จุดเปลี่ยนและภาวะการเปลี่ยนแปลงฉับพลัน

เกณฑ์ในระบบภูมิอากาศที่เมื่อผ่านไปแล้ว จะกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ การพยุงตนเอง และมักจะย้อนกลับไม่ได้ในแผ่นน้ำแข็ง การหมุนเวียนของมหาสมุทร และระบบนิเวศ

Definition

จุดเปลี่ยนของสภาพภูมิอากาศคือเกณฑ์วิกฤตที่เมื่อผ่านไปแล้ว ส่วนหนึ่งของระบบภูมิอากาศจะจัดระเบียบใหม่เข้าสู่สถานะใหม่ผ่านกลไกป้อนกลับที่เสริมแรงกันเอง ซึ่งมักจะเกิดขึ้นอย่างฉับพลันและย้อนกลับไม่ได้ในกรอบเวลาของมนุษย์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมจุดเปลี่ยนของสภาพภูมิอากาศและศักยภาพของการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างฉับพลันภายใต้แรงกระตุ้นที่ต่อเนื่อง โดยจะกล่าวถึงองค์ประกอบสำคัญที่ก่อให้เกิดจุดเปลี่ยน ได้แก่ แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกตะวันตก การหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติก คาร์บอนในชั้นดินเยือกแข็งคงตัว และป่าแอมะซอนและป่าเขตหนาว รวมถึงกลไกป้อนกลับที่สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเมื่อผ่านเกณฑ์แล้ว หลักฐานจากเหตุการณ์ฉับพลันในอดีต และความท้าทายในการตรวจจับสัญญาณเตือนล่วงหน้าของการเปลี่ยนแปลงที่กำลังจะเกิดขึ้น

Core questions

• องค์ประกอบใดบ้างของระบบภูมิอากาศที่สามารถผ่านจุดเปลี่ยนได้?
• กลไกป้อนกลับใดที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงพยุงตนเองได้เมื่อถูกกระตุ้น?
• ที่ระดับภาวะโลกร้อนเท่าใดที่เกณฑ์เหล่านี้อาจถูกข้ามไป?
• สามารถตรวจจับสัญญาณเตือนล่วงหน้าของจุดเปลี่ยนที่กำลังจะมาถึงได้หรือไม่?

Key theories

องค์ประกอบที่ก่อให้เกิดจุดเปลี่ยนและกลไกป้อนกลับ

องค์ประกอบขนาดใหญ่บางอย่างสามารถถูกผลักดันให้ผ่านเกณฑ์โดยแรงกระตุ้นที่ค่อยเป็นค่อยไป หลังจากนั้นกลไกป้อนกลับภายในจะขับเคลื่อนให้เข้าสู่สถานะที่แตกต่างกันอย่างมีคุณภาพโดยส่วนใหญ่ไม่ขึ้นกับแรงกระตุ้นเพิ่มเติม

การชะลอตัวที่สำคัญเป็นสัญญาณเตือนล่วงหน้า

เมื่อระบบเข้าใกล้จุดเปลี่ยน การฟื้นตัวจากการรบกวนเล็กน้อยจะช้าลง ทำให้เกิดความสัมพันธ์อัตโนมัติและความแปรปรวนที่เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจใช้เป็นตัวบ่งชี้สัญญาณเตือนล่วงหน้าทางสถิติได้

Mechanisms

กลไกป้อนกลับเชิงบวกสามารถทำให้บางส่วนของระบบภูมิอากาศมีสองสถานะที่เสถียรได้: ตัวอย่างเช่น กลไกป้อนกลับของน้ำแข็ง-อัลบีโดและระดับความสูงสามารถทำให้แผ่นน้ำแข็งสูญเสียมวลอย่างต่อเนื่องเมื่อถอยร่นผ่านจุดหนึ่ง และการไหลเข้าของน้ำจืดสามารถทำให้การหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกอ่อนแอลงจนถึงขั้นล่มสลายได้ ใกล้กับเกณฑ์ดังกล่าว ระบบจะฟื้นตัวจากการรบกวนช้าลงเรื่อยๆ ซึ่งโดยหลักการแล้วจะทิ้งร่องรอยสัญญาณเตือนล่วงหน้าที่ตรวจจับได้ก่อนที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงฉับพลัน

Clinical relevance

จุดเปลี่ยนแสดงถึงความเสี่ยงที่มีโอกาสเกิดขึ้นต่ำแต่มีผลกระทบสูงของการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ ฉับพลัน และย้อนกลับไม่ได้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินความเสี่ยงและข้อโต้แย้งในการจำกัดภาวะโลกร้อนเพื่อเป็นการป้องกัน

Evidence & guidelines

รายงานการประเมินครั้งที่หกของ IPCC ประเมินว่าองค์ประกอบที่ก่อให้เกิดจุดเปลี่ยนหลายอย่างอาจเกิดขึ้นได้ แม้ว่าส่วนใหญ่จะมีโอกาสเกิดขึ้นต่ำในระดับภาวะโลกร้อนที่ต่ำกว่า และตั้งข้อสังเกตว่าความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลงที่ฉับพลันและย้อนกลับไม่ได้จะเพิ่มขึ้นตามขนาดและอัตราของภาวะโลกร้อน

History

การรับรู้จากภูมิอากาศบรรพกาลว่าระบบสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างฉับพลันเป็นแรงผลักดันให้เกิดกรอบแนวคิดจุดเปลี่ยนสมัยใหม่ ซึ่งได้รับการจัดระเบียบโดย Lenton และคณะในปี 2008 ซึ่งได้จัดหมวดหมู่องค์ประกอบสำคัญที่ก่อให้เกิดจุดเปลี่ยนและกระตุ้นการวิจัยเกี่ยวกับเกณฑ์และสัญญาณเตือนล่วงหน้า

Debates

ความใกล้ชิดและความน่าจะเป็นของการข้ามจุดเปลี่ยน

ความใกล้ชิดขององค์ประกอบสำคัญที่ก่อให้เกิดจุดเปลี่ยนกับเกณฑ์ของพวกมัน และความน่าจะเป็นที่จะถูกข้ามไปที่ระดับภาวะโลกร้อนที่กำหนดนั้นยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน เนื่องจากเกณฑ์เหล่านั้นยังไม่ได้รับการจำกัดอย่างชัดเจน

Key figures

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

Seminal works

• lenton2008
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

จุดเปลี่ยนของสภาพภูมิอากาศคืออะไร?

เป็นเกณฑ์ที่เมื่อผ่านไปแล้ว ส่วนหนึ่งของระบบภูมิอากาศ เช่น แผ่นน้ำแข็งหรือกระแสน้ำในมหาสมุทร จะเปลี่ยนเข้าสู่สถานะใหม่ผ่านกลไกป้อนกลับที่เสริมแรงกันเอง ซึ่งมักจะย้อนกลับไม่ได้

มีจุดเปลี่ยนใดถูกข้ามไปแล้วหรือไม่?

ยังไม่มีการยืนยันอย่างแน่ชัด แต่การประเมินบางอย่างชี้ให้เห็นว่าบางส่วนของแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกตะวันตกและกรีนแลนด์ และแนวปะการังน้ำอุ่นบางแห่งอาจอยู่ใกล้หรือผ่านเกณฑ์ไปแล้ว