Wielu uważa, że punkty, z których nie ma powrotu w naszym systemie ziemskim, takie jak zniknięcie amazońskiej dżungli i pokrywy lodowej na zachodniej Antarktydzie, są mało prawdopodobne. Zespół autorów przeanalizował dowody na to, że punkty bez odwrotu można było przekazać i zaproponował rozwiązania problemów.
Politycy, ekonomiści, a nawet niektórzy przyrodnicy są skłonni wierzyć, że punkty, z których nie ma powrotu w naszym systemie ziemskim, takie jak zniknięcie dżungli amazońskiej i pokrywa lodowa na zachodniej Antarktydzie, są mało prawdopodobne i słabo poznane. Jednak obecnie coraz więcej wskazuje na to, że zdarzenia te są znacznie bardziej prawdopodobne niż się wcześniej wydawało, że mają poważne konsekwencje i są ściśle związane z różnymi systemami biofizycznymi. W efekcie światowi grożą długotrwałe i nieodwracalne zmiany.
W tym artykule analizujemy dowody na to, że punkty bez odwrotu można przejść, identyfikujemy luki w wiedzy i proponujemy rozwiązania. Badamy konsekwencje takich zmian na dużą skalę, dowiadujemy się, jak szybko mogą one wystąpić i czy potrafimy jakoś to kontrolować.
Naszym zdaniem uwzględnienie takich punktów krytycznych pomaga ustalić, że mamy kryzys klimatyczny i zintensyfikować wezwania do pilnych działań zapobiegających zmianom klimatu, które są dziś podejmowane przez wszystkich: uczniów i naukowców, miasta i całe kraje.
Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) przedstawił ideę takich punktów zwrotnych 20 lat temu. W tamtym czasie „zakłócenia na dużą skalę” w systemie klimatycznym były uważane za prawdopodobne tylko wtedy, gdyby globalne ocieplenie przekroczyło 5 stopni Celsjusza powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej. Informacje podsumowane i przedstawione w ostatnich dwóch raportach specjalnych IPCC (opublikowanych w 2018 roku i we wrześniu tego roku) sugerują, że punkty bez powrotu można przejść nawet przy ociepleniu o 1-2 stopnie.
Jeśli kraje wywiążą się ze swoich zobowiązań w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych (a istnieją co do tego duże wątpliwości), globalne ocieplenie wyniesie co najmniej 3 stopnie Celsjusza. Dzieje się tak pomimo faktu, że porozumienie paryskie z 2015 r. Ma na celu ograniczenie ocieplenia do znacznie poniżej 2 stopni. Niektórzy ekonomiści, zakładając, że punkty klimatyczne, z których nie ma powrotu, są bardzo mało prawdopodobne (aczkolwiek katastrofalne), sugerują, że 3 stopnie ocieplenia są optymalne pod względem kosztów i korzyści. Ale jeśli takie punkty krytyczne wydają się bardziej prawdopodobne, to „najlepsze” zalecenia dotyczące modeli kosztów i korzyści są takie same, jak w najnowszym raporcie IPCC. Innymi słowy, ocieplenie należy ograniczyć do 1,5 stopnia Celsjusza. A to wymaga nadzwyczajnych środków.
ZNIKNIĘCIE LODU
Film promocyjny:
Uważamy, że niektóre punkty bez powrotu w kriosferze Ziemi są niebezpiecznie blisko, ale ograniczenie emisji gazów cieplarnianych może nadal spowolnić nieuniknione nagromadzenie negatywnych konsekwencji i pomóc nam się przystosować.
Badania ostatnich dziesięciu lat pokazują, że wybrzeże Morza Amundsena w zachodniej części Antarktydy, poprzecinane zatokami, mogło już przekroczyć ten punkt, z którego nie ma powrotu. „Nakładająca się linia”, na której spotykają się lód, ocean i skalista podstawa, nieustannie się oddala. Badania modelowe pokazują, że zniknięcie tego sektora może zakłócić stabilność pozostałej części pokrywy lodowej na Antarktydzie Zachodniej, jak efekt domina. Doprowadzi to z czasem do podniesienia się poziomu morza o trzy metry od kilku stuleci do tysiąclecia. Badania pokazują, że tak duże zniszczenie pokrywy lodowej w zachodniej części Antarktydy miało miejsce w przeszłości wielokrotnie.
