Глобальное потепление более чем на 1,5°C может спровоцировать несколько переломных моментов климата — условий, за пределами которых изменения в части климатической системы становятся самовоспроизводящимися. Эти изменения могут привести к резким, необратимым и опасным последствиям с серьезными последствиями для человечества. Разработана обновленная оценка наиболее важных элементов изменения климата и их потенциальных точек невозврата, включая их температурные пороги, временные масштабы и воздействия. Их анализ показывает, что даже глобальное потепление на 1°C это порог, который мы уже преодолели, подвергает нас риску, вызывая некоторые переломные моменты.
Переломные моменты климата (ПКТ) (они же элементы опрокидывания), являются источником растущей научной, политической и общественной озабоченности. Они происходят, когда изменения в больших частях климатической системы, известные как элементы перелома, становятся самовоспроизводящимися после порога потепления. Инициирование ПКТ приводит к значительным, имеющим отношение к политике воздействиям, включая значительное повышение уровня моря из-за обрушения ледяных щитов, отмирание биологически разнообразных биомов, таких как тропические леса Амазонки или тепловодные кораллы, а также выброс углерода в результате таяния вечной мерзлоты.
|
Хорошей метафорой переломного момента являются качели : если мяч толкается вверх по качелям, но толкание прекращается до того, как он достигает точки поворота, мяч откатывается на исходное место, но после прохождения точки вращения он продолжает катиться до тех пор, пока он достигает нового состояния, даже если нажатие остановилось. Переломные моменты часто бывают внезапными и/или необратимыми – и то, и другое используется в качестве косвенных показателей динамики потенциального перелома. Это связано с тем, что в подсистемах с медленными временными масштабами (таких как ледяные щиты) самовоспроизводящиеся изменения (такие как обрушение ледяных щитов) могут происходить в течение гораздо более длительных временных масштабов, чем продолжительность драйвера, а в некоторых особых случаях самовоспроизводящиеся изменения также могут происходить. происходят через то, что математически определяется как некатастрофические пороги. |
 |
Климатические переломные моменты возникают, когда изменение в части климатической системы становится самовоспроизводящимся после порога потепления, что приводит к существенным воздействиям на систему Земли. Синтезируя палеоклиматические, наблюдательные и модельные исследования, мы предоставляем пересмотренный краткий список глобальных «основных» элементов опрокидывания и региональных «воздействующих» опрокидывающихся элементов и их температурных порогов. Текущее глобальное потепление примерно на 1,1 °C выше доиндустриальных температур уже находится в нижней части некоторых диапазонов неопределенности критической точки. В Парижском соглашении может возникнуть несколько переломных моментов в диапазоне глобального потепления от 1,5 до <2 °C, причем гораздо более вероятно, что при текущей траектории политики ожидается потепление на 2–3 °C. Это укрепляет доказательную базу для принятия срочных мер по смягчению последствий изменения климата и совершенствует оценку рисков переломного момента,
| С момента первоначальной идентификации элементов опрокидывания были достигнуты значительные успехи в научном понимании палеоклиматических, наблюдательных и модельных исследований. Были предложены дополнительные элементы опрокидывания (например, части Восточно-антарктического ледяного щита), а статус других (например, арктический летний морской лед) был поставлен под сомнение. Наблюдения показали, что некоторые части ледяного щита Западной Антарктики, возможно, уже прошли переломный момент. Были обнаружены потенциальные сигналы раннего предупреждения о ледяном щите Гренландии, атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции и дестабилизации тропических лесов Амазонки. В климатических моделях были обнаружены множественные резкие сдвиги.
Исследования переломных моментов климата были вызваны публикацией в 2008 году, крупной оценки , которая показала, что девять частей климатической системы (названных «переломными элементами») могут иметь такие точки, за пределами которых происходят нелинейные изменения, и при условии определение. С тех пор в науке о климате были достигнуты значительные успехи: улучшенные модели климата, больше наблюдений и новые записи о древних изменениях климата помогают лучше понять, как и когда в климатической системе могут возникнуть переломные моменты. Были предложены новые элементы опрокидывания (например, вечная мерзлота), а другие предложения (например, муссоны) были подвергнуты сомнению, обобщены эти новые знания, чтобы предоставить пересмотренный краткий список потенциальных элементов чаевых и их пороговые значения ПКТ. |
|
Это улучшенное понимание привело к тому, что оценки порогов переломного момента потепления с годами снижаются. В оценке 2008 г. большинство выявленных критических элементов имели критические точки около 3–5 °C, но в докладе 2022 года IPCC ( Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК, англ. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) — организация, созданная для оценки риска изменения климата, вызванного техногенными факторами (действиями человека).) говорится, что климатические риски критической точки возникают при температуре выше 1 °C, становятся высокими при температуре около 2 °C и достигают очень высоких значений. около 2,5-4°С. Это означает, что многие переломные моменты, вероятно, ближе, чем мы думали, и могут стать проблемой даже при сегодняшнем потеплении на 1,1-1,2°C.
