Terwijl wereldleiders samenkomen op de klimaatconferentie van de Verenigde Naties (COP26) in Glasgow, Schotland, om moediger actie te ondernemen tegen klimaatverandering, heeft menselijke activiteit de planeet al 1,1°C verwarmd tot boven het pre-industriële niveau.

Het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC) heeft gewaarschuwd dat een opwarming van meer dan 2 °C catastrofale gevolgen kan hebben en dat we de opwarming van de aarde tot 1,5 °C moeten beperken. De wereld ligt momenteel op schema om beide grenzen te overschrijden. In het meest optimistische scenario, als alle 140 landen die een netto-nuldoelstelling hebben aangekondigd of overwegen deze doelen daadwerkelijk te halen, evenals hun ambitieuzere toezeggingen voor 2030 in het kader van de Overeenkomst van Parijs, zou de opwarming tegen 2100 kunnen worden beperkt tot 1,8 ° C. Maar Zal een overschrijding van 1,5°C ons over klimaatomslagpunten duwen, waardoor onomkeerbare en abrupte veranderingen worden veroorzaakt? Het laatste rapport van het IPCC waarschuwde voor die mogelijkheid, en VN-secretaris-generaal Antonio Guterres zei onlangs:"... de tijd dringt. Onomkeerbare klimaatomslagpunten liggen alarmerend dichtbij."

Wat zijn de kantelpunten? En hoe dichtbij zijn ze?

Een omslagpunt is het punt waarop kleine veranderingen significant genoeg worden om een ​​grotere, meer kritische verandering te veroorzaken die abrupt en onomkeerbaar kan zijn en kan leiden tot trapsgewijze effecten. Het concept van kantelpunten werd 20 jaar geleden door het IPCC geïntroduceerd, maar toen werd gedacht dat ze alleen zouden optreden als de opwarming van de aarde 5 ° C zou bereiken. Recente IPCC-beoordelingen suggereerden echter dat kantelpunten kunnen worden bereikt tussen 1 ° C en 2 ° C opwarming.

Dit zijn de belangrijkste klimaatomslagpunten.

Groenlandse ijskap

De Groenlandse ijskap bevat genoeg water om de zeespiegel wereldwijd met meer dan 20 voet te verhogen en het smelten versnelt. Van 1992 tot 2018 verloor het bijna vier biljoen ton ijs. Hoewel de desintegratie waarschijnlijk niet abrupt zal zijn, kan er een punt komen waarboven de uiteindelijke ineenstorting millennia lang onomkeerbaar is.

Een nieuwe studie wees uit dat de ijskaphoogte en smeltsnelheden in het Jakobshavn-bekken, een van de snelst smeltende bekkens in Groenland, de ijskap destabiliseren. Het meeste smelten vindt plaats op het ijsoppervlak vanwege de opwarmingstemperaturen, maar naarmate de hoogte van de ijskap afneemt, wordt het oppervlak blootgesteld aan warmere lucht op lagere hoogten, wat het smelten verder versnelt.

Bovendien laat minder sneeuwval het ijsoppervlak donkerder achter, zodat het meer zonnewarmte absorbeert en sneller opwarmt. Wetenschappers weten niet zeker of er een omslagpunt is gepasseerd, maar de studie wees uit dat er in de nabije toekomst waarschijnlijk meer zal smelten. In ander onderzoek speculeerden wetenschappers dat het kritieke temperatuurbereik waarbij de Groenlandse ijskap onomkeerbaar uiteen zou vallen, tussen 0,8°C en 3,2°C van opwarming boven het pre-industriële niveau ligt.

