Ostatnie prognozy klimatyczne mogą nie doceniać tempa globalnego ocieplenia w atmosferze zniszczonej przez emisje gazów cieplarnianych, ponieważ interakcja potężnych pętli sprzężenia zwrotnego klimatu, które mogą przyspieszyć ocieplenie, nie jest dobrze reprezentowana w kluczowych modelach klimatycznych, międzynarodowy zespół naukowców podsumował w badanie opublikowane dzisiaj w czasopiśmie One Earth. Ich odkrycia sugerują, że wysiłki na rzecz ograniczenia emisji wymagają jeszcze większego pośpiechu, aby uniknąć najgorszych skutków klimatycznych – poinformował zespół.

„Jeśli wzmacniające sprzężenia zwrotne są wystarczająco silne, rezultatem jest prawdopodobnie tragiczna zmiana klimatu wykraczająca poza wszystko, co ludzie mogą kontrolować” – powiedział współautor Billa Ripple’aekolog z Oregon State University i współzałożyciel Alliance of World Scientists, który zrzesza 26 000 członków w 180 krajach, wzywając do zdecydowanego wdrożenia polityki mającej na celu ograniczenie globalnego ocieplenia i wypełnienie zobowiązań podjętych przez rządy w ramach porozumienia paryskiego z 2015 r.

„Chcielibyśmy zobaczyć specjalny raport IPCC, który koncentruje się na wielu ryzykownych sprzężeniach zwrotnych klimatu i możliwym przyspieszeniu w kierunku planetarnych punktów krytycznych” – powiedział. „Ważne jest, aby zrozumieć najbardziej optymistyczne szacunki, ale musimy również być informowani o potencjalnych najgorszych scenariuszach”.

Z ostatnich ocen wynika, że ​​jeśli kraje osiągną cele w zakresie redukcji emisji, które sobie wyznaczyły, średnia globalna temperatura podniesie się o 2,7 stopnia Celsjusza w stosunku do temperatur sprzed epoki przemysłowej do 2100 r., co będzie miało katastrofalne skutki dla ludzi i ekosystemów. Ale jeśli niektóre z pętli sprzężenia zwrotnego pokazanych w nowym artykule przyspieszą, ocieplenie może wzrosnąć znacznie powyżej tego poziomu, w kierunku 4 stopni Celsjusza, do końca wieku.

Sprzężenia zwrotne klimatu to fizyczne, chemiczne i biologiczne procesy zachodzące w oceanie, atmosferze i na lądzie, które w większości przypadków wzmacniają się nawzajem, przyspieszając ocieplenie. Jednym z przykładów jest topnienie lodu morskiego, który pozwala oceanowi wchłonąć więcej światła słonecznego, co ogrzewa wodę, aby stopić więcej lodu. W nowym artykule opisano również kilka pętli sprzężenia zwrotnego klimatu, które mogą mieć efekt chłodzenia, na przykład gdy drzewa nawożone rosnącymi stężeniami dwutlenku węgla rosną szybciej, pochłaniając w ten sposób więcej CO2.

Naukowcy zbadali 41 pętli sprzężenia zwrotnego klimatu i odkryli 27, które znacznie zwiększają ocieplenie, ale mogą nie być w pełni uwzględnione w modelach klimatycznych. Ripple powiedział, że naukowcy na ogół rozumieją pętle sprzężenia zwrotnego indywidualnie, ale modele często pomijają skumulowany efekt, jaki wszystkie one razem mogą mieć w ciągu następnych 50 do 80 lat.

„Jesteśmy szczególnie zaniepokojeni kilkoma biologicznymi pętlami sprzężenia zwrotnego, w tym topnieniem wiecznej zmarzliny, niszczeniem lasów, utratą węgla w glebie i tlącymi się torfowiskami” – powiedział Ripple. „Te sprzężenia zwrotne mogą znacząco przyczynić się do ocieplenia w ciągu stulecia”.