В прошлой оценке выделяли девять глобальных «основных» элементов неблагоприятных факторов, которые вносят существенный вклад в функционирование системы Земли, и семь региональных «воздействующих» элементов неблагоприятных факторов, которые вносят существенный вклад в благосостояние людей или имеют большое значение как уникальные особенности системы Земля (см. рисунок). Их оценочные пороговые значения ПКТ имеют серьезные последствия для климатической политики: текущее глобальное потепление на ~ 1,1 ° C выше доиндустриального уровня уже находится в нижней части пяти диапазонов неопределенности ПКТ. Становится вероятным шесть ПКТ (и еще четыре возможных) в пределах диапазона Парижского соглашения потепления от 1,5 до <2°C, включая разрушение ледяных щитов Гренландии и Западной Антарктики, отмирание коралловых рифов в низких широтах и широкое распространение вечной мерзлоты. оттепель. Становится вероятным дополнительный ПКТ и еще три возможных при потеплении на ~ 2,6 ° C, ожидаемом в соответствии с текущей политикой.
|
Недавние наблюдения также предполагают, что некоторые преломные моменты уже могут быть дестабилизированы. Береговые линии некоторых ледников в Западной Антарктиде уже близки к тому месту, где отступление может стать неудержимым , в то время как потенциальные «сигналы раннего предупреждения» были обнаружены в Амазонке, частях Гренландского ледяного щита и, возможно, в атлантической опрокидывающей циркуляции . Несмотря на эти достижения, все еще есть некоторые проблемы, связанные с нашим пониманием переломных моментов климата. Модели земной системы значительно улучшились за последние пару десятилетий, но многим по-прежнему не хватает процессов и разрешения, необходимых для полного учета динамики опрокидывания. Например, IPCC заявила, что модели смещены в сторону чрезмерно стабильной атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (AMOC), а модели также склонны недооценивать наблюдаемое снижение тропического поглотителя углерода . И хотя есть потенциальные признаки дестабилизации в некоторых элементах опрокидывания, данных наблюдений часто слишком мало, чтобы можно было надежно оценить тенденцию. AMOC, например, снизился примерно на 15% за последние 50 лет , но это еще нельзя четко отличить от естественной изменчивости . Наконец, большая часть дискуссий о переломных моментах климата по-прежнему опирается на оценку 2008 г., но с тех пор благодаря улучшенным моделям, наблюдениям и палеозаписи были достигнуты значительные успехи в нашем понимании различных элементов перелома. |
Текущее стсояние анализа переломных моментов климата.
|
Сейчас уже проводится различие между глобальными «основными» и региональными «воздействующими» элементами перелома. Глобальные основные элементы определяются как «субконтинентальные» по размеру (более миллиона квадратных километров в нашем определении) и существенно влияющие на текущее состояние земной системы (например, наличие ледяных щитов на обоих полюсах или усиление глобального потепления на более 0,1°С). Элементы регионального воздействия могут быть более пространственно распределены, но локальные выбросы по-прежнему происходят почти одновременно на субконтинентальной территории и либо влияют на благополучие сотен миллионов людей, либо очень ценятся сами по себе. Также классифицированы Обновлено определение переломных моментов климата, изложенное в 2008 г., чтобы каждый потенциальный переломный элемент можно было четко классифицировать по его динамике. В частности, мы фокусируемся на самоподдерживающихся изменениях за порогом, поскольку они являются ключевой характеристикой динамики опрокидывания: Переломные моменты возникают, когда изменение в части климатической системы («переломный элемент») становится:
|
|
К 2023 году классифицировано 16 кандидатов как факторы, влияющие на изменение климата (по сравнению с девятью в 2008 г.), девять из которых — как глобальные «основные» элементы, а семь — как региональные элементы «воздействия».
