Fizycy ostrzegają: Ziemię czeka chaos
Dotychczasowe wizje klimatycznej przyszłości Ziemi są wystarczająco złe: ogromne huragany, susze, powodzie, morza pochłaniające kolejne lądy i znikające ekosystemy to zapowiedź katastrofy, jakiej w swojej historii nie widziała ludzkość. Ale najnowsze modele wskazują, że drastyczne, ale przewidywalne zmiany klimatu mogą być i tak mniejszym problemem, niż alternatywa: kompletny, klimatyczny chaos, którego nigdy nie opanujemy i do którego nie zdołamy się przystosować.
Nowe badanie, które zostało opublikowane 21 kwietnia w bazie danych preprintów arXiv, pokazuje szeroki obraz potencjalnego wpływu działalności człowieka na klimat.
Fizycy ostrzegają: Ziemię czeka chaos
"Skutki zmian klimatycznych są dobrze znane (susze, fale upałów, zjawiska ekstremalne itp.)" - powiedział “Live Science" jeden z autorów opracowania, Orfeu Bertolami z Wydziału Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Porto. "Jeśli system Ziemi przejdzie w obszar chaotycznego zachowania, stracimy wszelką nadzieję na rozwiązanie problemu".
Ziemia okresowo doświadcza ogromnych zmian we wzorcach klimatycznych, przechodząc od jednej stabilnej równowagi do drugiej. Przesunięcia te są zwykle napędzane czynnikami zewnętrznymi, takimi jak zmiany orbity Ziemi lub gwałtowny wzrost aktywności wulkanicznej. Zmiany zachodzące obecnie są inne jedynie z dwóch powodów: są wywołane działalnością człowieka, a nie naturalnymi procesami i zachodzą wyjątkowo szybko. Obecne zmiany klimatu to proces, którego postępy mierzone są w dziesięcioleciach, podczas gdy znane z zapisu kopalnego zmiany klimatyczne trwały tysiąclecia czy miliony lat.
Badanie portugalskich naukowców traktowało obecną fazę zmian klimatu - początek okresu nazywanego przez część naukowców antropocenem - jako przemianę fazową, podobną do zmiany fazy wody - czyli kostki lodu - w fazę ciekłą czyli kałużę. W przypadku systemów takich, jak klimat, przejście fazowe prowadzi do nowego wzorca pór roku i pogody. Kiedy klimat przechodzi przemianę fazową, oznacza to, że Ziemia doświadcza nagłej i szybkiej zmiany wzorców. To, jak te wzorce będą wyglądać w przyszłości, jest jednym z najbardziej palących problemów nauk o klimacie.
Ocieplenie klimatu to tylko początek problemów
To, jak będzie wyglądał przyszły klimat Ziemi w dużym stopniu zależy od decyzji podjętych przez ludzkość w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat. Ograniczając emisję CO2, znajdziemy się w zupełnie innym świecie, niż gdybyśmy nie zmieniali niczego.
Aby uwzględnić różne wybory, jakich może dokonać ludzkość, naukowcy zastosowali narzędzie matematyczne zwane mapą logistyczną. Mapa logistyczna świetnie nadaje się do opisywania sytuacji, w których jakaś zmienna — na przykład ilość węgla w atmosferze — może rosnąć, ale w naturalny sposób osiąga swoją granicę. Na przykład naukowcy często używają mapy logistycznej do opisania populacji zwierząt: zwierzęta mogą zwiększając swoją populację aż do momentu gdy zjadają całą żywność w swoim środowisku. Podobnie nasz wpływ na środowisko osiągnie zdaniem naukowców swoją granicę, na przykład wskutek zatrzymania wzrostu światowej populacji.
Badacze zbadali różne sposoby ewolucji ludzkiej mapy logistycznej, w zależności od różnych czynników, takich jak wzrost czy zatrzymanie wzrostu naszej populacji, redukcje emisji dwutlenku węgla czy rozwój bardziej wydajnych technologii. Następnie wykorzystali te scenariusze do tworzenia modeli pokazujących to, jak klimat Ziemi ewoluowałby w różnych możliwych przyszłościach podczas przemiany fazowej.
W najlepszych scenariuszach, gdy udaje się nam szybko zatrzymać wzrost emisji CO2, klimat Ziemi stabilizuje się na nowej, wyższej średniej temperaturze. To nie oznacza, że nie odczuwamy negatywnych konsekwencji naszych działań: wyższa temperatura wciąż prowadzi do wzrostu poziomu morza i bardziej ekstremalnych zjawisk pogodowych. Ale przynajmniej jest stabilna. Jest goręcej, ale przewidywalnie.
Najgorsze scenariusze wyglądają zupełnie inaczej. Zamiast stabilnego systemu klimatycznego, Ziemię czeka chaos. W chaotycznym systemie nie ma ani równowagi ani powtarzalnych wzorów. Pory roku zmieniają się gwałtownie z dekady na dekadę czy z roku na rok. Nawet średnia temperatura Ziemi może ulegać gwałtownym wahaniom, przeskakując szybko między zimnymi a gorącymi okresami. Słowem: nie będziemy mieli pojęcia, co przyniesie nawet najbliższa klimatyczna przyszłość.
"Nniemożliwe będzie przewidzenie zachowania systemu Ziemi w przyszłości, nawet jeśli znamy z dużą pewnością jego obecny stan" powiedział Bertolami. "Nasza zdolność do kontrolowania i kierowania systemem Ziemi i przywracania go do przyjaznego biosferze stanu równowagi zostanie utracona".
Co najbardziej niepokojące, po przekroczeniu pewnego progu temperatury, taki zwrot wydaje się nieunikniony. Być może jednak mamy wciąż szansę powstrzymać zmiany, zanim ten poziom zostanie przekroczony.
