Переломные элементы климатической системы могут дестабилизировать друг друга, приводя к эффекту домино
Новое сетевое моделирование показывает, что переломные элементы климатической системы при глобальном потеплении могут взаимно дестабилизировать друг друга, запуская каскадные процессы по принципу домино. Ледяные щиты Гренландии и Западной Антарктиды являются потенциальными точками начала таких каскадов, а атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) выступает в роли передатчика воздействий, в конечном итоге затрагивая такие элементы, как амазонские тропические леса. Последствия для человечества варьируются от подъема уровня моря до деградации биосферы.
Согласно исследованию, взаимодействия в сети могут снижать критические температурные пороги, за которыми отдельные переломные элементы начинают необратимо меняться. Риск значительно возрастает уже при потеплении на 1.5–2°C, то есть в рамках температурных целей Парижского соглашения.
«Мы предоставляем анализ рисков, а не прогноз, однако наши выводы все же вызывают беспокойство», — говорит Рикарда Винкельманн, руководитель FutureLab по устойчивости Земли в Антропоцене в Потсдамском институте исследований воздействия на климат (PIK). — Мы обнаружили, что взаимодействие этих четырех переломных элементов может сделать их в целом более уязвимыми из-за взаимной дестабилизации. Обратные связи между ними имеют тенденцию снижать критические температурные пороги для Западно-Антарктического ледяного щита, AMOC и амазонских лесов. В то же время порог для переломного состояния Гренландского ледяного щита может повыситься в случае значительного замедления переноса тепла течениями в Северной Атлантике. В целом это может означать, что у нас меньше времени на сокращение выбросов парниковых газов для предотвращения переломных процессов».
Треть симуляций показывает эффект домино уже при потеплении до 2°C
Около трети симуляций в исследовании демонстрируют эффект домино уже при уровнях глобального потепления до 2°C, когда переломное состояние одного элемента запускает дальнейшие процессы. «Мы меняем шансы, и не в нашу пользу — риск явно возрастает по мере нагрева планеты», — отмечает Джонатан Донгес, также руководитель FutureLab в PIK. — Он существенно увеличивается в диапазоне от 1 до 3°C. Если выбросы парниковых газов и вызванное ими изменение климата не будут остановлены, верхняя граница этого диапазона, скорее всего, будет превышена к концу этого века. При более высоких температурах следует ожидать большего количества каскадных эффектов с долгосрочными разрушительными последствиями».
Переломные элементы — это части климатической системы, которые, оказавшись в критическом состоянии, могут претерпевать значительные и, возможно, необратимые изменения. Динамика их взаимодействия ранее была изучена слабо.
«Вот лишь один пример сложного взаимодействия: если таяние Гренландского ледяного щита высвобождает в океан большое количество пресной воды, это может замедлить AMOC, которая переносит тепло из тропиков в средние широты и полярные регионы», — поясняет Нико Вундерлинг, первый автор исследования. — Это, в свою очередь, может привести к чистому потеплению в Южном океане и в долгосрочной перспективе дестабилизировать части Антарктического ледяного щита, способствуя подъему уровня моря».
«Было бы рискованно надеяться, что неопределенности сыграют в нашу пользу»
Поскольку современные климатические модели слишком ресурсоемки для моделирования взаимодействий переломных элементов, ученые использовали новый сетевой подход. «Наша концептуальная модель достаточно легка, чтобы позволить провести более трех миллионов симуляций, варьируя критические температурные пороги, силу взаимодействий и структуру сети», — объясняет Юрген Куртс, руководитель отдела исследования сложных систем в PIK.
«Наш анализ консервативен, поскольку в нем не учтены несколько взаимодействий и переломных элементов», — заключает Рикарда Винкельманн. — Поэтому было бы рискованно надеяться, что неопределенности сыграют в нашу пользу, учитывая, что поставлено на карту. С точки зрения предосторожности, быстрое сокращение выбросов парниковых газов необходимо для ограничения рисков преодоления переломных точек в климатической системе и потенциального запуска эффекта домино».