Een nieuw wetenschappelijk artikel van een door de Universiteit van Maryland geleid internationaal team van vooraanstaande wetenschappers, waaronder vijf leden van de Nationale Academies, stelt dat er kritische tweerichtingsfeedback ontbreekt in de huidige klimaatmodellen die worden gebruikt om milieu-, klimaat, en economisch beleid. De belangrijkste onvoldoende gemodelleerde variabelen zijn ongelijkheid, consumptie, en bevolking.

In dit onderzoek, de auteurs presenteren uitgebreid bewijs van de noodzaak van een nieuw modelleringsmodel dat de feedback bevat die het aardesysteem op mensen heeft, en een raamwerk voor toekomstige modellering voorstellen dat zou kunnen dienen als een meer realistische gids voor beleidsvorming en duurzame ontwikkeling.

Twaalf van het interdisciplinaire team van 20 coauteurs zijn van de Universiteit van Maryland, met meerdere andere universiteiten (Northeastern University, Universiteit van Colombia, George Mason-universiteit, Johns Hopkins-universiteit, en Brown University) en andere instellingen (Joint Global Change Research Institute, University Corporation voor Atmosferisch Onderzoek, het Institute for Global Environment and Society, het Japanse onderzoeksinstituut RIKEN, en NASA's Goddard Space Flight Center) ook vertegenwoordigd.

De studie legt uit dat het aardsysteem (bijv. atmosfeer, oceaan, land, en biosfeer) levert het menselijk systeem (bijv. mensen en hun productie, verdeling, en consumptie) niet alleen de bronnen van de input (bijv. water, energie, biomassa, en materialen) maar ook de spoelbakken (bijv. atmosfeer, oceanen, rivieren, meren, en land) die de output absorberen en verwerken (bijv. uitstoot, vervuiling, en ander afval).

Getiteld "Modelleren van duurzaamheid:bevolking, Ongelijkheid, Consumptie, en bidirectionele koppeling van de aarde en menselijke systemen", de paper beschrijft hoe de snelle groei in het gebruik van hulpbronnen, verandering in landgebruik, uitstoot, en vervuiling heeft de mensheid tot de dominante motor van verandering gemaakt in de meeste natuurlijke systemen van de aarde, en hoe deze veranderen, beurtelings, kritische terugkoppelingseffecten hebben op mensen met kostbare en ernstige gevolgen, met inbegrip van de gezondheid en het welzijn van de mens, economische groei en ontwikkeling, en zelfs menselijke migratie en maatschappelijke conflicten. Echter, het artikel stelt dat deze tweerichtingsinteracties ("bidirectionele koppeling") niet zijn opgenomen in de huidige modellen.

Het multidisciplinaire tijdschrift van de Oxford University Press Nationale wetenschappelijke recensie , die de krant publiceerde, heeft het werk in zijn huidige uitgave benadrukt, erop wijzend dat "de snelheid van verandering van de atmosferische concentraties van CO2, CH4, en N2O [de primaire broeikasgassen] stegen met meer dan 700, 1000, en 300 keer (respectievelijk) in de periode na de Groene Revolutie in vergelijking met pre-industriële tarieven." Zie figuur 1 van het artikel Highlights, hieronder weergegeven.

"Veel datasets, bijvoorbeeld, de gegevens voor de totale concentratie van atmosferische broeikasgassen, laten zien dat de menselijke bevolking een sterke aanjager is geweest van de totale impact van de mens op onze planeet Aarde. Dit wordt vooral gezien na de twee grote versnellende regimewisselingen:Industriële Revolutie (~1750) en Groene Revolutie (~1950)" zei Safa Motesharrei, UMD-systeemwetenschapper en hoofdauteur van het artikel. "Voor de laatste keer laten we zien dat de totale impact tussen 1950 en 2010 met gemiddeld ~4 procent is gegroeid met bijna gelijke bijdragen van bevolkingsgroei (~ 1,7 procent) en groei van het BBP per hoofd van de bevolking (~ 2,2 procent). Dit komt overeen met een verdubbeling van de totale impact elke ~17 jaar. Deze verdubbeling van de impact gaat schrikbarend snel."

"Echter, deze menselijke effecten kunnen alleen echt worden begrepen in de context van economische ongelijkheid, ", merkte politicoloog en co-auteur Jorge Rivas van het Institute for Global Environment and Society op. "Het gemiddelde gebruik van hulpbronnen per hoofd van de bevolking in rijke landen is 5 tot 10 keer hoger dan in ontwikkelingslanden, en de ontwikkelde landen zijn verantwoordelijk voor meer dan driekwart van de cumulatieve uitstoot van broeikasgassen van 1850 tot 2000."

