Van alle wezens op aarde, mensen manipuleren hun omgeving het meest. Maar, hoe ver kunnen we het duwen voordat er iets ingrijpends gebeurt?

Wetenschappers roepen op tot een beter begrip van extreme klimaatveranderingen in het verleden in een poging om te anticiperen op toekomstige veranderingen.

Ga naar geoarcheoloog en antropoloog C. Michael Barton van de Arizona State University. De School of Human Evolution and Social Change onderzoeker, samen met Stichting Professor Sander van der Leeuw en een internationaal en interdisciplinair team, publiceerden hun analyse deze week in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen . Het artikel beschrijft abrupte klimaatveranderingen uit het verleden, wat leidde tot de "omslagpunten" voor die gebeurtenissen, en wat volgde.

"We brengen al heel lang veel chemicaliën in de atmosfeer en veranderen de hitte van de atmosfeer, en echt intensief gedurende 150 jaar, ' zei Barton. 'En, de dingen kabbelen nog steeds voort. Wereldwijd gaan de temperaturen langzaam omhoog, maar we hebben nog geen enorme dramatische verschuiving. Echter, complexe systemen zijn potentieel kwetsbaar als je te veel pusht."

Barton bestudeert de vele systemen van de aarde - met name de watercyclus en landschappen - en hoe mensen deze systemen veranderen.

"Mensen hebben de neiging om te kijken hoe ver je dingen kunt duwen voordat plotseling alles verandert, ' zei Barton. 'En dat wordt als het kantelpunt beschouwd.'

Systemen zijn overal

Voor een specialist in complexe systemen als Barton, bijna alles kan worden gezien als systemen of cycli. Een boom groeit en sterft, en het verval brengt voedingsstoffen terug naar de bodem. Water circuleert door de aarde in verschillende vormen zoals regen, afvoer en verdamping.

Enkele van de belangrijkste systemen van de aarde zijn de hydrosfeer (water), de atmosfeer (lucht) en de cryosfeer (ijs). Al deze systemen zijn gekoppeld. Dit onderzoek naar kantelpunten kijkt naar de geschiedenis van deze systemen om kleine veranderingen te kwantificeren die kunnen leiden tot een abrupte, enorme verandering, terwijl ook wordt gemeten hoe een abrupte verandering abrupte veranderingen in andere systemen kan veroorzaken.

Het artikel onderzoekt eerder onderzoek met sedimentkernen in de Golf van Alaska, stofrecords in Noord-Afrika en ijskernen uit Groenland. Al deze prehistorische gegevens geven modelbouwers en wetenschappers van het aardse systeem een ​​beter idee van hoe de aarde er honderdduizenden jaren geleden echt uitzag.

Wetenschappers hebben ook uitgebreid de oceanen van de aarde bestudeerd. Dit omvat de huidige niveaus van zout en zuurstof, veranderingen in circulatiepatronen, en instroom van zoet water van smeltende ijskappen. De huidige oceaanomstandigheden kunnen worden vergeleken met historische gegevens die zijn verzameld uit de samenstelling van de oceaanbodem, om conclusies te trekken over vroegere oceaanstromingen.

Grote veranderingen zijn al eerder gebeurd

De auteurs wijzen op eerdere gevallen van extreme klimaatgebeurtenissen die zo snel plaatsvonden dat mensen ofwel moeite hadden zich aan te passen, of zich niet konden aanpassen, naar de nieuwe omgeving.

Bijvoorbeeld, ongeveer 1, 500 jaar geleden, abrupte afkoeling vond plaats in Europa, wat leidt tot veranderingen in de vegetatie. De auteurs merken op dat de afkoeling mogelijk is veroorzaakt door een natuurlijk fenomeen:vulkaanuitbarstingen. De veranderingen in vegetatie en landbouw waren zo extreem dat mensen hongersnood en maatschappelijke reorganisatie doormaakten. Deze timing correleert met de transformatie van het Oost-Romeinse Rijk.

De auteurs merken op hoe klimaatgebeurtenissen eeuwen geleden drastische veranderingen teweegbrachten of zelfs instortten in oude beschavingen als gevolg van onvoorziene maatschappelijke kwetsbaarheden.

