Punctele critice climatice și sociale
Cum procesele globale au un impact local
dr. Mihai Dima
SUMAR
În studiile climatice, punctele critice se referă la valori de prag caracteristice unor sisteme naturale (cum este de exemplu circulația meridianală din Atlantic) care, odată depășite, pot induce schimbări ireversibile cu efecte devastatoare asupra ecosistemelor naturale și a societății. Aflându-se sub influența unor sisteme naturale critice, România este vulnerabilă la transformări ireversibile ale acestora, induse prin depășirea de puncte critice. De exemplu, slăbirea circulației meridionale din Atlantic sub o valoare de prag, va conduce la reducerea precipitațiilor și la intensificarea secetelor. Acest fenomen va afecta agricultura, securitatea alimentară și va reduce productivitatea ecosistemelor, având un impact direct asupra economiei și populației. Acest capitol subliniază importanța reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră pentru a preveni depășirile de astfel de praguri, precum și pentru a anticipa depășirea de puncte critice în viitor prin dezvoltarea de metode de avertizare timpurie.
Schimbările climatice sunt cauzate de emisiile de gaze cu efect de seră, cum ar fi CO2, eliberate în atmosferă de la începutul revoluției industriale și până acum. În ultimele decenii, concentrațiile acestora (a tuturor gazelor cu efect de seră) în atmosferă au atins niveluri nemaiîntâlnite în ultimii 800.000 de ani. Consecințele includ încălzirea globală, schimbări în structurile de precipitații, intensificarea fenomenelor extreme și topirea calotelor glaciare. Deși reducerea emisiilor ar putea inversa parțial aceste efecte, o revenire completă la condițiile climatice anterioare este improbabilă din cauza existenței unor puncte critice, care fac procesul ireversibil.
Figura 1.
Evoluția concentrației de CO2 (în părți per milion - ppm) din atmosferă în ultimii 800.000 ani, derivate din sondaje în calota glaciară din Antarctica. Maximele și minimele marchează ciclurile glaciare. Pe parcursul acestor cicluri, concentrația deCO2 nu a depășit 300 ppm. Creșterea din ultimii 60 ani este de 100 de ori mai mare decât creșterile precedente, naturale.(Lüthi, et al., 2008). Disponibil la NOAA:https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbondioxide/?intent=121
Evoluția concentrației de CO2 (în părți per milion - ppm) din atmosferă în ultimii 800.000 ani, derivate din sondaje în calota glaciară din Antarctica. Maximele și minimele marchează ciclurile glaciare. Pe parcursul acestor cicluri, concentrația deCO2 nu a depășit 300 ppm. Creșterea din ultimii 60 ani este de 100 de ori mai mare decât creșterile precedente, naturale.(Lüthi, et al., 2008). Disponibil la NOAA:https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbondioxide/?intent=121
Punctele critice sunt valori de prag ale unor sisteme, care atunci când sunt depășite, pot declanșa transformări semnificative care se autoperpetuează, cu impact la scară largă, regional sau chiar global, (McKay et al. 2022; Milkoreit et al. 2022). Astfel de procese pot fi rapide și ireversibile, adică transformarea declanșată prin depășirea unui punct critic nu poate fi inversată. Depășirile de puncte critice pot avea consecințe severe de natură climatică, ecologică, socială și economică.
Figura 2.
Reprezentare conceptuală a unei tranziții critice. Dacă bila albastră din partea stângă este împinsă spre dreapta cu o forță relativ mică, ea nu va depăși punctul de maxim din dreapta și va rămâne în apropierea stării de echilibru inițiale. În schimb, dacă aceeași bilă este împinsă suficient de puternic înspre dreapta, atunci ea va depăși punctul de maxim și va trece rapid și ireversibil în starea de echilibru din dreapta, care este semnificativ diferită de cea inițială. Încălzirea globală poate “împinge”sistemele climatice peste punctele lor critice.
Reprezentare conceptuală a unei tranziții critice. Dacă bila albastră din partea stângă este împinsă spre dreapta cu o forță relativ mică, ea nu va depăși punctul de maxim din dreapta și va rămâne în apropierea stării de echilibru inițiale. În schimb, dacă aceeași bilă este împinsă suficient de puternic înspre dreapta, atunci ea va depăși punctul de maxim și va trece rapid și ireversibil în starea de echilibru din dreapta, care este semnificativ diferită de cea inițială. Încălzirea globală poate “împinge”sistemele climatice peste punctele lor critice.