De West-Antarctische ijskap (WAIS)

De WAIS is kwetsbaar voor instorting omdat hij op een gesteente onder zeeniveau ligt en wordt beïnvloed door de opwarming van de oceaan. Uit een onderzoek uit 2018 bleek dat de WAIS tussen 1992 en 1997 van bijna 58,5 miljard ton ijs per jaar daalde tot 175 miljard ton van 2012 tot 2017. De Thwaites-gletsjer op de Amundsenzee op West-Antarctica heeft sinds het begin van de jaren 2000 een biljoen ton ijs verloren. , en sommige wetenschappers denken dat het zou kunnen afstevenen op een onomkeerbare ineenstorting, die een groot deel van de WAIS zou kunnen bedreigen en de wereldwijde zeespiegel met twee voet of meer zou kunnen verhogen.

De Pine Island-gletsjer, ook aan de Amundsenzee, wordt ook snel dunner. Een nieuwe studie wees uit dat het huidige beleid, op weg naar een opwarming van bijna 3 ° C, zou resulteren in een abrupte bespoediging van het Antarctische ijsverlies na 2060, terwijl ander onderzoek suggereert dat het omslagpunt voor de WAIS tussen 1,5 ° C en 2,0 ° C ligt van opwarming.

Een andere nieuwe studie wees uit dat als de WAIS zou smelten, het de zeespiegel drie voet meer zou kunnen verhogen dan eerdere projecties van 10,5 voet; Antarctica als geheel bevat genoeg ijs om de zeespiegel wereldwijd met meer dan 200 voet te verhogen.

Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC)

De AMOC is een van de belangrijkste mondiale oceaanstromingen en is van cruciaal belang voor het reguleren van het klimaat. Koud zout water, dat dicht en zwaar is, zinkt diep in de oceaan in de Noord-Atlantische Oceaan en beweegt langs de bodem totdat het naar de oppervlakte komt nabij de evenaar, meestal in de Stille en Indische Oceaan. Warmte van de zon verwarmt dan het water, en verdamping maakt het water zouter. Het warme zoute water stroomt via de Golfstroom de kust op en verwarmt de Amerikaanse oostkust en West-Europa. Zodra het water zijn warmte afgeeft en de Noord-Atlantische Oceaan bereikt, wordt het weer koud en dicht, en de cyclus, die water 1000 jaar kan duren, gaat door. Maar als gletsjers en ijskappen smelten, voegen ze vers, minder dicht water toe aan de Noord-Atlantische Oceaan, wat voorkomt dat het water zinkt en de circulatie belemmert. Dit is misschien de reden waarom AMOC sinds de jaren vijftig met 15 procent is vertraagd. Een recente studie wees uit dat het AMOC zich in de zwakste staat in 1000 jaar bevindt. Bovendien zou het nieuwste klimaatmodelproject dat de opwarming van de aarde voortzette, de AMOC tegen 2100 met 34 tot 45 procent kunnen verzwakken.

Als het AMOC stilvalt, zou dat aanzienlijke afkoeling veroorzaken langs de oostkust van de VS en West-Europa. Dit zou op zijn beurt regenpatronen veranderen, de zeespiegel doen stijgen, meer uitdroging veroorzaken en de landbouw in het VK verminderen. Het zou mogelijk ook andere kantelpunten kunnen veroorzaken. En zelfs als de opwarming van de aarde wordt omgekeerd, zou het AMOC, als het eenmaal is uitgeschakeld, lange tijd niet meer worden ingeschakeld. Wetenschappers denken dat dit gebeurde tijdens de laatste ijstijd toen een gletsjermeer barstte en zoet water in de Atlantische Oceaan stroomde. Toen het AMOC stopte, kwam het noordelijk halfrond in een koude periode die 1000 jaar duurde.

Hoewel er nog veel onzekerheden zijn, suggereren sommige onderzoeken dat het omslagpunt van het AMOC kan worden bereikt tussen 3°C en 5,5°C opwarming.