Pętle sprzężenia zwrotnego zwiększają wrażliwość polarną

Arktyka, ocieplająca się obecnie czterokrotnie szybciej niż średnia światowa, pokazuje, jak mogą oddziaływać pętle sprzężenia zwrotnego. Naukowcy wiedzą, że topniejąca wieczna zmarzlina uwalnia gazy cieplarniane. Badanie z 2017 roku wykazało potencjał uwalniania węgla z rozpadu obszaru wiecznej zmarzliny wielkości Alabamy. Naukowcy jednak obecnie nie spodziewają się, że ten proces sam w sobie spowoduje niekontrolowane ocieplenie w ciągu kilku następnych dziesięcioleci.

Ale lód morski w Arktyce również się kurczy, odsłaniając więcej ciemnej wody oceanicznej, która pochłania więcej ciepła, co prowadzi do jeszcze większego topnienia lodu. A zmiany zasięgu lodu morskiego i temperatury powierzchni oceanów wpływają na atmosferę nad morzem i wieczną zmarzlinę.

To, czego badacze jeszcze w pełni nie rozumieją ani nie pokazują w modelach klimatycznych, powiedział Ripple, to to, w jaki sposób wszystkie te różne procesy mogą się wzajemnie wzmacniać i czy ich interakcje doprowadzą do nagłych i nieodwracalnych zmian w ciągu najbliższych kilku dekad.

Inne sprzężenia zwrotne klimatu w oceanie mogą również przyspieszyć globalne ocieplenie, powiedział współautor Johana Rockströmadyrektor ds Poczdamski Instytut Badań nad Wpływem Klimatu. Modele stosowane do obliczania powszechnie akceptowanego globalnego wzrostu temperatury, w tym te opracowane przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu, „dają nam drogę do utrzymania limitu 1,5 stopnia Celsjusza” – powiedział Rockström. Modele zakładają, że „ocean będzie nadal działał mniej więcej w tym samym trybie, co obecnie, pod względem pochłaniania ciepła i rozpuszczalności dwutlenku węgla”.

Ale wzmacniający cykl sprzężeń zwrotnych może to zmienić wcześniej niż oczekiwano.

„Mówimy w tym artykule One Earth, że musimy bardzo uważnie przyjrzeć się temu, jak zachowa się odwrócony obieg ciepła Atlantyku, połączony z Prądem Zatokowym” – powiedział. „Jak będzie działać Labrador Sea Oscillation? Jak rozwinie się oscylacja El Niño, La Niña? Wiemy, że ocean pochłonął 95 procent ciepła spowodowanego antropogenicznym globalnym ociepleniem. Pytanie brzmi, jaka dynamika może nieoczekiwanie wystąpić w wyniku tego rosnącego stresu?”

Głęboka niepewność dotycząca potencjalnie niebezpiecznych punktów krytycznych

Najnowsze doniesienia naukowe z Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu zidentyfikować kilka najważniejszych sprzężeń zwrotnych, które mogą popchnąć klimat poza punkty krytyczne, ale ponieważ nadal nie można ich odpowiednio ocenić, międzynarodowy panel naukowy nie może określić prawdopodobieństwa ich wystąpienia ani dokładnie przewidzieć, w jaki sposób będą oddziaływać.

W swoich przełomowych raportach klimatycznych IPCC szacuje możliwość wystąpienia określonych skutków klimatycznych – na przykład przypisuje wysokie prawdopodobieństwo podniesienia się poziomu mórz – ale sprzężenia zwrotne i punkty krytyczne wciąż pozostają w sferze „głębokiej niepewności”, powiedział Franek Pattynantarktyczny glacjolog w Vrije Universiteit Bruksela który nie był związany z gazetą.