De geograaf en co-auteur van de University of Maryland, Klaus Hubacek, voegde toe:"De ongelijkheid is nog groter als de ongelijkheid binnen landen wordt meegerekend. ongeveer 50 procent van de wereldbevolking leeft van minder dan $ 3 per dag, 75 procent op minder dan $ 8,50, en 90 procent op minder dan $ 23. Een effect van deze ongelijkheid is dat de top 10 procent bijna net zoveel totale CO2-uitstoot produceert als de onderste 90 procent samen."

De studie legt uit dat toenemende economische ongelijkheid, consumptie per hoofd van de bevolking, en de totale bevolking zijn allemaal de drijvende kracht achter deze snelle groei van de menselijke impact, maar dat de belangrijkste wetenschappelijke modellen van interactie tussen aarde en het menselijk systeem de modellen van het aardesysteem niet bidirectioneel (interactief) koppelen aan de primaire drijvende krachten achter verandering, zoals demografie, ongelijkheid, economische groei, en migratie.

De onderzoekers stellen dat de huidige modellen in plaats daarvan over het algemeen gebruik maken van onafhankelijke, externe projecties van die drijfveren. "Dit gebrek aan tweerichtingskoppeling zorgt ervoor dat huidige modellen waarschijnlijk kritieke terugkoppelingen missen in het gecombineerde aarde-menselijke systeem, " zei lid van de National Academy of Engineering en co-auteur Eugenia Kalnay, een Distinguished University Professor of Atmospheric and Oceanic Science aan de Universiteit van Maryland.

"Het zou zijn alsof je El Niño probeert te voorspellen met een geavanceerd atmosferisch model, maar met de zeeoppervlaktetemperaturen van buitenaf, onafhankelijke projecties door, bijvoorbeeld, de Verenigde Naties, "zei Kalnay. "Zonder de echte feedback, voorspellingen voor gekoppelde systemen kunnen niet werken; het model zal heel snel uit de realiteit ontsnappen."

"Het negeren van deze bidirectionele koppeling van de aarde en de menselijke systemen kan ertoe leiden dat je iets belangrijks mist, zelfs beslissend, voor het lot van onze planeet en onze soort, " zei co-auteur Mark Cane, G. Unger Vetlesen hoogleraar aard- en klimaatwetenschappen aan de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University, die onlangs de Vetlesen-prijs won voor het creëren van het eerste gekoppelde oceaan-atmosfeermodel met feedback die El Niño met succes voorspelde.

Co-auteur Matthias Ruth, Directeur en hoogleraar aan de School of Public Policy and Urban Affairs, Northeastern University, zei:"Het resultaat van het niet dynamisch modelleren van deze kritieke feedback van het Mens-Aarde-systeem zou zijn dat de milieu-uitdagingen waarmee de mensheid wordt geconfronteerd, aanzienlijk worden onderschat. Bovendien, er is geen expliciete rol weggelegd voor beleid en investeringen om actief vorm te geven aan de koers waarin de dynamiek zich ontvouwt. Liever, zoals de modellen nu zijn ontworpen, elke interventie komt – bijna per definitie – van buitenaf en wordt gezien als een kostenpost. dergelijke modellering, en de mentaliteit die daarbij hoort, laat geen ruimte voor creativiteit bij het oplossen van enkele van de meest urgente uitdagingen."

"Het artikel benadrukt terecht dat andere menselijke stressoren, niet alleen het klimaat, zijn zeer belangrijk voor de duurzaamheid op lange termijn, inclusief de noodzaak om ongelijkheid te verminderen'', zei Carlos Nobre (geen co-auteur), een van 's werelds toonaangevende wetenschappers op het gebied van het aardsysteem, die onlangs de prestigieuze Volvo Environment Prize in Sustainability won voor zijn rol bij het begrijpen en beschermen van de Amazone. "Sociale en economische gelijkheid stelt samenlevingen in staat om duurzame wegen te bewandelen, inclusief, trouwens, niet alleen het duurzaam gebruik van natuurlijke hulpbronnen, maar ook het vertragen van de bevolkingsgroei, om actief de menselijke voetafdruk op het milieu te verkleinen."

Michaël Mann, Distinguished Professor en directeur van het Earth System Science Center aan de Penn State University, die geen co-auteur van het artikel was, merkte op:"We kunnen de problemen van bevolkingsgroei niet scheiden, het verbruik van hulpbronnen, het verbranden van fossiele brandstoffen, en klimaatrisico. Ze maken deel uit van een gekoppeld dynamisch systeem, en, zoals de auteurs laten zien, dit heeft ernstige potentiële gevolgen voor de ineenstorting van de samenleving. De implicaties kunnen niet dieper zijn."