfordringene og samfunnsmessige, næringsmessige og geopolitiske problemstillinger i polare strøk.

Forskningsrådets innsats på området er forankret i Langtidsplan for forskning og høyere utdanning 2019–2028 (Meld. St. 4 (2018–2019)). Forskning på natursystemenes grunnleggende funksjoner, tilstand og endringer, og effekter på natur og samfunn gir et robust kunnskapsgrunnlag for politikkutforming. De særlig store endringene i norske land-, hav- og polarområder gjør at forskningen har vesentlig betydning for vår evne til å møte klima- og miljøutfordringene globalt og i Norge. Norge er særlig forpliktet til ansvarlig forvaltning av natur og ressurser i havet og på land. En bærekraftig økonomisk utvikling må bygge på våre naturlige fortrinn og internasjonalt ledende kunnskapsmiljøer innenfor klima-, miljø-, hav- og polarforskning. Forskningsinfrastruktur for naturvitenskapelig, samfunnsfaglig og humanistisk forskning som støtter opp om utvikling i tråd med FNs bærekraftsmål, Parisavtalen og bevaring av naturmangfoldet, er spesielt viktig. 

Forskningsrådets målrettede satsinger på klima-, miljø-, hav- og polarforskning dekkes av porteføljestyret for Klima- og polarforskning, porteføljestyret for Landbasert mat, miljø og bioressurser og porteføljestyret for Hav. I tillegg vil forskningsinfrastruktur for grunnleggende forskning innenfor disse feltene også ha relevans for porteføljestyret for Naturvitenskap og teknologi, og mer anvendt forskning har skjæringspunkter mot flere andre porteføljestyrer.

Klima

Klimaendringene er, sammen med tapet av natur, den største utfordringen verden står overfor. For å kunne sette i verk målrettede og kostnadseffektive tiltak for å begrense skadevirkningene på tvers av samfunnssektorer, må Norge og det internasjonale samfunnet ha forskningsbasert kunnskap om klimaendringene og effektene av disse på lokalt, regionalt og globalt nivå.

Særlig viktig er behovet for mer kunnskap om klimasystemet og innsikt i hvordan klimaendringene vil påvirke fysisk natur og økosystemer, samfunnsinfrastruktur og næringsstrukturer. Vi trenger også en bedre forståelse av hvordan lavutslippssamfunnet vil se ut, tiltak for å komme dit, utvikling mot en sirkulær økonomi og implementering på en sosialt bærekraftig måte.

Vi har behov for kunnskap om hvordan de store endringene i Arktis påvirker klima globalt og regionalt, og hvordan endringer i atmosfærens sammensetning, hav, kryosfære og arealbruk/vegetasjon samvirker og påvirker klimaet. Vi må også være i stand til å gi svar på hvor klimaeffektive forslag til løsninger for tilpasning og omstilling vil være, og hvordan hensynet til både klima og miljø kan ivaretas samtidig.

Miljø

Miljøforskningen dekker både terrestriske og marine miljøer. Mange av utfordringene her er felles, men noen spesifikke aspekter knyttet til marine miljøer blir omhandlet under. Forskningen skal gi økt kunnskap om sentrale miljøutfordringer og gi forvaltning, næringsliv og samfunnet ellers et bedre grunnlag for å treffe beslutninger for en grønn omstilling. Tap av naturmangfold og spredning av miljøgifter og fremmede arter, i tillegg til forringelse av vannkvalitet, er helt sentrale globale utfordringer. De ulike truslene og årsakssammenhengene er dessuten ofte tett sammenvevde. De største truslene mot biologisk mangfold er arealbruksendringer, rovdrift, klimaendringer, forurensning og spredning av fremmede arter.