Amazon regenwoud

Het Amazone-regenwoud, 's werelds grootste tropische regenwoud, slaat 200 miljard ton koolstof op - gelijk aan ongeveer vijf jaar wereldwijde koolstofemissies door de verbranding van fossiele brandstoffen - en is de thuisbasis van miljoenen soorten planten en dieren in het wild. Het vocht van de regenval in de Amazone keert via verdamping vanuit de bodem terug naar de atmosfeer en door transpiratie van planten. Dit zichzelf in stand houdende proces zorgt voor wolken en meer regen.

Als gevolg van houtkap, veeteelt, mijnbouw, landbouw en branden heeft het Amazonegebied ongeveer 17 procent van zijn boombedekking verloren en bij het huidige tempo van ontbossing kan dit een verlies van 27 procent bereiken in 2030. Het beleid van de Braziliaanse pro-ontwikkelingspresident , Jair Bolsonaro, hebben geleid tot wijdverbreide kaalkap en het tempo van ontbossing in Brazilië is het hoogst sinds 2008.

Als 20-25 procent van het Amazonegebied zou worden ontbost, zou het omslagpunt kunnen worden overschreden, aldus een onderzoek. Minder bomen zou minder verdamping betekenen, en zonder voldoende regen om zichzelf in stand te houden, zou de Amazone kunnen afsterven. Met andere woorden, delen van het regenwoud kunnen overgaan in een savanne, een droger ecosysteem dat wordt gekenmerkt door graslanden en weinig bomen. Daarbij zou mogelijk 90 gigaton CO₂ . vrijkomen , verergering van de klimaatverandering. Het overschrijden van dit omslagpunt zou ook leiden tot het verlies van biodiversiteit en ecosysteemdiensten, gevolgen hebben voor wereldwijde weerpatronen en een bedreiging vormen voor het leven van 30 miljoen mensen, veel inheemse mensen, die afhankelijk zijn van het regenwoud om te overleven. Eén studie toonde aan dat er afsterving zou optreden als we 3°C opwarming bereiken.

De Amazone voelt de effecten van klimaatverandering al, aangezien de temperaturen in de regio de afgelopen eeuw met 1°C tot 1,5°C zijn gestegen. De Amazone ervaart langere en hetere droge seizoenen die het kwetsbaarder maken voor bosbranden, verminderde verdamping als reactie op hogere niveaus van CO₂ , en er zijn nu meer droogtetolerante boomsoorten.

Wetenschappers weten niet zeker of de Amazone een enkel algemeen kantelpunt heeft, of wanneer dit precies kan worden bereikt, en het ecosysteem heeft enig vermogen om zich aan te passen aan veranderende omstandigheden. Maar branden en droogte kunnen lokale veranderingen veroorzaken die de droogomstandigheden naar andere regio's verspreiden vanwege een algehele vermindering van vocht. Achtentwintig procent van het oostelijke deel van de Amazone verliest al meer koolstof dan het opneemt door ontbossing. En sommige klimaatmodellen voorspellen dat in 2035 de Amazone een permanente bron van koolstof zal zijn.

Permafrost ontdooien

Permafrost is grond die twee of meer opeenvolgende jaren bevroren blijft en bestaat uit gesteente, aarde, sedimenten en ijs. Sommige permafrost is al tien- of honderdduizenden jaren bevroren. Het wordt gevonden in gebieden op het noordelijk halfrond zonder gletsjers, waaronder delen van Siberië, Alaska, Noord-Canada en Tibet. Op het zuidelijk halfrond is er permafrost in delen van Patagonië, Antarctica en de Zuidelijke Alpen van Nieuw-Zeeland.

Er wordt gedacht dat veertienhonderd miljard ton koolstof bevroren is in de permafrost van het noordpoolgebied, wat twee keer zoveel koolstof is als momenteel in de atmosfeer. Maar het noordpoolgebied warmt twee keer sneller op dan de rest van de planeet - het is al 2 °C warmer dan het pre-industriële niveau. Terwijl het de permafrost opwarmt en ontdooit, komen microben uit hun winterslaap en breken de organische koolstof in de bodem af, waarbij CO₂ vrijkomt. en methaan, die vervolgens nog meer opwarming en smelten veroorzaken. Uit de Arctic Report Card 2019 van NOAA bleek dat de ontdooiende permafrost van het noordpoolgebied 300 tot 600 miljoen ton koolstof per jaar in de atmosfeer zou kunnen afgeven.