.png)
Componente critice ale
sistemului climatic global
sistemului climatic global
Părțile din sistemul climatic al Pământului care prezintă astfel de puncte de prag, care odată depășite produc transformări semnificative, sunt denumite și componente critice. Astfel de componente critice sunt:
a. Pădurea amazoniană. Cumulat, defrișările necontrolate și schimbările climatice pot împinge Amazonia peste un prag critic, dincolo de care jungla se va transforma într-o savană, un ecosistem complet diferit care nu va putea să absoarbă aceleași cantități de dioxid de carbon, ceea ce ar contribui la accelerarea încălzirii globale.
b. Circulația Meridională din Atlantic (Atlantic Meridional Overturning Circulation - AMOC). Această circulație oceanică redistribuie căldura și CO2, pe orizontală, la suprafața oceanului, precum și pe verticală, între nivelurile acestuia. Dacă încălzirea globală slăbește această circulație, astfel încât intensitatea ei scade sub un anumit prag, circulația oceanică AMOC se poate opri în mod ireversibil, ceea ce ar avea un impact global eterogen semnificativ.
c. Calota glaciară din Groenlanda. O topire semnificativă a acesteia sub acțiunea încălzirii globale poate conduce la creșterea nivelului oceanului planetar. La rândul său, creșterea oceanelor accelerează topirea calotei glaciare, generându-se astfel o reacție în lanț, care poate fi ireversibilă.
d. Partea de vest a calotei glaciare din Antarctica. O parte din baza acesteia se află în apa oceanului, a căreii încălzire poate reprezenta un factor destabilizator pentru această parte a calotei glaciare Antarctice.
a. Pădurea amazoniană. Cumulat, defrișările necontrolate și schimbările climatice pot împinge Amazonia peste un prag critic, dincolo de care jungla se va transforma într-o savană, un ecosistem complet diferit care nu va putea să absoarbă aceleași cantități de dioxid de carbon, ceea ce ar contribui la accelerarea încălzirii globale.
b. Circulația Meridională din Atlantic (Atlantic Meridional Overturning Circulation - AMOC). Această circulație oceanică redistribuie căldura și CO2, pe orizontală, la suprafața oceanului, precum și pe verticală, între nivelurile acestuia. Dacă încălzirea globală slăbește această circulație, astfel încât intensitatea ei scade sub un anumit prag, circulația oceanică AMOC se poate opri în mod ireversibil, ceea ce ar avea un impact global eterogen semnificativ.
c. Calota glaciară din Groenlanda. O topire semnificativă a acesteia sub acțiunea încălzirii globale poate conduce la creșterea nivelului oceanului planetar. La rândul său, creșterea oceanelor accelerează topirea calotei glaciare, generându-se astfel o reacție în lanț, care poate fi ireversibilă.
d. Partea de vest a calotei glaciare din Antarctica. O parte din baza acesteia se află în apa oceanului, a căreii încălzire poate reprezenta un factor destabilizator pentru această parte a calotei glaciare Antarctice.
Figura 3.
Componente climatice critice
Componente climatice critice
Importanța punctelor critice în studiul climei derivă din caracteristicile și impactul proceselor declanșate prin depășirea lor. De exemplu, depășirea unui punct critic al calotei glaciare din Groenlanda poate genera o creștere semnificativă a nivelului oceanului planetar, cu consecințe globale. O astfel de creștere poate deteriora infrastructura și disloca milioane de oameni, poate afecta furnizarea de apă și agricultura, conducând la insecuritate alimentară și conflicte.
Din păcate, în cazul modificărilor climatice care se manifestă în intervale de timp relativ scurt (de exemplu, în câțiva ani) societatea nu are timp suficient să se adapteze și de aceea consecințele negative pot fi semnificative.
Depășirea acestor puncte critice poate duce la transformări ireversibile, cu consecințe importante pentru societate. Transformarea declanșată de depășirea punctelor critice poate iniția și alte procese, care amplifică fluctuația inițială. De exemplu, încetinirea circulației oceanice meridionale din Atlantic pot micșora cantitățile de căldură și de CO2 stocate în ocean, ceea ce ar contribui la accelerarea încălzirii globale (Chen and Tung 2018). Cele mai multe componente critice sunt interconectate, astfel încât depășirea punctului critic al uneia dintre acestea poate conduce la depășiri de praguri ale mai multor astfel de sisteme (Cai et al. 2016). De exemplu, topirea calotei glaciare din Groenlanda poate împinge circulația oceanică din Atlantic peste pragul ei critic, aceasta afectând apoi pădurea Amazoniană și calota glaciară din Antarctica.