For å bevare naturmangfoldet og stoppe forringelsen av økosystemtjenester er forskning rettet mot det biologiske mangfoldets sammensetning, funksjon og dynamikk spesielt viktig. En rekke miljøgifter er nå forbudt i industri og produksjon, og strengere krav til industrien har redusert forurensning gjennom punktutslipp. Samtidig tas stadig flere kjemiske forbindelser i bruk i samfunnet, hvorav mange har negative eller ukjente effekter for økosystemer. Diffuse utslipp av miljøgifter anses å være den viktigste kilden til spredning i dag, og det kreves høyere innsats på forskning innenfor dette området for å kartlegge opphav, spredning og isolerte og samvirkende effekter av etablerte og nye miljøgifter.

Rene og ressursrike hav- og kystområder er en forutsetning for langsiktig bærekraftig marin verdiskaping. Det trengs stadig mer kunnskap om de marine økosystemenes struktur og funksjon, og hvordan de påvirkes som følge av endret klima, havforsuring, forurensning og plast i havet, og andre menneskeskapte faktorer. Norsk forskning skal bidra til bærekraftig verdiskapning basert på marine ressurser, bedre forvaltning av økosystemer og ressurser i havområdene og et rent hav og sunn og trygg sjømat. FNs tiår for havforskning og bærekraftig utvikling (2021–2030) skal bygge kapasitet og gi et kunnskapsløft, slik at FNs bærekraftsmål nummer 14 "Liv under vann" kan nås.

Polar

Et overordnet mål for norsk polarforskning[1] er at Norge skal være en ledende polarforskningsnasjon og at polarforskningen skal ivareta Norges særlige ansvar for å få fram kunnskap som grunnlag for politikk, forvaltning og næringsvirksomhet i Arktis og Antarktis. Et overordnet hensyn for Norge er å opprettholde Arktis som en fredelig og stabil region, basert på internasjonalt samarbeid og respekt for folkerettslige prinsipper, og å styrke Svalbard som forskningsplattform[2]. Norges havinteresser i nord og i sør er understreket fra politisk hold, og utnyttelse av ressursene der må være bærekraftig og ivareta naturverdier. Norge har et fortrinn med erfaring og kunnskap fra både Arktis og Antarktis til å se globale havspørsmål i sammenheng[3].

Eksisterende forskningsinfrastruktur

Forskningen er avhengig av in situ målinger av klimakomponenter, forurensning, miljøgifter og biologiske forhold. Til dette kreves meteorologiske og atmosfærekjemiske observatorier og nettverk av målestasjoner, forskningsfartøyer, havbøyer og autonome farkoster. Norge har godt utviklede landbaserte forskningsplattformer, nye isgående forskningsfartøyer og ulike faste og mobile marine observasjonssystemer. Videre finnes god logistikk for innsamling av miljø-, klima- og biologiske data i polare områder og våre nære havområder. For å sikre gode analyser av prøver finnes det flere laboratorier for miljøkjemiske (f.eks. miljøgifter, luft- og vannkvalitet), biologiske (f.eks. DNA-analyser) og fysisk/kjemiske analyser (f.eks. sedimenter og isotoper) ved hjelp av kvalitetssikrede analyse- og kalibreringsverktøy.

Norge har også forskningsinfrastruktur ved helårsstasjonen i Antarktis (Troll) og på Svalbard. Ny-Ålesund er i en særstilling som den ledende miljøforskningsstasjonen i Arktis med fasiliteter for naturvitenskapelig forskning på land, hav, kryosfære og atmosfære. Longyear­byen har også avansert forskningsinfrastruktur, spesielt rettet mot den øvre og midlere atmosfære. Norge bidrar videre internasjonalt med viktige klimaobservatorier for langtidsovervåkning av havstrømmer og stabiliteten til isbremmene i Antarktis. Våre to isbrytere FF Kronprins Haakon (KPH) og KV Svalbard gir Norge nye muligheter til forskning i den marginale iskantsonen, i polhavet og i Antarktis. Arven etter Nansen er et viktig forskningsprogram for dette feltet som effektivt utnytter KPH som forskningsplattform.