Een voorbeeld is de oude stad Angkor, die in het huidige Zuidoost-Azië lag. De mensen die in Angkor woonden, veranderden de natuurlijke waterkringloop door water om te leiden om gewassen te verbouwen. Naarmate de stad groeide, het watersysteem in die regio raakte zo gespannen dat het een kantelpunt passeerde. Het systeem kon intensere droogtes en overstromingen niet aan, en de stad Angkor stortte in.

Veel onbekenden blijven

Arizonanen weten dat de afgelopen jaren droger en heter waren dan normaal. Barton zei dat het nog niet duidelijk is of we een omslagpunt in de regio Zuidwest zijn gepasseerd.

Het is normaal om van jaar tot jaar lichte schommelingen in neerslag en temperatuur te zien. Maar recente studies van het oude klimaat doen Barton zich afvragen of de drogere weerpatronen de nieuwe norm zijn geworden voor ons leven.

Barton merkte ook op dat onderzoekers nog steeds niet weten waarom sommige weersystemen veranderen. Bijvoorbeeld, moessonregens uit het verleden zijn zonder waarschuwing en om onbekende redenen verschoven. Dit kan catastrofaal zijn voor menselijke populaties, als degenen die afhankelijk zijn van de moesson intense droogte ervaren, terwijl anderen niet over de infrastructuur beschikken om de toestroom van water aan te kunnen.

Er zijn nog lacunes in dit onderzoeksgebied. Er moeten meer ruwe gegevens worden verzameld en gekwantificeerd, en sommige bestaande gegevens missen de precisie en kwaliteit die nodig zijn om testmodellen te maken en toekomstige abrupte veranderingen te simuleren.

De onderzoekers pleiten ook voor meer analyse van de interacties tussen milieusystemen en menselijke samenlevingen tijdens perioden van klimaatverandering.

als laatste, verbeteringen in modellen van het aardsysteem zullen wetenschappers helpen mogelijke abrupte veranderingen te simuleren die mensen in de nabije toekomst kunnen zien. De huidige modellen zijn erg goed in het simuleren van een meer geleidelijke klimaatverandering, maar zijn nog niet in staat om goed gedocumenteerde abrupte veranderingen uit het verleden te simuleren.

De auteurs hopen dat dit artikel het bewustzijn van het veld vergroot, en dat meer mensen zullen begrijpen hoe het analyseren van het langetermijnverleden ons in de nabije toekomst zou kunnen helpen.

Bijvoorbeeld, een onderdeel van tipping points-onderzoek is het identificeren van vroege waarschuwingssignalen. Dit zijn kleinere fluctuaties in een systeem vóór een abrupte verandering. De auteurs zeggen dat deze waarschuwingssignalen bestaan, maar als de hele wereld centraal staat, het kan een uitdaging zijn om na te gaan hoe kleine veranderingen in het ene systeem kunnen waarschuwen voor een abrupte verandering in een ander.

Er is bewijs van eerdere waarschuwingssignalen. Bijvoorbeeld, er waren abnormale verschuivingen in de klimaten van de noordelijke Stille Oceaan en rond Groenland vóór het grote smelten van de laatste ijstijd op aarde.

"Alle componenten kunnen echt veranderen, heel snel, ' zei Barton. 'Het hele systeem kan in een andere toestand terechtkomen... Hoe weten we wanneer we te dichtbij komen?'

De auteurs laten de lezer achter met deze laatste gedachte:"Als mensen, we proberen te anticiperen op de toekomst. We zijn ons er nu goed van bewust dat complexe systemen, inclusief de gekoppelde sociale en ecologische systemen die nu onze planeet domineren, kan abrupte veranderingen ondergaan…. Als we abrupte veranderingen in het verleden niet kunnen modelleren, we kunnen niet hopen ze in de toekomst te voorspellen."

De krant "Past abrupte veranderingen, kantelpunten en trapsgewijze effecten in het aardsysteem", gepubliceerd op 29 juli en is co-auteur van meer dan 30 onderzoekers van over de hele wereld, waaronder Barton en van der Leeuw.