Najnowsze dowody wskazują, że część lądowego lodu we wschodniej części Antarktydy w basenie Wilkes jest również niestabilna. Symulacje sugerują, że może to podnieść poziom morza o kolejne cztery metry w ciągu nieco ponad wieku.
Pokrywa lodowa Grenlandii topnieje w przyspieszonym tempie. Jeśli proces topnienia przekroczy określoną wartość progową, to za kilka tysięcy lat poziom morza podniesie się o kolejne siedem metrów. Co więcej, wraz ze spadkiem wysokości pokrywy lodowej topnieje jeszcze bardziej, otwierając powierzchnię na kontakt z coraz cieplejszym powietrzem. Z utworzonych modeli wynika, że przy ociepleniu o półtora stopnia pokrywa lodowa Grenlandii jest skazana na zniknięcie, a może to nastąpić już w 2030 roku.
Jest więc możliwe, że już w nadchodzących tysiącleciach zmusiliśmy przyszłe pokolenia do życia na wzroście poziomu morza o około 10 metrów. Jednak nadal możemy zmienić te ramy czasowe. Szybkość topnienia zależy od stopnia ocieplenia poza punktem bez powrotu. Przy ociepleniu o 1,5 stopnia może to zająć 10 000 lat. Jeśli przekroczy 2 stopnie, zajmie to mniej niż 1000 lat. Naukowcy potrzebują więcej danych obserwacyjnych, aby określić, czy lód osiąga punkt krytyczny. Potrzebują lepszych modeli opartych na przeszłych i obecnych danych, aby określić, jak szybko i jak szybko nastąpi pęknięcie pokrywy lodowej.
Ale cokolwiek sugerują dane, potrzebne są praktyczne działania, aby spowolnić podnoszenie się poziomu morza. Pomoże to ludziom w adaptacji, a między innymi w stopniowym przenoszeniu dużych, nisko położonych osad w inne miejsca.
Inną ważną zachętą do ograniczenia wzrostu temperatury do 1,5 stopnia jest to, że inne punkty, w których nie ma powrotu, mogą zostać pominięte przy niższym globalnym ociepleniu. Najnowsze modele IPCC przewidują serię gwałtownych zmian temperatury od półtora do dwóch stopni Celsjusza, z których niektóre będą związane z topnieniem lodu morskiego. Taki lód już szybko się zmniejsza w Arktyce, co sugeruje, że przy ociepleniu o dwa stopnie, region ten ma 10 do 35% szans na prawie całkowite uwolnienie się od lodu latem.
GRANICE BIOSFERY
Zmiana klimatu i działalność człowieka mogą wywołać destrukcyjne zmiany o różnej skali w szeregu ekosystemów w biosferze.
Fale upałów w oceanach spowodowały masowe blaknięcie koralowców i utratę połowy koralowców z płytkich wód Wielkiej Rafy Koralowej w Australii. To straszne, ale przewiduje się, że 99% koralowców tropikalnych może zniknąć, jeśli średnia globalna temperatura wzrośnie o dwa stopnie Celsjusza. Jest to spowodowane powiązaniem między ociepleniem się oceanów, zakwaszeniem i zanieczyszczeniem. Będzie to ogromna strata dla różnorodności biologicznej mórz i pozbawi wiele ludzi środków do życia.
Punkty bez powrotu w biosferze nie tylko osłabiają nasze systemy podtrzymywania życia, ale mogą również powodować dramatyczne emisje węgla do atmosfery. To jeszcze bardziej zintensyfikuje zmiany klimatyczne i ograniczy pozostałe ograniczenia emisji.
Wylesianie i zmiany klimatyczne zaburzają równowagę w dorzeczu Amazonki, gdzie znajduje się największa wilgotna dżungla na świecie i jeden na dziesięć znanych gatunków zwierząt. Szacunki dotyczące punktu bez powrotu w Amazonii są bardzo zróżnicowane. Ktoś mówi, że punkt zwrotny nastąpi, gdy 40% lasów zostanie wyciętych, inni nazywają to 20%. Od 1970 roku region utracił około 17% swoich lasów. Tempo wylesiania zmienia się wraz ze zmianami polityki. Określenie punktu, z którego nie ma powrotu, wymaga modeli, w których wylesianie i zmiana klimatu są siłami oddziałującymi. Muszą również uwzględnić informacje o pożarach i klimacie jako wzajemnie oddziałujące mechanizmy i rozpatrywać cały obraz jako całość.