Koblede økosystem- og sirkulasjonsmodeller er viktige verktøy på dette feltet. Norge har særlig avanserte jordsystemmodeller som blant annet benyttes av FNs klimapanel, og som kobler alle deler av klimasystemet (som hav, atmosfære, land, biogeokjemi og biologi). Disse er viktige for å beregne ulike utfall av framtidsklima med økende oppløsning i tid og rom. Denne forskningen krever ofte stor lagrings- og regnekapasitet. Norske forskningsmiljøer er viktige bidragsytere til mange internasjonalt koordinerte databaser og forvalter mange verdifulle lange tidsserier. Norge bidrar blant annet til utnyttelse av europeiske satellitter og med in situ observasjoner og operasjonelle tjenester under Copernicus. Norge har også flere egne database-infrastrukturer innenfor klima- og miljøfeltet.

Universitetsmuseene forvalter naturvitenskapelige samlinger og Norge deltar i det felleseuropeiske DiSSCo (Distributed System of Scientific Collections) gjennom et konsortium av de fire universitetsmuseene.

Behov for nyetablering, oppgradering og/eller samordning

Norge har et spesielt ansvar for å etablere og vedlikeholde historiske arkiver og langsiktige observasjoner av relevans for klima og miljø på norske landområder, i hav og polare områder. Dette innebærer videreføring av unike, lange tidsserier, fornyelse av observasjonssystemene, vedlikehold og tilgjengeliggjøring av data, i tillegg til utstyr for innsamling og analyse av nye paleoklimatiske parametere. Godt integrerte observasjonssystemer som utnytter ny teknologi, fjernmåling og jordobservasjoner fra satellitt, fly og droner, spesielt i norske kyst- og havområder og med mulighet for dynamisk datainnsamling og adaptiv romlig oppløsning, gir muligheter for forskning av høy kvalitet og betydning. Dette kan igjen gi grunnlag for utforming av samfunnsnyttige operasjonelle tjenester. Framtidas havøkonomi og ansvarsfull forvaltning av norske land-, hav- og polarområder kan ikke drives bærekraftig uten langsiktige overvåkningsprogrammer og integrerte observasjonssystemer.

Forskningssatellitter, havbunnsobservatorier, godt utrustede forskningsskip, undervannsfarkoster, forskningsstasjoner/anlegg og autonome (og semi-autonome) plattformer for avansert og/eller automatisert måling og prøvetaking (multiple parametere og tidsserier) for både felt og tokt, er eksempler på forskningsinfrastruktur som kan gjøre oss i stand til å være i front på strategisk viktige områder. Nasjonal samordning og planlegging av tokt og feltaktiviteter gir mulighet for mer effektiv utnyttelse av forskningsinfrastruktur og deling av data. Offentlig-privat samarbeid om forskning og forskningsinfrastruktur kan også gi nye muligheter for utforsking av atmosfæren, land- og havoverflaten og ned til havbunnen og store dyp. Referanse-felt, laboratorier, test-fasiliteter og modellverktøy for effekter på bebygd infrastruktur blir også viktig framover.

Det er et stort internasjonalt behov for utbygging og harmonisering av eksisterende observasjonssystemer i Arktis og Antarktis. Norske bidrag til et helhetlig observasjonssystem i Antarktis med videreføring av langsiktige overvåkningsprogrammer og effektiv utnyttelse av Troll og KPH, vil ha stor overordnet verdi for norske strategiske interesser og politikk i Antarktis og for Norge som en kunnskapsrik og ansvarlig polarnasjon. Data som kan gi bedre forståelse av Antarktis sin rolle i det globale klimasystemet, de marine økosystemenes grunnleggende funksjoner og iskappen og shelfenes stabilitet og bidrag til havnivåøkning, er viktig. Bedre koordinering og felles tilgang til ulike forskningstjenester og internasjonal samordning av regionale og globale observasjonssystemer på Svalbard og i havområdene rundt, vil være viktige norske bidrag til et panarktisk integrert observasjonssystem.

