At forstå tidligere klimaforandringer kan hjælpe os med at forberede os på fremtiden

Af alle skabninger på jorden, mennesker manipulerer deres omgivelser mest. Men, hvor langt kan vi skubbe det, før der sker noget drastisk?

Forskere efterlyser en bedre forståelse af tidligere ekstreme klimaforandringer i et forsøg på at forudse fremtidige ændringer.

Indtast geoarkæolog og antropolog C. Michael Barton ved Arizona State University. School of Human Evolution and Social Change forsker, sammen med Foundation Professor Sander van der Leeuw og et internationalt og tværfagligt team, offentliggjorde deres analyse i denne uge i tidsskriftet Natur Geovidenskab . Avisen beskriver tidligere pludselige klimaændringer, hvad førte til "tipping points" for disse begivenheder, og hvad der fulgte.

"Vi har lagt en masse kemikalier ind i atmosfæren og ændret varmen i atmosfæren i lang tid, og virkelig intensivt i 150 år, " sagde Barton. "Og, tingene kører stadig. Temperaturerne stiger langsomt globalt, men vi har ikke set en kæmpe, dramatisk skift. Imidlertid, komplekse systemer er potentielt sårbare, hvis du presser for meget."

Barton studerer Jordens mange systemer – specifikt vandets kredsløb og landskaber – og hvordan mennesker ændrer disse systemer.

"Folk har en tendens til at se på, hvor langt man kan skubbe tingene, før alt pludselig ændrer sig, " sagde Barton. "Og det er det, der betragtes som vendepunktet."

Systemer er overalt

For en kompleks systemspecialist som Barton, næsten alt kan ses som systemer eller cyklusser. Et træ vokser og dør, og henfaldet returnerer næringsstoffer til jorden. Vand kredser gennem jorden i forskellige former som regn, afstrømning og fordampning.

Nogle af Jordens store systemer inkluderer hydrosfæren (vand), atmosfæren (luft) og kryosfæren (is). Alle disse systemer er forbundet. Denne forskning om vippepunkter ser på disse systemers historie for at kvantificere små ændringer, der kan føre til en pludselig, massiv forandring, samtidig med at man måler, hvordan én brat ændring kan udløse pludselige ændringer i andre systemer.

Artiklen udforsker tidligere forskning med sedimentkerner i Alaska-bugten, støvregistreringer i Nordafrika og iskerner fra Grønland. Alle disse forhistoriske data giver jordsystemmodellerere og forskere en bedre idé om, hvordan Jorden egentlig var for hundredtusinder af år siden.

Forskere har også i vid udstrækning studeret Jordens oceaner. Dette inkluderer de nuværende niveauer af salt og ilt, ændringer i cirkulationsmønstre, og tilstrømninger af ferskvand fra smeltende indlandsis. De nuværende havforhold kan sammenlignes med historiske data indsamlet fra havbundens sammensætning, at drage slutninger om tidligere havstrømme.

Store ændringer er sket før

Forfatterne bemærker tidligere tilfælde af ekstreme klimabegivenheder, der sker så hurtigt, at mennesker enten havde vanskeligheder med at tilpasse sig, eller var ude af stand til at tilpasse sig, til det nye miljø.

For eksempel, omkring 1, 500 år siden, brat afkøling skete i Europa, fører til ændringer i vegetationen. Forfatterne bemærker, at afkølingen kan være forårsaget af et naturligt fænomen - vulkanudbrud. Vegetations- og landbrugsændringerne var så ekstreme, at folk oplevede hungersnød og samfundsmæssig omorganisering. Denne timing korrelerer med transformationen af ​​det østromerske imperium.

Forfatterne bemærker, hvordan klimabegivenheder for århundreder siden udløste drastiske ændringer eller endda kollaps i gamle civilisationer på grund af uforudsete samfundsmæssige sårbarheder.

Et eksempel er den antikke by Angkor, som lå i det nuværende Sydøstasien. De mennesker, der bor i Angkor, ændrede det naturlige vandkredsløb ved at omdirigere vand til at dyrke afgrøder. Efterhånden som byen voksede, vandsystemet i den region blev så anstrengt, at det passerede et vendepunkt. Systemet kunne ikke håndtere mere intense tørke og oversvømmelser, og byen Angkor kollapsede.

Mange ubekendte er tilbage

Arizonerne ved, at de sidste par år har været mere tørre og varmere end normalt. Barton sagde, at det endnu ikke er klart, om vi har passeret et vendepunkt i regionen sydvest.

Det er normalt at se små udsving i nedbør og temperatur år til år. Men nyere undersøgelser af oldtidens klima får Barton til at spekulere på, om de tørre vejrmønstre er blevet den nye normal for vores levetid.

Barton bemærkede også, at forskerne stadig ikke ved, hvorfor nogle vejrsystemer ændrer sig. For eksempel, tidligere monsunregn har skiftet uden varsel og af ukendte årsager. Dette kan være katastrofalt for menneskelige befolkninger, da de, der er afhængige af monsunen, oplever intens tørke, mens andre ikke har infrastrukturen til at håndtere tilstrømningen af ​​vand.

Der er stadig huller på dette forskningsområde. Flere rådata skal indsamles og kvantificeres, og nogle eksisterende data mangler den præcision og kvalitet, der er nødvendig for at skabe testmodeller og simulere fremtidige pludselige ændringer.

Forskerne efterlyser også flere analyser af samspillet mellem miljøsystemer og menneskelige samfund i perioder med klimaændringer.

Til sidst, forbedringer i jordsystemmodeller vil hjælpe forskere med at kunne simulere mulige pludselige ændringer, mennesker kan se i den nærmeste fremtid. Nuværende modeller er meget gode til at simulere mere gradvise klimaændringer, men er endnu ikke i stand til at simulere veldokumenterede tidligere pludselige ændringer.

Forfatterne håber, at denne artikel øger bevidstheden om feltet, og at flere mennesker vil forstå, hvordan en analyse af den langsigtede fortid kunne hjælpe os i den nærmeste fremtid.

For eksempel, en komponent i vippepunkter forskning er at identificere tidlige advarselssignaler. Det er mindre udsving i et system før en brat ændring. Forfatterne siger, at disse advarselssignaler eksisterer, men når hele verden er i fokus, det kan være udfordrende at spore, hvordan små ændringer i et system kan advare om en brat ændring i et andet.

Der er tegn på tidligere advarselssignaler. For eksempel, der var unormale ændringer i klimaet i det nordlige Stillehavsområde og omkring Grønland før den store afsmeltning af Jordens sidste istid.

"Alle komponenterne kan virkelig ændre sig, rigtig hurtigt, " sagde Barton. "Hele systemet kan falde ind i en anden tilstand... Hvordan ved vi, hvornår vi kommer for tæt på?"

Forfatterne efterlader læseren med denne sidste tanke:"Som mennesker, vi forsøger at forudse fremtiden. Vi er nu godt klar over, at komplekse systemer, herunder de koblede sociale og økologiske systemer, der nu dominerer vores planet, kan undergå pludselige ændringer... Hvis vi ikke kan modellere en pludselig forandring i fortiden, vi kan ikke håbe på at forudsige dem i fremtiden. "

Avisen "Tidligere pludselige ændringer, tipping points and cascading impacts in the Earth system" offentliggjort 29. juli og er medforfatter af mere end 30 forskere fra hele verden, herunder Barton og van der Leeuw.