Vippeelementer kan destabilisere hinanden, fører til klimadominoeffekter

Under den globale opvarmning, vippeelementer i jordsystemet kan destabilisere hinanden og i sidste ende føre til klimadominoeffekter. Indlandsisen på Grønland og Vestantarktis er potentielle udgangspunkter for at tippe kaskader, en ny netværksanalyse afslører. Den atlantiske væltende cirkulation ville så fungere som en sender, og til sidst ville elementer som Amazonas regnskoven blive påvirket. Konsekvenserne for mennesker ville strække sig fra havniveaustigning til biosfærens nedbrydning.

Interaktioner i netværket kan sænke de kritiske temperaturtærskler, ud over hvilke individuelle tipelementer begynder at destabilisere på lang sigt, ifølge undersøgelsen stiger risikoen allerede markant for opvarmning på 1,5°C til 2°C, altså inden for Paris-aftalens temperaturområde.

"Vi leverer en risikoanalyse, ikke en forudsigelse, men vores resultater vækker stadig bekymring, " siger Ricarda Winkelmann, Lead of FutureLab on Earth Resilience in the Anthropocene ved Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). "Vi finder ud af, at samspillet mellem disse fire vippeelementer kan gøre dem generelt mere sårbare på grund af gensidig destabilisering på lang sigt. Tilbagemeldingerne mellem dem har en tendens til at sænke de kritiske temperaturtærskler for den vestantarktiske iskappe, den atlantiske væltende cirkulation, og Amazonas regnskoven. I modsætning, temperaturtærsklen for en tipning af Grønlands Indlandsis kan faktisk hæves i tilfælde af en væsentlig opbremsning af den nordatlantiske strømvarmetransport. Alt i alt, Det kan betyde, at vi har mindre tid til at reducere udledningen af ​​drivhusgasser og stadig forhindre vippeprocesser."

En tredjedel af simuleringerne viser dominoeffekter allerede ved op til 2°C global opvarmning

Omkring en tredjedel af simuleringerne i undersøgelsen viser dominoeffekter allerede ved globale opvarmningsniveauer på op til 2°C, hvor tipningen af ​​et element udløser yderligere tipningsprocesser. "Vi flytter oddsene, og ikke til vores fordel - risikoen stiger klart, jo mere vi opvarmer vores planet, " siger Jonathan Donges, også leder af PIK's FutureLab on Earth Resilience in the Anthropocæn. "Den stiger markant mellem 1 og 3°C. Hvis drivhusgasemissionerne og de deraf følgende klimaændringer ikke kan standses, det øverste niveau af dette opvarmningsområde ville højst sandsynligt være krydset i slutningen af ​​dette århundrede. Med endnu højere temperaturer, flere væltekaskader må forventes, med langsigtede ødelæggende virkninger."

Vippeelementer er dele af jordsystemet, der, en gang i en kritisk tilstand, kan undergå store og muligvis irreversible ændringer som reaktion på forstyrrelser. De kan virke stabile, indtil en kritisk tærskel for forcering overskrides. Når først udløst, selve deponeringsprocessen kan tage lang tid at udfolde sig. De polare iskapper ville for eksempel tage tusinder af år at smelte og frigive de fleste af deres ismasser i havene, dog med betydelige effekter:hæve havniveauet med mange meter, truende kystbyer som New York, Hamborg, Mumbai eller Shanghai. Selvom dette er velkendt, dynamikken i interagerende tipelementer var det ikke.

"Her er blot et eksempel på de mange komplekse vekselvirkninger mellem klimatændingselementerne:hvis der er betydelig smeltning fra Grønlands Indlandsis, der frigiver ferskvand i havet, dette kan bremse den atlantiske væltende cirkulation, som er drevet af temperatur- og saltholdighedsforskelle og transporterer store mængder varme fra troperne til de midterste breddegrader og polarområder, " forklarer Nico Wunderling, første forfatter til undersøgelsen. "Dette kan igen føre til nettoopvarmning i det sydlige ocean, og kan derfor på længere sigt destabilisere dele af det antarktiske indlandsis. Dette bidrager til en stigning i havniveauet, og stigende vand i udkanten af ​​iskapperne i begge halvkugler kan bidrage til yderligere gensidigt at destabilisere dem."

'Det ville være et vovet væddemål at håbe, at usikkerheden udspiller sig på en god måde'

Da jordsystemmodeller i øjeblikket er beregningsmæssigt for tunge til at simulere, hvordan vippeelementernes interaktioner påvirker den overordnede stabilitet af klimasystemet, forskerne bruger en ny netværkstilgang. "Vores konceptuelle model er slank nok til at give os mulighed for at køre mere end tre millioner simuleringer, mens vi varierer de kritiske temperaturtærskler, interaktionsstyrker og netværksstruktur, " forklarer Jürgen Kurths, Leder af PIKs kompleksitetsvidenskabelige forskningsafdeling. "Ved at gøre det, vi kunne tage højde for de betydelige usikkerheder, der er relateret til disse karakteristika ved tip-interaktioner."

"Vores analyse er konservativ i den forstand, at flere interaktioner og tipelementer endnu ikke er taget i betragtning, " slutter Ricarda Winkelmann. "Det ville derfor være et vovet væddemål at håbe, at usikkerheden udspiller sig på en god måde, givet hvad der er på spil. Ud fra et forsigtighedsperspektiv er en hurtig reduktion af drivhusgasemissioner uundværlig for at begrænse risikoen for at krydse vippepunkter i klimasystemet, og potentielt forårsage dominoeffekter."