В списке есть несколько новых записей, а также некоторые удаления. Восточно-антарктические подледниковые бассейны были отделены от остальной части наземного восточно-антарктического ледяного щита, поскольку лед в подледниковых бассейнах находится ниже уровня моря и поэтому так же уязвим для отступления линии заземления под действием теплой воды, как и западно-антарктический лед. лист. Конвекция в море Лабрадор-Ирмингер и субполярный круговорот в Северной Атлантике также были отделены от AMOC, поскольку, хотя они имеют схожие движущие силы и воздействия, более позднее моделирование показывает, что конвекция в морях Лабрадора и Ирмингера может разрушиться отдельно и раньше, чем AMOC.
Удаление, в частности, включает в себя арктический летний морской лед на основе недавних исследований, показывающих отсутствие четкого порога, после которого потеря морского льда становится самоподдерживающейся (однако есть некоторые свидетельства того, что это происходит с потерей арктического зимнего морского льда при гораздо более высоких уровнях потепления, и мы также отделяем лед Баренцева моря). Мы также не классифицируем муссон бабьего лета как достаточно определенный элемент изменения климата, поскольку, по прогнозам, он будет постепенно усиливаться с потеплением (хотя аэрозоли все еще могут вызвать его разрушение); и ранее предложенный переход к постоянному состоянию Эль-Ниньо не был подтвержден более свежими данными.
Ключевым результатом оценки являются наши обобщенные оценки пороговых значений глобального потепления, которые, вероятно, спровоцируют критические точки климата, основанные на текущих данных:
Это указывает на то, что при нынешних уровнях глобального потепления (около 1,1–1,2 °C) в нашей оценке уже возможны пять климатических переломных моментов («возможный» здесь означает выше минимального, но ниже центральной пороговой оценки). К ним относятся обрушение ледяных щитов Гренландии и Западной Антарктики, отмирание тропических коралловых рифов, повсеместное резкое таяние вечной мерзлоты и коллапс конвекции в море Лабрадора-Ирмингера. Это пока маловероятно, но мы не можем исключать, что они все еще могут быть предсказаны, даже если потепление стабилизируется на нынешних уровнях.
При 1,5 °C – более амбициозной цели Парижского соглашения и минимальном уровне потепления, возможном в рамках самых амбициозных сценариев сокращения выбросов – четыре из этих возможных переломных моментов становятся вероятными («вероятно» выше центральной оценки) в нашей оценке. При потеплении на 1,5 °C становятся возможными еще пять переломных моментов, включая крах АМОК, крах льда в Баренцевом море, потерю горных ледников, отмирание бореальных лесов на юге и расширение бореальных лесов на север. Коллапс конвекции в море Лабрадора-Ирмингера и потеря льда в Баренцевом море также переходят от возможного к вероятному дальнейшему продвижению в парижском диапазоне 1,5–<2°C.
В то время как обещания, сделанные на климатической конференции COP26 в Глазго, потенциально могут ограничить потепление парижским диапазоном, прогнозируется, что текущая политика приведет мир к траектории около 2,6 ° C (с диапазоном неопределенности 1,9–3,7 ° C). . Это сделало бы семь переломных моментов вероятными (добавлением горных ледников) и шестью возможными (добавлением обрушения подледниковых бассейнов Восточной Антарктики, обрушением тропических лесов Амазонки и озеленением Сахеля). И если потепление окажется в верхней части текущего диапазона неопределенности политики — в результате того, что чувствительность климата или обратные связи углеродного цикла будут выше текущих наилучших оценок, — тогда вероятны десять переломных моментов (добавив обрушение подледниковых бассейнов Восточной Антарктики). , разрушение тропических лесов Амазонки и озеленение Сахеля) и четыре возможных (добавление обрушение вечной мерзлоты).