Miljøforskningen krever kontinuerlig og nasjonalt koordinert utvikling av, og investering i, nye analyseverktøy, laboratorier og måleteknologi – blant annet for å kunne oppdage nye miljøgifter og forurensninger (for eksempel mikroplast og nanopartikler) og forstå de biologiske virkningene av disse. I biologisk og økologisk forskning er det viktig å utvikle nye DNA-teknikker, forbedre systemer for å lagre og sikre informasjon i naturhistoriske samlinger og fra biologiske prøver, foreta in situ økologiske eksperimenter og etablere en moderne biobank for enkeltorganismer og miljøprøver. Det er behov for bedre samarbeid med eksisterende infrastrukturer for analyse og håndtering av data innenfor bioinformatikk og modellering av økosystemer i et klimaperspektiv. Betydningen av GBIF for utvikling av FAIR dataforvaltning og etablerte standarder, er viktig. Framtidig tilgang til rent vann og vannrensingssystemer i et endret klima krever laboratorier, elektronisk sensor og instrumentering og simuleringsverktøy m.m. Det er spesielt viktig å overvåke havets rolle som karbonsluk og havforsuring med tilhørende negative effekter på økosystem og marine ressurser. Åpne plattformer og databaser for klima- og energimodellering og urbane effekter, er viktig for utvikling av smarte, bærekraftige og karbonnøytrale byer.

Kontinuerlig utvikling, oppgradering og validering av store sammenkoblede jordsystemmodeller er nødvendig for å opprettholde norske fortrinn innenfor polar og marin klima- og miljøforskning. Eksperimentell infrastruktur for å studere effekter av klimaendringer på landarealer og tilbakekoblinger fra klimarelaterte eller menneskeskapte arealendringer, kombinert med in situ økologiske og hydrologiske eksperimenter og observasjoner, ha stor betydning for videreutvikling av jordsystemmodellene. Internasjonalt samarbeid om oppbygging av felles forskningsinfrastrukturer, modellverktøy og observasjonssystemer gir også stor merverdi for forskningen. Langsiktig videreføring av norsk medlemskap i relevante felleseuropeiske infrastrukturer på ESFRIs veikart gir oss unike forskningsmuligheter. Vi bør også bidra aktivt der vi har ledende miljøer og relevant forskningsinfrastruktur. Her vil også ny teknologi og metoder for innsamling av samfunnsvitenskapelige data være viktig for å forstå utviklingstrekk og utfordringer knyttet til politiske, demokratiske og samfunnsmessige utfordringer i omstillingsprosesser.

Klima- og miljøforskning er ofte avhengig av stor regnekapasitet for å kunne utføre kompliserte beregninger på kort tid. Forskningen har derfor et stort behov for nasjonale lagrings- og beregningsressurser (HPC), og satsing på e-infrastruktur er en forutsetning for "state-of-the-art" på dette feltet (se egen områdestrategi). Dette gjelder også tilgjengeliggjøring og harmonisering av data i åpne og kvalitetssikrede nasjonale og internasjonale databaser etter internasjonalt anerkjente FAIR-prinsipper. Eksempelvis vil integrering og harmonisering av eksisterende klima- og miljødatabaser, etablering av tjenester for biodiversitetsdata og bedre tilretteleggelse av samfunnsvitenskapelige klima- og miljørelevante data, støtte opp om samfunnsnyttig forskning. Etablering av databaser og biologiske og økologiske databanker for marine modellorganismer og næringsmessig sentrale arter er viktig for å opprettholde vår internasjonalt ledende posisjon innenfor forskning på, og forvaltning av, marine og landbaserte ressurser.