Methaan dat is opgeslagen in ijsachtige formaties die hydraten worden genoemd, wordt ook aangetroffen in permafrost in oceaansedimenten. Dit methaan kan vrijkomen als hydraten worden ontdooid door het opwarmen van zeewater. Wetenschappers hebben onlangs methaan ontdekt dat lekt uit een gigantisch oud methaanreservoir onder de permafrost van de Laptevzee in de Oost-Siberische Noordelijke IJszee.

Wetenschappers weten niet precies hoeveel koolstof er uiteindelijk kan vrijkomen door permafrost te ontdooien of wanneer. Volgens een rapport zou een opwarming van 2 °C het verlies van 40 procent van 's werelds permafrost kunnen betekenen.

ENSO

El Niño en La Niña zijn de warme en koele, natuurlijk voorkomende weerpatronen in de tropische Stille Oceaan - de El Niño-Southern Oscillation, of ENSO. Elke twee tot zeven jaar wisselt het patroon, waardoor temperatuur- en neerslagverstoringen optreden. El Niño veroorzaakt over de hele wereld gevolgen, zoals meer droogte in India, Indonesië en Brazilië en overstromingen in Peru. Naarmate de oceaan opwarmt, kan ENSO voorbij een omslagpunt duwen, waardoor El Niño-evenementen ernstiger en frequenter zouden worden en de droogte in de Amazone zou kunnen toenemen.

Interacties met kantelpunten

Een recente studie van de WAIS, de Groenlandse ijskap, de AMOC, ENSO en de omslagpunten van het Amazone-regenwoud hebben uitgewezen dat ze met elkaar kunnen interageren voordat de temperatuur 2 °C bereikt. Deze interactie zou het mogelijk maken om te kantelen bij lagere drempels dan eerder werd verwacht. Uit de risicoanalyse bleek dat een cascade mogelijk zou kunnen beginnen met het smelten van de ijskappen omdat hun kritische drempels lager zijn. Als de Groenlandse ijskap bijvoorbeeld zoet water in de Noord-Atlantische Oceaan afgeeft, kan de AMOC vertragen. Hierdoor wordt er minder warmte naar het noorden getransporteerd. Naarmate het noorden kouder werd, zou het mogelijk kunnen helpen de Groenlandse ijskap te stabiliseren. Het zou echter ook leiden tot warmer water in de Zuidelijke Oceaan en dit zou kunnen leiden tot meer droogte in sommige delen van de Amazone, terwijl andere meer regenval krijgen. Veranderingen in het AMOC kunnen ook leiden tot veranderingen in ENSO, wat leidt tot een meer permanente El Niño-staat, waarvan de gevolgen de kritieke drempel voor het afsterven van Amazon zouden kunnen verlagen.

De wetenschappers zeggen dat deze veranderingen zich zouden voordoen over lange tijdschalen, en dat de grenzen van de rekenkracht het onmogelijk maken om het omslagpunt van elk klimaatsysteem of hun interacties precies weer te geven.

Kunnen we de omslagpunten van het klimaat vermijden?

Drieënzeventig procent van de mensen in de G20-landen denkt dat de aarde dicht bij klimaatomslagpunten is, volgens een peiling van de Global Commons Alliance. En veel onderzoek wijst uit dat als we onze CO2-uitstoot niet onmiddellijk inperken om de opwarming van de aarde onder de 2 °C te houden, we op weg zijn naar onomkeerbare en catastrofale omstandigheden. Maar sommige experts zijn optimistischer.

Robin Bell, een poolwetenschapper aan de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University, die gespecialiseerd is in ijskapdynamica, gelooft niet dat de ijskappen zich nog op een omslagpunt bevinden.