Din păcate, în cazul modificărilor climatice care se manifestă în intervale de timp relativ scurt (de exemplu, în câțiva ani) societatea nu are timp suficient să se adapteze și de aceea consecințele negative pot fi semnificative.
Depășirea acestor puncte critice poate duce la transformări ireversibile, cu consecințe importante pentru societate. Transformarea declanșată de depășirea punctelor critice poate iniția și alte procese, care amplifică fluctuația inițială. De exemplu, încetinirea circulației oceanice meridionale din Atlantic pot micșora cantitățile de căldură și de CO2 stocate în ocean, ceea ce ar contribui la accelerarea încălzirii globale (Chen and Tung 2018). Cele mai multe componente critice sunt interconectate, astfel încât depășirea punctului critic al uneia dintre acestea poate conduce la depășiri de praguri ale mai multor astfel de sisteme (Cai et al. 2016). De exemplu, topirea calotei glaciare din Groenlanda poate împinge circulația oceanică din Atlantic peste pragul ei critic, aceasta afectând apoi pădurea Amazoniană și calota glaciară din Antarctica.
Impactul social al
componentelor critice
componentelor critice
Componentele critice climatice sunt părți din sistemul natural al Pământului, iar acestea pot fi influențate de activitatea umană, prin încălzirea globală. Societatea umană include sisteme sociale cu dinamică complexă, alcătuite din organizații și rețele strâns interconectate. Unele dintre acestea au și caracteristici de prag și de aceea sunt numite componente sociale critice (Winkelmann et al. 2020). Spre deosebire de cele climatice, componentele sociale de acest tip pot avea două tipuri de puncte critice: negative și pozitive.
Puncte critice sociale
negative
negative
Sunt acele puncte prin a căror depășire sunt generate consecințe dăunătoare pentru societatea umană(Gupta et al., 2023; 2023; Rockström et al., 2023; Raworth, 2017). Depășiri de astfel de valori de prag pot conduce la crize financiare, la migrații între așezări umane, la conflicte în sistemul politic, sau la polarizare în sistemul social (Lenton et al. 2023). Declanșarea de procese care se autoperpetueaza se poate manifesta și la nivel regional sau local. De exemplu, un val de căldură ar putea conduce la colapsul unui sistem medical.
Puncte critice sociale
pozitive
pozitive
Sunt valori de prag care, atunci când sunt depășite, produc efecte care sunt preponderent benefice pentru societatea umană. De exemplu, piața autovehiculelor electrice poate atinge un punct critic pozitiv dacă infrastructura aferentă este suficient de bună și dacă prețul acestora este accesibil pentru o mare parte a populației. Dacă este atins un punct critic, utilizarea acestui tip de autovehicule se extinde cu viteză mare și devine preponderentă într-un interval relativ scurt de timp, ceea ce va duce la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și la limitarea încălzirii globale. Punctele sociale critice pozitive deschid posibilitatea de a genera impact disproporționat de mare și benefic pentru societatea umană, prin intervenții strategice coordonate.
În sinteză, punctele climatice critice reprezintă valori de prag ale unor sisteme naturale care, atunci când sunt depășite, declanșează transformări care se autoperpetuează. Aceste transformări pot fi rapide și ireversibile, cu impact la scară globală asupra societății umane. Acestea pot fi amplificate prin depășirea de puncte critice sociale. Anticiparea depășirii punctelor critice este esențială pentru eficiența strategiilor de atenuare a impactului schimbărilor climatice și de adaptare la acestea.
În sinteză, punctele climatice critice reprezintă valori de prag ale unor sisteme naturale care, atunci când sunt depășite, declanșează transformări care se autoperpetuează. Aceste transformări pot fi rapide și ireversibile, cu impact la scară globală asupra societății umane. Acestea pot fi amplificate prin depășirea de puncte critice sociale. Anticiparea depășirii punctelor critice este esențială pentru eficiența strategiilor de atenuare a impactului schimbărilor climatice și de adaptare la acestea.
Cât de aproape suntem de atingerea pragurilor critice?
Pentru globul terestru au fost identificate 25 de puncte critice, pe bază de date climatice, și de simulări numerice. În afara acestor componente climatice critice cu impact la scară globală, pot exista și sisteme cu dinamică de același tip, însă cu extindere și impact regionale.
Estimările recente indică faptul că punctele critice climatice încep să fie depășite când creșterea temperaturii medii globale față de perioada preindustrială atinge pragul de 1.5oC (McKay et al. 2022). În anul 2023 s-au înregistrat valori apropiate de acest prag (McCulloch et al. 2023).