Relasjon med andre områder

Forskningsinfrastruktur innenfor klima-, miljø-, hav- og polarområdet bidrar til og understøtter blant annet forskning på utnyttelse av biologiske (bærekraftig matproduksjon) og ikke-biologiske ressurser. Utvikling av en bærekraftig havøkonomi og fornybar energi på land krever åpen tilgang til data og informasjon fra observasjonssystemer i norske land-, hav- og kystområder. Miljø- og klimadata er relevant for andre disipliner, som miljøvennlig energi og helseforskning. Grunnforskning innenfor naturvitenskap og teknologi vil bidra til systemforståelse og bedre observasjoner. Mengden data som samles inn er i eksponentiell vekst og samordning av databaser og utnyttelse av store datamengder fra ulike disipliner og fagfelt, kan også gi muligheter for gjennombrudd i forskningen og etablering av nye tjenester. Krav om interoperabilitet med etablerte regionale og globale nettverk, som for eksempel GBIF, kan bidra sterkt til dataforvaltning etter FAIR-prinsipper. Å samordne databasesystemene på tvers av forskningsområder vil bidra til en mer effektiv utnyttelse av kompetanse, standarder og systemer, men dette er også avhengig av tilstrekkelige investeringer i e-infrastruktur.

Forskningsinfrastrukturer knyttet til klima og miljø

Prosjekt

Status

Arctic ABC – Arctic Ocean ecosystems

Under etablering/i drift

COASTWATCH – the Norwegian coastal observing system of systems

Støtteverdig

COAT – Climate-Ecological Observatory for Arctic Tundra

Under etablering/i drift

EMBRC Norway – The Norwegian Node of the European Marine Biological Resource Centre

ESFRI Landmark

ICOS – Norway Integrated Carbon Observation System

ESFRI Landmark

INES – Infrastructure for Norwegian Earth System modelling

Under etablering/i drift

LoVe – Lofoten-Vesterålen cabled observatory

Under etablering/i drift

NorArgo – A Norwegian Argo Infrastructure – a part of the European and global Argo Infrastructure

ESFRI Landmark

NorDataNet – Norwegian Scientific Data Network

Under etablering/i drift

NorEMSO – The Norwegian node for the European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatory

ESFRI Landmark

NorSOOP – Norwegian Ships Of Opportunity Program for marine and atmospheric research

Under etablering/i drift

SeaBee – Norwegian Infrastructure for drone-based research, mapping and monitoring in the coastal zone

Under etablering/i drift

SIOS – Svalbard Integrated Artic Earth Observing System

Under etablering/i drift

Troll Observing Network

Støtteverdig

NMDC – Norwegian Marine Data Centre*

Ferdig finansiert/i drift

NorBOL – Norwegian Barcode of Life Network*

Ferdig finansiert/i drift

NORMAP – Norwegian Satellite Earth Observation Database for Marine and Polar Research*  

Ferdig finansiert/i drift

NORMAR – Norwegian Marine Robotics Facility*

Ferdig finansiert/i drift

Øvrige forskningsinfrastrukturer på veikartet av relevans for klima og miljø

Prosjekt

Status

ECCSEL – European Carbon Dioxide Capture and Storage Laboratory Infrastructure

ESFRI Landmark

E-INFRA ved UNINETT Sigma 2 – a national e-Infrastrucure for science

Under etablering/i drift

OceanLab – Ocean Space Field Laboratory Trondheimsfjorden

Under etablering/i drift

NATIONAL GEOTEST SITES*  

Ferdig finansiert/i drift

* Infrastrukturer der finansiering fra Forskningsrådet er avsluttet, eller der finansieringsperioden etter planen skulle vært avsluttet i 2019, har ikke en egen prosjektbeskrivelse i veikartet. Her er det i stedet en referanse til infrastrukturens nettsider eller Forskningsrådets prosjektbank.

[1] Forskningsrådets Policy for norsk polarforskning (2014–2023)

[2] Nordområdestrategi – mellom geopolitikk og samfunnsutvikling (2017), Meld. St. 32 (2015–2016) Svalbard

[3] Meld. St. 22 (2016–2017) Hav i utenriks- og utviklingspolitikken