Tipping points – hurtige, uoprettelige klimaforandringer

Det er bekymrende viden. For med nutidens menneskeskabte klimaforandringer, hvor atmosfærens CO2-indhold stiger med rekordtempo, kan man med sindsro sige, at vi tipper klimasystemet hurtigt og voldsomt.

Internationalt arbejder klimaforskere derfor intensivt med at forstå, hvorvidt klimasystemet eller dele af klimasystemet reelt er i risiko for at tippe til en ny tilstand under vores nuværende klimaforandringer. Det siger sig selv, at det haster med at finde de svar.

Samtidig gælder det om at forstå, om den slags hurtige, uoprettelige klimaskift måske kan opdages i tide, så de kan afværges. Her er målet at etablere Early Warning Systems (EWS) i form af computermodeller og systematiseret data-indsamling, som kan kan hjælpe os med at reagere før det er for sent, fordi uoprettelige ændringer har fundet sted i Jordens klimasystem.

Fortidens klimaskift ligner tipping

Niels Bohr Institutet er godt repræsenteret i denne internationale forskning. Forskersektionen Is, Klima og Geofysik står i spidsen for hele to europæiske forskningsprojekter om tipping points: Det første er TiPES, en forkortelse for ”Tipping Points in the Earth System”. Det andet er CriticalEarth.

Ser man på data fra fortiden, er der mange tegn på, at klimaforandringer er sket i ryk, præcis som man ville forvente, hvis klimasystemet – eller større dele af det – dengang passerede grænseværdier, der førte systemet over tipping points.

Et godt eksempel er de såkaldte Dansgaard-Oeschger-begivenheder under den seneste istid, hvor gennemsnitstemperaturerne i Grønland  typisk steg med 4-5 grader over en kort årrække.

Dansgaard-Oeschger-begivenheder var der mere end 25 af i løbet af de godt 100.000 år, istiden varede. De bratte klimaskift er veldokumenterede ved hjælp af kemiske og fysiske undersøgelser af boreprøver fra Grønlands indlandsis her på Niels Bohr Institutet.

Klimaforskerne har endda påvist, at Dansgaard-Oeschger-begivenhederne var en del af globale klimaforandringer. Temperaturstigningerne var altså ikke blot et lokalt, grønlandsk fænomen. Det gav et gib i hele Jordens klima hver eneste gang, der var en DO-begivenhed.

Bratte klimaskift er også tydelige i den seneste rekonstruktion af de sidste 66 millioner års klima. Jordkloden ser ud til at have skiftet mellem 4 forskellige klima-tilstande siden de store dinosaurer regerede på Jorden. Skiftene ligner bratte overgange fra en type klima til en anden. Og igen rejser det spørgsmålet, om klimaforandringer har en tendens til at være bratte, netop fordi et klima-tipping point passeres.

Smeltevand og havstigning

Tipping points behøver dog ikke påvirke hele planeten hver gang. Man kan sagtens forestille sig, at klimasystemet ikke tipper, men at flere såkaldte del-elementer i klimasystemet alligevel gør, hvis de udsættes for tilstrækkeligt hurtige eller kraftige klimaændringer.

Det gælder blandt andet regnskoven i Amazonas, indlandsisen i Grønland og på Vestantarktis samt det system af havstrømme, der holder Vesteuropa lunere end andre landområder på samme breddegrader.

Mister vi på den måde store dele af Jordens regnskov, indlandsis eller skulle et system af havstrømme svækkes abrupt på grund af klimaforandringer, vil konsekvenserne i form af havstigning, tab af biologiske arter, politiske, økonomiske og sociale udfordringer være uoverskuelige.

Bedre forståelse haster

I de internationale forskningsprojekter TiPES og Critical Earth forsøger forskere ved en stribe europæiske universiteter at forbedre vores indsigt i tipping points. I TiPES arbejdes målrettet med at udvikle metoder til at forudse og forstå klima-tipping før det er for sent, og beregne hvor nært forestående de bratte klimaskift kan være.

Desuden udvikles nye matematiske tilgange til denne del af klimaforskningen, som involverer meget komplekse systemer, med et samspil af kaotiske og dynamiske processer, der udvikler sig over meget forskellige tidsskalaer og på meget forskellige størrelsesordener.

For eksempel er der processer i klimasystemet - det kunne være skydannelse - der foregår fra time til time, mens andre – lad os sige kontinentaldrift - tager millioner af år.

Nogle af disse processer er kemiske. Andre involverer enorme fysiske systemer som havstrømme eller dannelse af bjergkæder. Den enorme kompleksitet i klimasystemet stiller der krav til den måde, de repræsenteres korrekt i matematiske vendinger.

I Critical Earth trænes yngre forskere i de nyeste matematiske teknikker og tilgange. Målet er, at styrke forskningen i tipping points og deres konsekvenser under de nuværende klimaforandringer.