При сравнении наших пороговых оценок со сценариями будущих выбросов МГЭИК, по нашей оценке, большинство, но не все критические точки климата можно избежать на самых низких траекториях (SSP1-1.9 и SSP1-2.6), а некоторые критические точки климата, вероятно, будут пройдены в ближайшие годы. пару десятков лет:
Опрокидывающие удары
|
Специалистами IPCC оцениваются вероятные временные масштабы и последствия каждого глобального основного и регионального элемента переломного воздействия. Из переломных моментов, которые уже возможны в нашей оценке, коллапс ледяных щитов Гренландии и Западной Антарктики произойдет в течение сотен или тысяч лет, и, кроме того, потребуется несколько десятилетий выше порога перелома, чтобы спровоцировать опрокидывание, допуская некоторый потенциальный «перерегулирование». ' время. И наоборот, отмирание коралловых рифов и коллапс конвекции Лабрадор-Ирмингер могут произойти всего за десятилетие или около того - таблица. Переломные точки, которые станут вероятными в парижском диапазоне 1,5–<2 °C, зафиксируют серьезные последствия. Если потепление стабилизируется выше их пороговых значений более чем на несколько десятилетий, ледяные щиты Гренландии и Западной Антарктики постепенно поднимут уровень моря более чем на 10 метров в течение сотен или тысяч лет, изменяя форму берегов Земли и перемещая крупные города. Широко распространенное внезапное таяние вечной мерзлоты увеличит выбросы вечной мерзлоты примерно на 50% и нарушит северные ландшафты, включая инфраструктуру и образ жизни коренных народов Арктики. Вымирание коралловых рифов уничтожит экосистемы и нанесет ущерб средствам к существованию сотен миллионов людей, которые полагаются на них для рыболовства и защиты побережья. А коллапс конвекции в морях Лабрадора и Ирмингера вызовет сильное похолодание вокруг Северной Атлантики, По нашим оценкам, при 2-3 °C, вероятном при текущей политике, потеря горных ледников также может угрожать водоснабжению миллионов людей во всем мире. Также становится вероятным озеленение Сахеля, что может показаться положительным, но все равно нарушит средства к существованию многих людей, живущих там, и соседние регионы также могут получить меньше осадков. И хотя в нашем анализе вымирание тропических лесов Амазонки маловероятно до ~3,5°C, это касается только факторов, влияющих на климат, и поэтому может произойти гораздо раньше в результате обезлесения. Отмирание Амазонки добавит к глобальному потеплению примерно 0,1 °C и вызовет гораздо большее потепление в регионе, нарушит выпадение осадков в Южной Америке и нанесет непоправимый ущерб одному из величайших очагов биоразнообразия на Земле. При температуре выше 3 °C крах AMOC вызовет сильное похолодание в регионе Северной Атлантики, вызовет некоторое временное глобальное похолодание и нарушит погодные условия в Европе и Северной Америке, а также муссоны по всему миру. Переломные моменты бореальных лесов включают как отмирание на юге, так и расширение на север, что может нарушить биоразнообразие бореальных и тундровых сообществ и человеческие сообщества и иметь сложные и в некоторой степени уравновешивающие климатические воздействия как через углерод, так и через альбедо. Обрушение вечной мерзлоты в богатых углеродом отложениях, например, в районе Едомы, может повысить глобальную температуру примерно на 0,2–0,4 °C. Однако стоит отметить, что это увеличивает температуру на 5-10% в течение нескольких десятилетий. Это делает вечную мерзлоту сильной, но не безудержной обратной связью глобального потепления., который, тем не менее, мы должны попытаться максимально ограничить. При очень высоких уровнях потепления арктический зимний морской лед и коллапс Восточно-Антарктического ледяного щита вызовут существенную обратную связь с потеплением, а также значительное (более 50 метров) повышение уровня моря из-за последнего, но, к счастью, это очень маловероятно даже при нынешнем максимально возможном потеплении. траектория. |
 |
Приведенная оценка предоставляет убедительные научные данные для принятия срочных мер по смягчению последствий изменения климата. Мы показываем, что даже цель Парижского соглашения по ограничению потепления значительно ниже 2°C, а предпочтительно 1,5°C, небезопасна, поскольку 1,5°C и выше рискуют пересечь несколько критических точек. Пересечение этих ПКТ может генерировать положительные обратные связи, которые увеличивают вероятность пересечения других ПКТ. В настоящее время мир приближается к глобальному потеплению примерно на 2–3°C; в лучшем случае, если будут выполнены все обязательства по нулевому нетто-потоку и вклады, определяемые на национальном уровне, температура может упасть чуть ниже 2°C. Это несколько снизит риски переломного момента, но все равно будет опасно, поскольку может спровоцировать несколько переломных моментов климата.