Переломные моменты и резкие изменения

Пороги в климатической системе, которые, будучи пересечены, вызывают масштабные, самоподдерживающиеся и часто необратимые изменения в ледниковых щитах, океанической циркуляции и экосистемах.

Definition

Переломный момент в климате — это критический порог, за которым часть климатической системы реорганизуется в новое состояние посредством самоподдерживающихся обратных связей, часто резко и необратимо в масштабах человеческой жизни.

Scope

Эта тема охватывает переломные моменты в климате и потенциал резких, нелинейных изменений при постоянном воздействии. Она рассматривает основные переломные элементы, включая Гренландский и Западно-Антарктический ледниковые щиты, Атлантическую меридиональную опрокидывающую циркуляцию, вечную мерзлоту, а также леса Амазонии и бореальные леса, обратные связи, которые могут закрепить изменения после прохождения порога, свидетельства прошлых резких событий и проблему обнаружения ранних предупреждающих сигналов приближающихся переходов.

Core questions

• Какие компоненты климатической системы могут пройти переломные моменты?
• Какие обратные связи делают переход самоподдерживающимся после его запуска?
• При каких уровнях потепления могут быть пересечены эти пороги?
• Могут ли быть обнаружены ранние предупреждающие сигналы приближающегося переломного момента?

Key theories

Переломные элементы и обратные связи

Определенные крупномасштабные компоненты могут быть выведены за порог постепенным воздействием, после чего внутренние обратные связи приводят их в качественно иное состояние, в значительной степени независимое от дальнейшего воздействия.

Критическое замедление как раннее предупреждение

По мере приближения системы к переломному моменту ее восстановление после небольших возмущений замедляется, что приводит к росту автокорреляции и дисперсии, которые могут служить статистическими индикаторами раннего предупреждения.

Mechanisms

Положительные обратные связи могут сделать части климатической системы бистабильными: например, обратные связи «лед-альбедо» и «высота» могут привести к необратимой потере ледникового щита после того, как он отступит за определенную точку, а поступление пресной воды может ослабить Атлантическую меридиональную опрокидывающую циркуляцию вплоть до ее коллапса. Вблизи таких порогов система восстанавливается после возмущений все медленнее, что, в принципе, оставляет обнаруживаемый отпечаток раннего предупреждения до того, как произойдет резкий переход.

Clinical relevance

Переломные моменты представляют собой риски с низкой вероятностью, но с высоким воздействием, связанные с крупными, резкими и необратимыми изменениями, поэтому они занимают видное место в оценках рисков и аргументах в пользу ограничения потепления в качестве меры предосторожности.

Evidence & guidelines

Шестой оценочный доклад МГЭИК оценивает несколько переломных элементов как возможные, хотя в основном с низкой вероятностью при более низких уровнях потепления, и отмечает, что вероятность резких и необратимых изменений возрастает с увеличением масштаба и скорости потепления.

History

Признание палеоклиматологами того, что система может резко меняться, послужило основой для современной концепции переломных моментов, формализованной Лентоном и коллегами в 2008 году, которая каталогизировала основные переломные элементы и стимулировала исследования порогов и сигналов раннего предупреждения.

Debates

Близость и вероятность пересечения переломных моментов

Насколько близки основные переломные элементы к своим порогам и насколько вероятно их пересечение при заданных уровнях потепления, является предметом дебатов, поскольку пороги плохо определены.

Key figures

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

Seminal works

• lenton2008
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

Что такое переломный момент в климате?

Это порог, за которым часть климатической системы, такая как ледниковый щит или океаническое течение, переходит в новое состояние посредством самоподдерживающихся обратных связей, часто необратимо.

Были ли уже пересечены какие-либо переломные моменты?

Это не установлено окончательно, но некоторые оценки предполагают, что части Западно-Антарктического и Гренландского ледниковых щитов и некоторые тепловодные коралловые рифы, возможно, уже находятся вблизи или за пределами порогов.