ティッピングポイントと急激な変化

気候システムにおける閾値であり、一度超えられると、氷床、海洋循環、生態系において大規模で自己持続的、かつしばしば不可逆的な変化を引き起こすものです。

Definition

気候のティッピングポイントとは、気候システムの一部が自己強化フィードバックを通じて新しい状態に再編成される臨界閾値であり、しばしば人類の時間スケールで急激かつ不可逆的に発生します。

Scope

このトピックでは、気候のティッピングポイントと、持続的な強制力の下での急激な非線形変化の可能性について扱います。グリーンランドと西南極の氷床、大西洋の反転循環、永久凍土の炭素、アマゾンと北方林を含む主要なティッピング要素、閾値を超えた後に変化を固定するフィードバック、過去の急激な事象からの証拠、そして接近する移行の早期警戒信号を検出する課題について論じます。

Core questions

• 気候システムのどの構成要素がティッピングポイントを通過しうるか？
• 一度引き起こされた移行を自己持続的にするフィードバックは何か？
• これらの閾値はどの温暖化レベルで超えられる可能性があるか？
• 接近するティッピングポイントの早期警戒信号を検出できるか？

Key theories

ティッピング要素とフィードバック

特定のL規模の構成要素は、緩やかな強制力によって閾値を超えて押しやられることがあり、その後、内部フィードバックが、さらなる強制力とはほとんど独立して、質的に異なる状態へとそれらを駆動します。

早期警戒としての臨界減速

システムがティッピングポイントに近づくと、小さな摂動からの回復が遅くなり、自己相関と分散が増加します。これは統計的な早期警戒指標として機能する可能性があります。

Mechanisms

正のフィードバックは、気候システムの一部を双安定にすることがあります。例えば、氷床のアルベドと標高のフィードバックは、氷床が一度ある地点を越えて後退すると、その継続的な損失を確定させることがあります。また、淡水の流入は、大西洋の反転循環を弱め、崩壊に向かわせる可能性があります。このような閾値に近づくと、システムは擾乱からの回復がますます遅くなり、原則として、急激な移行が起こる前に検出可能な早期警戒の痕跡を残します。

Clinical relevance

ティッピングポイントは、大規模で急激かつ不可逆的な変化という、発生確率は低いものの影響の大きいリスクを表しており、そのためリスク評価や予防策としての温暖化抑制の議論において重要な位置を占めています。

Evidence & guidelines

IPCC第6次評価報告書は、いくつかのティッピング要素を可能性のあるものとして評価していますが、低い温暖化レベルではほとんど可能性が低いとしています。また、急激で不可逆的な変化の確率は、温暖化の規模と速度とともに増加すると指摘しています。

History

古気候学からの、システムが急激に変化しうるという認識が、現代のティッピングポイントの枠組みを動機づけました。これは2008年にレントンらが形式化し、主要なティッピング要素を分類し、閾値と早期警戒信号に関する研究を刺激しました。

Debates

ティッピングポイントに近づいているか、またそれを超える可能性

主要なティッピング要素がその閾値にどれだけ近いか、そして特定の温暖化レベルでそれらが超えられる可能性がどれくらいあるかについては議論があります。なぜなら、閾値が十分に制約されていないためです。

Key figures

• Timothy Lenton
• Stefan Rahmstorf
• Hans Joachim Schellnhuber
• Marten Scheffer

Seminal works

• lenton2008
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

気候のティッピングポイントとは何ですか？

それは、氷床や海流のような気候システムの一部が、自己強化フィードバックを通じて新しい状態に移行する閾値であり、しばしば不可逆的です。

すでにティッピングポイントを超えたものはありますか？

確固たる確立はされていませんが、一部の評価では、西南極とグリーンランドの氷床の一部、および一部の暖水サンゴ礁がすでに閾値に近いか、超えている可能性があると示唆されています。