Большой набор симуляций, выполненных с использованием инновационной модели, позволяет лучше количественно оценить риск эффекта домино или климатического каскада - формы цепной реакции - для разных уровней глобального потепления. Результаты показывают взаимосвязанный размер разветвленных элементов, таких как ледяной щит Гренландии, и важность их изучения с помощью комплексного подхода. Исследование появится в этом месяце в научном журнале Earth System Dynamics.
Леса Амазонии, полярные ледяные шапки, меридиональная циркуляция - все это элементы земной системы, которые могут опрокинуться, если глобальный климат изменится слишком сильно. Каждый компонент имеет свою критическую точку, реагируя на возмущение, за которой система раздваивается, более или менее быстро, но необратимо, к новому состоянию равновесия, которое потенциально очень отличается от предыдущего. По этим причинам мы также говорим о точках или порогах невозврата.
Дестабилизирующие взаимодействия (момент опережающей критической точки) показаны на рисунке красным цветом, а стабилизирующие взаимодействия (момент запаздывающей критической точки) - синим. С другой стороны, пунктирные серые стрелки указывают на неясные взаимодействия. Размер красных домино указывает на инициаторов каскадов, от наиболее важных (большое красное домино) до наименее важных (без красного домино). Наконец, размер синего домино указывает на частоту участия элементов в каскадах, от наиболее частого (большое синее домино) до наименее частого (маленькое синее домино).
Однако последние исследования в этой области подчеркивают глубоко взаимосвязанную природу различных упомянутых элементов. Эта характеристика будет иметь эффект изменения свойств каждой системы в отдельности. Таким образом, может возникнуть настоящий эффект домино - или каскад бифуркаций. В недавнем исследовании, основанном на инновационном концептуальном моделировании, ученые отмечают, что очень часто именно полярные ледяные шапки становятся инициаторами цепной реакции. Циркуляция океана действует как пояс передачи сигналов между двумя полушариями.
"Вот пример многочисленных взаимодействий между элементами климата: если произойдет значительное таяние Гренландского ледяного щита, в результате чего в океан попадет пресная вода, это может замедлить атлантическую циркуляцию, обусловленную разницей температур и солености, которая переносит большое количество тепла из тропиков в средние широты и полярные регионы", — говорит Нико Вундерлинг, ведущий автор статьи. "Это, в свою очередь, приведет к потеплению Южного океана и, следовательно, в конечном итоге может дестабилизировать части антарктического ледяного щита. Это способствует повышению уровня моря, а подъем воды вокруг ледяных шапок может еще больше дестабилизировать их".
Угроза присутствует уже при +2 °C
Работа показывает, что этот тип взаимодействия имеет достаточно высокую вероятность возникновения при потеплении всего на 1,5°C - 2°C выше среднего доиндустриального уровня, который, вероятно, будет достигнут до конца столетия. Треть симуляций, которые проводят ученые, приводят к 2 °C или меньше. "Мы предоставляем анализ риска, а не прогноз, но наши результаты все равно вызывают опасения", — говорит Рикарда Винкельманн, соавтор статьи.
"Наш анализ консервативен в том смысле, что еще не учтены некоторые взаимодействия и переломные моменты", — добавляет она. "Поэтому было бы смелой авантюрой ожидать, что неопределенность сработает в нужном направлении, учитывая ставки. С точки зрения предосторожности, быстрое сокращение выбросов парниковых газов необходимо для ограничения рисков пересечения переломных точек в климатической системе и потенциального возникновения эффекта домино."