În acest context, unele dintre componentele climatice critice care au fost inițial caracterizate ca fiind cu impact mare și probabilitate mică de depășire a pragurilor asociate, sunt acum considerate ca având impact semnificativ și probabilitate mare de depășire a pragurilor critice. Astfel, depășirea de praguri climatice reprezintă o amenințare fără precedent pentru umanitate, care necesită acțiuni urgente.
În ultimii ani au fost dezvoltate metode de analiză a datelor prin care poate fi detectată apropierea unor sisteme de puncte critice. Acestea sunt bazate pe determinarea unor mărimi statistice numite Semnale de Atenționare Timpurie - Early Warning Signals (EWS) (Dakos et al. 2008). Astfel de metode au indicat că pădurea Amazoniană (Boulton et al. 2022), calota glaciară din Groenlanda (Boers and Rypdal 2021) și circulatia meridională din Atlantic (Boers 2021) se îndreaptă spre puncte critice.
Putem contribui la reducerea riscului de depășire a acestor praguri critice prin limitarea cauzelor de natură antropică (de exemplu, prin limitarea emisiilor de gaze cu efect de seră) ale schimbărilor climatice.
Având în vedere că mai multe componente climatice critice evoluează înspre valorile lor de prag, probabil cea mai realistă opțiunea de a accelera schimbarea și adaptarea societății umane implică depășirea punctelor sociale critice pozitive. Adesea, atingerea și depășirea acestora necesită intervenții, inovații tehnologice, acțiuni politice, investiții, prin care se activează reacții în lanț (feedback-uri) care declanșează transformări care se autoperpetuează și conduc la adaptarea societății. De exemplu, piața vehiculelor electrice ar putea să se îndreaptă spre un punct critic social pozitiv în Europa.
Estimările recente indică faptul că punctele critice climatice încep să fie depășite când creșterea temperaturii medii globale față de perioada preindustrială atinge pragul de 1.5oC (McKay et al. 2022). În anul 2023 s-au înregistrat valori apropiate de acest prag (McCulloch et al. 2023).
În acest context, unele dintre componentele climatice critice care au fost inițial caracterizate ca fiind cu impact mare și probabilitate mică de depășire a pragurilor asociate, sunt acum considerate ca având impact semnificativ și probabilitate mare de depășire a pragurilor critice. Astfel, depășirea de praguri climatice reprezintă o amenințare fără precedent pentru umanitate, care necesită acțiuni urgente.
În ultimii ani au fost dezvoltate metode de analiză a datelor prin care poate fi detectată apropierea unor sisteme de puncte critice. Acestea sunt bazate pe determinarea unor mărimi statistice numite Semnale de Atenționare Timpurie - Early Warning Signals (EWS) (Dakos et al. 2008). Astfel de metode au indicat că pădurea Amazoniană (Boulton et al. 2022), calota glaciară din Groenlanda (Boers and Rypdal 2021) și circulatia meridională din Atlantic (Boers 2021) se îndreaptă spre puncte critice.
Putem contribui la reducerea riscului de depășire a acestor praguri critice prin limitarea cauzelor de natură antropică (de exemplu, prin limitarea emisiilor de gaze cu efect de seră) ale schimbărilor climatice.
Având în vedere că mai multe componente climatice critice evoluează înspre valorile lor de prag, probabil cea mai realistă opțiunea de a accelera schimbarea și adaptarea societății umane implică depășirea punctelor sociale critice pozitive. Adesea, atingerea și depășirea acestora necesită intervenții, inovații tehnologice, acțiuni politice, investiții, prin care se activează reacții în lanț (feedback-uri) care declanșează transformări care se autoperpetuează și conduc la adaptarea societății. De exemplu, piața vehiculelor electrice ar putea să se îndreaptă spre un punct critic social pozitiv în Europa.
Impactul componentelor critice
Componenta critică în legătură cu care au fost realizate cele mai multe studii este circulația meridională din Atlantic. Pentru aceasta, cercetători preconizează o slăbire graduală pe parcursul acestui secol, cu impact cvasi-global, care include o răcire a sectorului Euro-Atlantic și o modificare semnificativă a distribuției de precipitații din zona ecuatorială (Liu et al. 2017).