„W mojej dziedzinie jedną znaną głęboką niepewnością jest utrata pokrywy lodowej Antarktydy, która jest związana ze sprzężeniami zwrotnymi, które znamy z niestabilności morskiej pokrywy lodowej i niestabilności klifów lodowych” – powiedział. Badania sugerują, że w dawnych czasach globalnego ocieplenia duże kawałki lodu Antarktydy kruszyły się wystarczająco szybko, aby topić pokrywy lodowe i podnosić poziom mórz szybciej niż prognozy IPCC.

Powiedział, że pierwsze artykuły identyfikujące dezintegrację morskich klifów lodowych jako potencjalny czynnik przyczyniający się do szybkiego wzrostu poziomu mórz pojawiły się około 2016 roku. „A teraz, po sześciu, siedmiu latach, nie posunęliśmy się głęboko do miejsca, w którym moglibyśmy wziąć to pod uwagę w bardziej fizycznie zrozumiały sposób, który dałby dokładniejsze prognozy wzrostu poziomu mórz”.

Powiedział, że badania nad zidentyfikowanymi punktami krytycznymi są wciąż „w powijakach”, a nowy artykuł wskazuje na potrzebę „masowej międzynarodowej mobilizacji… aby szybko ocenić wpływ i interakcje sprzężeń zwrotnych”.

„Jeśli podsumować finansowanie związane z badaniami nad podnoszeniem się poziomu mórz, to są to orzeszki ziemne w porównaniu z tym, co jest zagrożone podnoszeniem się poziomu mórz” – powiedział. Badanie przeprowadzone w 2022 r. w EOS wyraźnie wykazało tę krytyczną lukę finansową.

„Tutaj jest głębszy obraz” – powiedział współautor Tim Lenton, dyrektor Global Systems Institute w Instytucie Global Systems Institute Uniwersytet w Exeter. Lenton był pod silnym wpływem hipotezy Gai naukowca Jamesa Lovelocka, która sugeruje, że życie wchodzi w interakcję z nieorganicznym otoczeniem na planecie, tworząc samoregulujący się system, który utrwala warunki wymagane do jego przetrwania. „To część tego, czego mogą brakować niektóre modele klimatyczne” – powiedział.

„Lovelock był wizjonerem w myśleniu o tym, jak ludzie i nasze działania przeplatają się w tym systemie, i oczywiście o tym jest również ten artykuł”, powiedział, „jak postrzegać siebie jako integralne części i aktorów w systemie”.

Powiedział, że podjęto wysiłki, aby bardziej wiernie odwzorować zniuansowane wpływy życia na Ziemi w modelowaniu klimatu, ale nie są one jeszcze w pełni zintegrowane. Nawet jeśli globalne modele klimatyczne nie mogą zostać odbudowane od podstaw, powinny „wprowadzić te cechy życia do niektórych ram modelowych, przynajmniej po to, aby zbadać, jak wpłynie to na dynamikę sprzężenia zwrotnego” – powiedział.

„Chcesz połączyć ewolucję, ekologię, biogeochemię i klimat fizyczny i nie chcesz zwariować” – powiedział Lenton.

Powiedział, że modele klimatyczne zaczęły się od modeli prognozowania pogody, które skupiały się na atmosferze i krótkoterminowych procesach atmosferycznych.

„Stopniowo dokręcali coraz więcej rzeczy, a kiedy zauważymy, że czegoś może brakować, co może być ważną informacją zwrotną, zaczynamy pracować, wkręcając to również w model” — powiedział Lenton. „Zawsze próbujesz nadrobić zaległości”.

Lenton powiedział, że nowy artykuł pokazuje, jak ważne jest dalsze dążenie do ograniczenia globalnego ocieplenia, nawet jeśli limit 1,5 stopnia Celsjusza zostanie przekroczony w nadchodzących latach.

„Myślę, że wielu z nas powiedziałoby, że dowody pokazują, że szkody spowodowane globalnym ociepleniem rosną w sposób nieliniowy, więc każda dziesiąta stopnia ocieplenia spowoduje więcej szkód niż poprzednia dziesiąta” – powiedział.