Ocieplenie w Arktyce zachodzi dwa razy szybciej niż na całym świecie, a tajga strefy subarktycznej staje się coraz bardziej podatna na zagrożenia. Ocieplenie już spowodowało zachwianie równowagi między owadami na dużą skalę, a wzrost liczby pożarów doprowadził do śmierci północnoamerykańskich lasów borealnych, co może zmienić niektóre regiony z pochłaniaczy dwutlenku węgla w źródło węgla. Wieczna zmarzlina w całej Arktyce zaczyna nieodwracalnie topnieć, uwalniając dwutlenek węgla i metan, które są około 30 razy silniejsze niż CO2 w ciągu wieku.
Naukowcy muszą pogłębić swoją wiedzę na temat obserwowanych zmian w dużych ekosystemach, a także miejsc, w których mogą pojawić się nowe punkty bez powrotu. Konieczne jest dokładniejsze określenie ilości istniejących zapasów węgla i możliwych wielkości emisji CO2 i metanu.
Pozostały globalny budżet na emisje dla 50% szans na utrzymanie się w granicach 1,5 stopnia ocieplenia to tylko około 500 gigaton CO2. Emisje w strefie wiecznej zmarzliny mogą pochłonąć szacunkowo 20% (100 gigaton CO2) z tego budżetu, i to bez metanu z głębokiej wiecznej zmarzliny i bez podwodnych morskich hydratów. Jeśli lasy są blisko punktu, z którego nie ma powrotu, to ich zniknięcie w dorzeczu Amazonki doprowadzi do uwolnienia kolejnych 90 gigaton CO2, a zniszczenie tajgi da 110 gigaton dwutlenku węgla. Przy globalnej emisji CO2 przekraczającej 40 gigaton rocznie, budżet może już zostać wyczerpany.
GLOBALNY EFEKT KASKADOWY
Naszym zdaniem wyraźny kryzys nastąpi, jeśli podejdziemy do globalnego kaskadowego efektu takich punktów krytycznych, które wprowadzą świat w nowy klimat „szklarni” i staną się mniej znośne. Może wystąpić wzajemna reakcja między oceanem a cyrkulacją atmosferyczną lub odwrotne skutki, które spowodują wzrost poziomu gazów cieplarnianych i globalnych temperatur. Lub globalne punkty bez powrotu mogą być wynikiem wzajemnego tworzenia się chmur.
Twierdzimy, że efekty kaskadowe mogą być powszechne. W ubiegłym roku badacze przeanalizowali 30 typów zmian w reżimie klimatycznym i systemach ekologicznych, od zaniku pokrywy lodowej w zachodniej części Antarktydy po przekształcenie selwy w sawannę. Analiza ta wykazała, że punkty mijania bez powrotu w jednym systemie zwiększają ryzyko tego samego przejścia w innych systemach. Takie powiązania stwierdzono w 45% możliwych interakcji.
Naszym zdaniem przykłady tego już zaczęły się pojawiać. Na przykład topnienie lodu morskiego w Arktyce prowadzi do wzrostu regionalnego ocieplenia, a ocieplenie w Arktyce i topnienie Grenlandii powoduje napływ świeżej wody do północnego Atlantyku. Doprowadziło to do 15-procentowego spowolnienia od połowy XX wieku w cyrkulacji południkowej przewrócenia Atlantyku, która w znacznym stopniu przyczynia się do transportu ciepła i soli przez ocean. Gwałtowne topnienie pokrywy lodowej na Grenlandii i dalsze spowolnienie cyrkulacji przewrócenia południkowego Atlantyku może zakłócić sezony monsunowe w Afryce Zachodniej, co spowoduje suszę w afrykańskim Sahelu. Spowolnienie tej cyrkulacji mogłoby również osuszyć Amazonkę, zakłócić cykle monsunowe w Azji Wschodniej i podnieść temperatury w Oceanie Południowym, co przyspieszy topnienie lodu Antarktydy.