"De meest recente wetenschap suggereert dat sommige van de op hol geslagen mechanismen waar we ons zorgen over maakten, misschien niet optreden", zei ze. "Bijvoorbeeld, in termen van de WAIS, zou de druk op de gigantische rivier van ijs ervoor kunnen zorgen dat deze niet stroomt. Het betekent dat we ofwel ijsbergen in de weg moeten houden, of misschien is het iets dat we kunnen bedenken over techniek. Het is niet dat we We moeten het hele ding tegenhouden, we moeten er alleen een beetje druk op uitoefenen, en het zal mogelijk niet instorten - de ijskap is misschien niet zo erg als we dachten en misschien hebben we wat tijd om onze zaakjes op orde te krijgen."

Bell maakt zich meer zorgen over de sociale omslagpunten dan over de fysieke. Zullen ze snel genoeg plaatsvinden om klimaatomslagpunten te voorkomen? Sociale omslagpunten zijn de punten waar veel leden van de samenleving hun gedrag of denken snel en drastisch veranderen. Een studie uit 2020 stelde zes sociale omslagpunten voor die zouden kunnen helpen het klimaat op aarde te stabiliseren:het afschaffen van subsidies voor fossiele brandstoffen en het stimuleren van gedecentraliseerde energieopwekking, het bouwen van koolstofneutrale steden, het afstoten van activa die verband houden met fossiele brandstoffen, het verduidelijken van de morele implicaties van fossiele brandstoffen, het uitbreiden van het klimaat onderwijs en betrokkenheid, en het transparant maken van de uitstoot van broeikasgassen.

"De echte vraag is:is er de sociale wil om te handelen?" zei Bel. "En het lijkt erop dat de sociale wil aan het ontstaan ​​is. We beginnen echt serieuze gesprekken te voeren. Mensen van de individuele schaal tot de overheid komen in actie, en dat is wat er moet gebeuren."

Steve Cohen, senior vice-decaan van de School of Professional Studies van Columbia University en professor in de praktijk van openbare aangelegenheden aan de School of International and Public Affairs van Columbia, vestigt zijn hoop op technologie. "De belangrijkste aanjager van verandering in de moderne wereld is technologie geweest", zei hij. "En het is een vrij simpele vergelijking:technologische verandering leidt tot economische verandering, leidt tot sociale en culturele verandering, wat leidt tot politieke verandering."

Technologische verandering kan moeilijk te voorspellen zijn, maar kan soms leiden tot snelle veranderingen, zei Cohen, waarbij hij de alomtegenwoordige en onmisbare smartphone als een goed voorbeeld noemde. "De telefoon is het belangrijkste dat je meeneemt als je het huis verlaat, want het is een draagbare computer die je meeneemt. Zou iemand dat 25 jaar geleden hebben voorspeld?"

Hij vestigt ook veel hoop op jonge mensen. "Als je naar peilinggegevens kijkt, begrijpen jonge mensen het klimaatprobleem met grote marge. En het gaat dwars door de ideologie, door alles heen. Als je jonger bent dan 30, weet je, er is een klimaatcrisis."

De toezeggingen die landen tijdens COP26 in Glasgow doen en het beleid dat ze daarna voeren, zullen uiteindelijk bepalen hoe dicht de wereld bij klimaatomslagpunten komt.

Greta Thunberg, de 18-jarige Zweedse klimaatactiviste met miljoenen jonge volgers, ging naar Glasgow om mee te doen aan een klimaatstaking en druk uit te oefenen op politici om hen echte toezeggingen te doen om de klimaatverandering te beteugelen.

"We weten dat verandering mogelijk is omdat we terug kunnen kijken in de geschiedenis en zien dat er enorme veranderingen in de samenleving hebben plaatsgevonden die ongekend zijn", zei Thunberg. "Als we het gevoel hadden dat er geen hoop was, zouden we geen activisten zijn."