Conform simulărilor, pentru teritoriul României, slăbirea acestei circulații oceanice va duce la scăderea cantității de precipitații în timpul iernii și a numărului de zile cu zăpadă (Jackson et al. 2015). Tot pentru țara noastră, slăbirea intensității acestei componente critice va genera o scădere moderată a debitelor râurilor, atât iarna cât și vara, precum și o accentuare a condițiilor de secetă (Ioniță et al. 2022).Temperaturile pe timpul verii din România sunt pozitiv corelate cu oscilația multi decenală din Atlantic(Atlantic Multidecadal Oscillation - AMO), un mod de variabilitate a circulației meridionale din Atlantic(Dima and Lohmann. 2010; Ioniță et al. 2013).De asemenea, simulările realizate cu modele climatice arată că o slăbire a acestei circulații oceanice va reduce Productivitatea Primară Netă (cantitatea de dioxid de carbon transformată de ecosisteme în materie organică prin fotosinteză, excluzând cantitatea din acest gaz eliberată de acestea) pe teritoriul României, în toate anotimpurile. O scădere a productivității primare nete este asociată cu o scădere abiodiversității, a producției agricole și a producției de material lemnos. De asemenea, o astfel dereducere poate afecta negativ industria piscicolă. Astfel, slăbirea circulației meridianale din Atlanticpoate afecta securitatea alimentară.
La nivel național și global, destabilizarea climatică poate intensifica polarizarea societății și pune în pericol coeziunea socială. Depășirea unor puncte critice sociale negative implică trecerea sistemului social într-o altă stare, probabil caracterizată de un grad mai mare de ostilitate și autoritarism (Lenton etal. 2023).
Conform simulărilor, pentru teritoriul României, slăbirea acestei circulații oceanice va duce la scăderea cantității de precipitații în timpul iernii și a numărului de zile cu zăpadă (Jackson et al. 2015). Tot pentru țara noastră, slăbirea intensității acestei componente critice va genera o scădere moderată a debitelor râurilor, atât iarna cât și vara, precum și o accentuare a condițiilor de secetă (Ioniță et al. 2022).Temperaturile pe timpul verii din România sunt pozitiv corelate cu oscilația multi decenală din Atlantic(Atlantic Multidecadal Oscillation - AMO), un mod de variabilitate a circulației meridionale din Atlantic(Dima and Lohmann. 2010; Ioniță et al. 2013).De asemenea, simulările realizate cu modele climatice arată că o slăbire a acestei circulații oceanice va reduce Productivitatea Primară Netă (cantitatea de dioxid de carbon transformată de ecosisteme în materie organică prin fotosinteză, excluzând cantitatea din acest gaz eliberată de acestea) pe teritoriul României, în toate anotimpurile. O scădere a productivității primare nete este asociată cu o scădere abiodiversității, a producției agricole și a producției de material lemnos. De asemenea, o astfel dereducere poate afecta negativ industria piscicolă. Astfel, slăbirea circulației meridianale din Atlanticpoate afecta securitatea alimentară.
La nivel național și global, destabilizarea climatică poate intensifica polarizarea societății și pune în pericol coeziunea socială. Depășirea unor puncte critice sociale negative implică trecerea sistemului social într-o altă stare, probabil caracterizată de un grad mai mare de ostilitate și autoritarism (Lenton etal. 2023).
Concluzii
Furtunile convective severe, cele care produc tornadele, grindina de mari dimensiuni, vânturile intense și precipitațiile extreme, au un impact semnificativ asupra infrastructurii, agriculturii și comunităților. Studiile indică o creștere a frecvenței și intensității acestor fenomene în viitor, în special în contextul scenariilor climatice cu emisii ridicate de gaze cu efect de seră. Vulnerabilitatea față de aceste fenomene va fi mai ridicată în anumite regiuni din România, cum ar fi nord-estul țării.
Pe termen lung, schimbările climatice vor continua să amplifice riscurile asociate furtunilor convective severe din România, ceea ce va necesita soluții de adaptare și investiții semnificative în infrastructura de monitorizare și avertizare timpurie. Impactul social și economic al acestor furtuni va fi din ce în ce mai mare, și România va avea nevoie de politici integrate de reducere a riscurilor și de educare a publicului. În absența unor măsuri adecvate de adaptare și reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră, România se va confrunta cu o creștere semnificativă a frecvenței și intensității fenomenelor meteorologice extreme, cu consecințe semnificative asupra mediului, economiei și societății.
Pe termen lung, schimbările climatice vor continua să amplifice riscurile asociate furtunilor convective severe din România, ceea ce va necesita soluții de adaptare și investiții semnificative în infrastructura de monitorizare și avertizare timpurie. Impactul social și economic al acestor furtuni va fi din ce în ce mai mare, și România va avea nevoie de politici integrate de reducere a riscurilor și de educare a publicului. În absența unor măsuri adecvate de adaptare și reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră, România se va confrunta cu o creștere semnificativă a frecvenței și intensității fenomenelor meteorologice extreme, cu consecințe semnificative asupra mediului, economiei și societății.