Onder de opwarming van de aarde, kantelende elementen in het aardsysteem kunnen elkaar destabiliseren en uiteindelijk leiden tot klimaatdomino-effecten. De ijskappen op Groenland en West-Antarctica zijn mogelijke startpunten voor kantelende cascades, een nieuwe netwerkanalyse onthult. De omslaande circulatie van de Atlantische Oceaan zou dan als zender fungeren, en uiteindelijk zouden elementen zoals het Amazone-regenwoud worden beïnvloed. De gevolgen voor mensen zouden reiken van zeespiegelstijging tot aantasting van de biosfeer.

Interacties in het netwerk kunnen de kritische temperatuurdrempels verlagen waarboven individuele kantelelementen op de lange termijn beginnen te destabiliseren, volgens de studie neemt het risico al aanzienlijk toe bij een opwarming van 1,5 ° C tot 2 ° C, dus binnen het temperatuurbereik van de Overeenkomst van Parijs.

“Wij zorgen voor een risicoanalyse, geen voorspelling, maar onze bevindingen geven nog steeds aanleiding tot bezorgdheid, " zegt Ricarda Winkelmann, Leider van FutureLab on Earth Resilience in the Anthropocene bij het Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). "We ontdekken dat de interactie van deze vier kantelende elementen ze over het algemeen kwetsbaarder kan maken als gevolg van wederzijdse destabilisatie op de lange termijn. De terugkoppelingen tussen hen hebben de neiging om de kritische temperatuurdrempels van de West-Antarctische ijskap te verlagen, de Atlantische omwenteling, en het Amazone-regenwoud. In tegenstelling tot, de temperatuurdrempel voor een kanteling van de Groenlandse ijskap kan namelijk worden verhoogd bij een significante vertraging van het Noord-Atlantische stroomwarmtetransport. Globaal genomen, dit kan betekenen dat we minder tijd hebben om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en toch kantelprocessen te voorkomen."

Een derde van de simulaties laat al domino-effecten zien bij een opwarming van de aarde tot 2°C

Ongeveer een derde van de simulaties in het onderzoek laat al domino-effecten zien bij een opwarming van de aarde tot 2°C, waarbij het kantelen van één element verdere kantelprocessen in gang zet. "We verschuiven de kansen, en niet in ons voordeel - het risico neemt duidelijk toe naarmate we onze planeet meer verwarmen, " zegt Jonathan Donges, tevens hoofd van PIK's FutureLab over Earth Resilience in het Antropoceen. "Het stijgt aanzienlijk tussen 1 en 3 ° C. Als de uitstoot van broeikasgassen en de daaruit voortvloeiende klimaatverandering niet kan worden gestopt, het bovenste niveau van dit opwarmingsbereik zou tegen het einde van deze eeuw hoogstwaarschijnlijk worden overschreden. Met nog hogere temperaturen, meer kantelende cascades zijn te verwachten, met verwoestende gevolgen op lange termijn."

Kantelelementen zijn delen van het aardsysteem die, eenmaal in een kritieke toestand, kunnen grote en mogelijk onomkeerbare veranderingen ondergaan als reactie op verstoringen. Ze kunnen stabiel lijken totdat een kritische drempel in forceren wordt overschreden. Eenmaal geactiveerd, het daadwerkelijke kantelproces kan lang duren. De polaire ijskappen zouden er bijvoorbeeld duizenden jaren over doen om te smelten en het grootste deel van hun ijsmassa in de oceanen vrij te geven, maar met substantiële effecten:zeespiegelstijging met vele meters, bedreigende kuststeden zoals New York, Hamburg, Bombay of Sjanghai. Hoewel dit bekend is, de dynamiek van op elkaar inwerkende kantelelementen was dat niet.

"Hier is slechts één voorbeeld van de vele complexe interacties tussen de klimaatbepalende elementen:als er substantiële smelting is van de Groenlandse ijskap die zoet water in de oceaan vrijgeeft, dit kan de kantelende circulatie van de Atlantische Oceaan vertragen, die wordt aangedreven door verschillen in temperatuur en zoutgehalte, en grote hoeveelheden warmte van de tropen naar de middelste breedtegraden en poolgebieden transporteert, " legt Nico Wunderling uit, eerste auteur van de studie. "Dit kan op zijn beurt leiden tot netto-opwarming in de Zuidelijke Oceaan, en zou daardoor op de lange termijn delen van de Antarctische ijskap kunnen destabiliseren. Dit draagt ​​bij aan de zeespiegelstijging, en stijgend water aan de randen van de ijskappen op beide halfronden kan bijdragen aan een verdere wederzijdse destabilisatie ervan."

'Het zou een gewaagde gok zijn om te hopen dat de onzekerheden op een goede manier uitpakken'

Omdat aardse systeemmodellen momenteel rekenkundig te zwaar zijn om te simuleren hoe de interacties van kantelende elementen de algehele stabiliteit van het klimaatsysteem beïnvloeden, de wetenschappers gebruiken een nieuwe netwerkbenadering. "Ons conceptuele model is slank genoeg om ons in staat te stellen meer dan drie miljoen simulaties uit te voeren terwijl we de kritische temperatuurdrempels variëren, interactiesterkten en netwerkstructuur, " legt Jürgen Kurths uit, Hoofd van de afdeling Complexity Science Research van PIK. "Door het zo te doen, we zouden rekening kunnen houden met de aanzienlijke onzekerheden die verband houden met deze kenmerken van interacties met fooien."

"Onze analyse is conservatief in die zin dat verschillende interacties en tipping-elementen nog niet zijn overwogen, " besluit Ricarda Winkelmann. "Het zou daarom een ​​gewaagde gok zijn om te hopen dat de onzekerheden op een goede manier uitpakken, gegeven wat er op het spel staat. Uit voorzorg is een snelle reductie van de uitstoot van broeikasgassen onontbeerlijk om de risico's van het overschrijden van kantelpunten in het klimaatsysteem te beperken, en mogelijk domino-effecten veroorzaken."