Paleostatystyka pokazuje, że globalne punkty krytyczne mogły spowodować takie zjawiska, jak początek cyklicznych epok lodowcowych 2,6 miliona lat temu oraz zmiany ich amplitudy i częstotliwości około miliona lat temu. Symulacja nie może stworzyć takiej imitacji. Regionalne punkty bez powrotu występowały wielokrotnie podczas ostatniej epoki lodowcowej 80–10 tys. Lat temu (zwłaszcza pod jej koniec) (oscylacje Dansgaard-Eschger i zdarzenia Heinricha). Nie ma to bezpośredniego zastosowania do obecnego okresu międzylodowcowego, ale takie wydarzenia pokazują, że system Ziemi wielokrotnie wchodził w stan niestabilny pod wpływem stosunkowo słabych sił spowodowanych zmianami orbity Ziemi. Teraz bardzo mocno obciążamy ten system, ponieważ stężenie CO2 w atmosferze i globalne temperatury rosną coraz szybciej,niż podczas ostatniego ustąpienia lodowca.
Obecna zawartość CO2 w atmosferze jest taka sama, jak ostatnio obserwowano ją około cztery miliony lat temu w pliocenie. I szybko rośnie, zbliżając się do poziomu, który był ostatni około 50 milionów lat temu w eocenie. Wówczas temperatury były o 14 stopni wyższe niż w czasach przedindustrialnych. Symulacja tego „cieplarnianego” stanu Ziemi za pomocą modeli klimatycznych jest bardzo trudna. Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że takie modele pomijają kluczowy punkt, z którego nie ma powrotu. W tym roku opublikowano modelowe badanie, które wskazuje, że nagły rozpad chmur stratocumulus, uwalniający około 1200 ppm CO2, może doprowadzić do globalnego ocieplenia o około osiem stopni.
Wczesne wyniki najnowszych modeli klimatycznych dla Szóstego Raportu Oceniającego IPCC pokazują, że klimat jest znacznie bardziej wrażliwy i wrażliwy (definiowany jako reakcja temperatury na podwojenie CO2 w atmosferze) niż w poprzednich modelach. Pojawią się nowe wyniki i potrzebne są dalsze badania, ale wierzymy, że nawet te wstępne wyniki wskazują, że globalny punkt bez powrotu jest możliwy.
Aby rozwiązać te problemy, potrzebujemy modeli uwzględniających bogatszy zestaw połączeń i relacji w systemie Ziemi. Aby te modele działały, potrzebujemy danych z teraźniejszości i przeszłości. Jeśli te modele pomogą nam lepiej zrozumieć nagłe zmiany klimatu w przeszłości i ich stan cieplarniany, zwiększy się zaufanie do ich zdolności do przewidywania przyszłości.
Niektórzy naukowcy argumentują, że argumenty dotyczące możliwości globalnych punktów bez powrotu są czysto hipotetyczne. Ale trzymamy się następującego stanowiska. Biorąc pod uwagę olbrzymie konsekwencje i nieodwracalny charakter punktów, z których nie ma odwrotu, każda poważna ocena ryzyka musi uwzględniać fakty, jakkolwiek ograniczyliśmy nasze zrozumienie tych faktów. Popełnienie błędu w tym przypadku byłoby nieodpowiedzialne.
Jeśli mogą wystąpić destrukcyjne zjawiska kaskadowe i nie można wykluczyć globalnego punktu bez powrotu, to jest to zagrożenie dla istnienia cywilizacji. Ponownie, żadna analiza kosztów i korzyści nam nie pomoże. Musimy zmienić nasze podejście do problemu klimatycznego.
DZIAŁAJ NATYCHMIAST
Naszym zdaniem dane o punktach bez powrotu wskazują, że znajdujemy się w globalnej sytuacji kryzysowej. Nie można przecenić ryzyka i powagi tej sytuacji.
Twierdzimy, że czas pozostały na interwencję w celu uniknięcia punktu, z którego nie ma powrotu, już zbliża się do zera, a czas reakcji w celu osiągnięcia zerowej emisji wynosi w najlepszym przypadku 30 lat. W ten sposób moglibyśmy już stracić kontrolę nad punktami bez powrotu i nie możemy im zapobiec. Pocieszeniem jest to, że tempo kumulacji szkód po punkcie bez powrotu, a co za tym idzie związane z tym ryzyko, możemy nadal w pewnym stopniu kontrolować.
Odporność naszej planety i jej zdolność do regeneracji jest w poważnych tarapatach. Odpowiedzią na to powinny być nie tylko słowa, ale także działania całej społeczności światowej.