Mensen moeten op hun hoede zijn voor het doorbreken van een 'point of no return' dat leidt tot ecologische rampen, zoals het verlies van regenwouden of onomkeerbare klimaatverandering, volgens de meest gedetailleerde studie in zijn soort.

De dunne lijn die het huidige klimaat op aarde scheidt van een bevroren klimaat - de zogenaamde sneeuwbalstaat - is onderzocht in nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Reading dat wiskunde combineert met klimaatwetenschap.

Onderzoekers analyseerden hoe willekeurige gebeurtenissen en menselijk handelen konden worden gecombineerd om een ​​omslagpunt te bereiken, waar de ene natuurlijke staat overgaat in een heel andere.

De bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , kan worden toegepast op het klimaat op aarde, landschapselementen of ecosystemen zoals een regenwoud om ons te helpen begrijpen hoe ze kunnen worden veranderd of vernietigd nadat ze een punt hebben bereikt waarop geen terugkeer meer mogelijk is.

Valerio Lucarini, Hoogleraar statistische mechanica aan de Universiteit van Reading en hoofdauteur van de studie, zei:"Veranderingen in het klimaat of catastrofale achteruitgang van natuurlijke kenmerken zoals bossen gebeuren allemaal op een manier die lijkt op een reis in een berggebied. Deze staten zijn als twee valleien die worden gescheiden door een bergpas, die moeten worden gekruist om ertussen te kunnen bewegen.

"Door deze scheidslijn te lokaliseren, hebben we beter begrepen wanneer we waarschijnlijk overgangen in de natuurlijke wereld zullen zien. Dit helpt bij het schetsen van een veilige operationele ruimte, waardoor we ons gedrag kunnen afstemmen om daarbinnen te blijven en te beseffen wanneer er een transitie zou kunnen plaatsvinden. Bomen kappen, het beschadigen van ecosystemen of het veranderen van het klimaat kan er allemaal toe leiden dat we te dicht bij een omslagpunt afdwalen, dramatische en onomkeerbare verandering riskeren."

Het nieuwe onderzoek bouwt voort op een eerdere (2017) studie gepubliceerd in Nonlinearity door dezelfde auteurs, die een dynamische methode gebruikte om het kantelpunt tussen twee concurrerende staten te identificeren. Die studie leidde tot een ongekend inzicht in de globale stabiliteitseigenschappen van het klimaat en werd door de IOP Wetenschap tijdschrift dat het publiceerde.

De nieuwe studie helpt ons begrip van de kantelpunten van het klimaat op aarde. De aarde is ongeveer 650 miljoen jaar geleden meerdere keren omgedraaid tussen een warme en een sneeuwbaltoestand, voorafgaand aan het begin van het meercellige leven.

Het team gebruikte willekeurige fluctuaties om een ​​benadering van een dergelijk kantelpunt te simuleren, laat zien op welk punt een overgang van de ene toestand naar de andere waarschijnlijk wordt.

Dit kan worden toegepast op natuurlijke kenmerken zoals het Amazone-regenwoud. Het regenwoud ervaart schommelingen veroorzaakt door branden, droogte of door de mens veroorzaakte ontbossing, maar kan tot op zekere hoogte regenereren. Het onderzoek zou ons kunnen helpen te beoordelen op welk punt een bos deze gebeurtenissen niet meer zou kunnen absorberen en een onstuitbare achteruitgang zou beginnen. waardoor we dienovereenkomstig kunnen handelen om het te behouden.

Het team is nu van plan om hun bevindingen toe te passen op een echte klimaattransitie die vandaag te zien is, het analyseren van de processen die leiden tot het begin en einde van het moessonseizoen in delen van de wereld, of degenen die verantwoordelijk zijn voor verschillende circulatieregimes in de Atlantische Oceaan.

Professor Lucarini zei:"Het overschrijden van een omslagpunt is afhankelijk van een combinatie van willekeurige gebeurtenissen die zich opstapelen om de overgang te produceren.

"Menselijk handelen kan onbeduidend zijn als het omslagpunt ver weg is, maar kan de laatste druppel zijn als we het naderen. Het begrijpen van deze context is cruciaal om te beoordelen wanneer we in een nieuwe staat zouden kunnen vallen."