Et vippepunkt eller et punkt uten retur i klimasystemet er en terskel som, når den overskrides, kan føre til store endringer i klimaets tilstand. Potensielle vippepunkter er identifisert i det fysiske klimasystemet så vel som i samspillende økosystemer . For eksempel kan karbonsyklusen tilbakekoblinger er en faktor i overgangen mellom is alderen og mellomistider , med orbitale tvinger å være den første avtrekkeren. Registrering av jordens geologiske temperatur viser mange andre eksempler på raske overganger (i geologisk forstand) mellom forskjellige klimatiske tilstander.
Tippepunkter for klima er spesielt interessante for studiet av klimaendringer i moderne tid. For eksempel er et mulig vippepunkt blitt identifisert for global gjennomsnittlig overflatetemperatur ved å studere den tidligere oppførselen til jordens klimasystem og dens positive tilbakemeldinger . Tilbakemeldinger med karbonsyklus og planetarisk reflektivitet kan utløse en rekke fallende tipppunkter.
Det er store tipp-elementer som Grønland og Antarktis iskapper hvis smelte kan føre til havnivå til å stige ved titalls meter. Disse vippepunktene er ikke alltid brutale. For eksempel, ved et bestemt temperaturnivå, blir smeltingen av mye av iskappen på Grønland og / eller isdekket i Antarktis vestlige uunngåelig, men selve isen kan vare i århundrer. Noen ting, som for eksempel økosystemkollaps, er irreversible.
Den femte rapporten fra IPCC definerer et vippepunkt som en irreversibel endring i klimasystemet. Det sier at de nøyaktige nivåene av klimaendringer er tilstrekkelige til å utløse et tippepunkt forblir usikre, men risikoen forbundet med å krysse flere tippepunkter øker med stigende temperatur. En bredere definisjon av vippepunkter brukes noen ganger for å referere til plutselige, men reversible vippepunkter.
Oppførselen til klimatiske tipppunkter kan også beskrives i matematiske termer. Tippepunkter blir da betraktet som enhver form for bifurkasjon med hysterese . Tilstanden til et system avhenger da av dets historie. Avhengig av for eksempel de varme eller kalde periodene den har opplevd, kan det være forskjellige mengder is på polene ved samme konsentrasjon av klimagasser eller ved samme temperatur.
I sammenheng med klimaendringer er et "tilpasningstippepunkt" definert som "terskelverdien eller grensebetingelsen som økologiske, tekniske, økonomiske, romlige eller sosialt akseptable grenser overskrides".
Mange positive og negative tilbakemeldinger til globale temperaturer og karbonsyklusen er identifisert. IPCC rapporterer at tilbakemeldingene forårsaket av stigende temperaturer er positive for resten av dette århundret, og skydekkeeffekten er den med størst usikkerhet. IPCC karbonsyklusmodeller viser høyere opptak av karbon fra havene, men opptak av karbon over land er usikkert på grunn av den kombinerte effekten av klimaendringer og endringer i arealanvendelsen.
Den innspilling geologiske temperaturen og konsentrasjonen av klimagasser tillater klimatologer å samle informasjon om klima tilbakemeldinger som fører til forskjellige klimatiske forhold, slik som kvartær høyere (det er 1,2 millioner år), den Pliocene (fem millioner år siden) og kritt ( 100 millioner år siden). Ved å kombinere denne informasjonen med forståelse av dagens klimaendringer, konkluderte en gruppe forskere i 2018 med at en oppvarming på 2 ° C kunne aktivere viktige tippelementer, noe som ytterligere økte temperaturen for å aktivere andre tippelementer i en kjede. Kaskade som ytterligere kunne øke jordens temperatur. En studie fra 2019 hevder at hvis klimagasser når tre ganger det nåværende nivået av karbondioksid i atmosfæren, kan stratocumulus skyer plutselig spre seg, noe som kan bidra til ytterligere 8 grader Celsius oppvarming.
Hastigheten elementene i klimasystemet kan velte er ekstremt viktig for å bestemme deres rolle i klimaendringene. Det er ikke alltid klart fra geologiske poster om tidligere temperaturendringer strakte seg over flere tiår eller årtusener. For eksempel blir tiltingen indusert av frigjøring av klatratforbindelser begravet i havbunnen og marin permafrost nå ansett som et langsiktig fenomen og ikke lenger brått.
Det løpsklimaet brukes i astronomiske sirkler til å bety et drivhus som er så ekstremt at havene bobler og lager en ubeboelig planet, slik det skjedde på Venus irreversibelt. IPCCs femte vurderingsrapport indikerer at denne rømlingen praktisk talt ikke har noen sjanse til å bli indusert av menneskelige aktiviteter. Venuslignende forhold krever betydelig tvang som sannsynligvis ikke vil oppstå uten en økning i solstråling på titalls prosent, noe som ikke vil skje i milliarder av år.
Selv om denne rømningen er praktisk talt umulig på jorden, kan menneskeskapt klimatvinging føre jorden til en fuktig drivhustilstand som gjør store deler av jorden ubeboelig hvis vanndampnivået (H 2 O) økte til 'til 1% av den totale massen av atmosfæren, og blir dermed en viktig atmosfærisk bestanddel . Hvis slik tvang helt og holdent var på grunn av CO 2 , ville forvitringsprosessen fjerne overflødig atmosfærisk CO 2 lenge før havnivået synker.
En jevn eller brå temperaturendring kan utløse vippepunkter på global skala.
To globale vippeelementer angående kryosfæren , det handler om den irreversible smeltingen av ishettene på Grønland og Antarktis . På Grønland eksisterer en positiv tilbakemeldingssyklus mellom smelte og overflatehøyde. Ved lavere høyder er temperaturene høyere, noe som resulterer i ytterligere smelting. Denne tilbakemeldingsløkken kan bli sterk nok til å forårsake irreversibel smelting. Ustabiliteten til pakkeisen kan utløse et vippepunkt i Vest-Antarktis . I begge tilfeller vil dette akselerere økningen i havnivået.
Når ferskvann slippes ut som et resultat av smelting av Grønland, kan en terskel for forstyrrelse av termohalinsirkulasjonen krysses. Dette transporterer varme nordover i Atlanterhavet og har en viktig rolle i temperaturreguleringen. Risikoen for en fullstendig nedleggelse av den atlantiske termohalinsirkulasjonen er lav til moderat med tanke på oppvarmingsnivået i Paris-avtalen .
Et annet eksempel på et stort vippeelement er utviklingen av fenomenet El Niño - sørlige oscillasjoner . Etter å ha passert et vippepunkt, ville den varme fasen (El Niño) begynne å forekomme oftere. Endelig kan Sørhavet, som for tiden absorberer mye karbon, slutte å gjøre det.
Klimaendringer kan også utløse regionale tippepunkter. For eksempel forsvinning av den arktiske havisen, etablering av treaktige arter i tundraen , tap av permafrost , sammenbrudd av den sørasiatiske monsunen og styrking av den vestafrikanske monsunen som vil føre til en grønnere Sahara og Sahel . Avskoging kan utløse et tippepunkt i fuktige skoger (for eksempel transformasjon av Amazonas regnskog til en savanne ). Faktisk fordamper tropiske skoger en stor del av nedbøren på nytt, noe som fukter atmosfæren. Når en del av skogen ødelegges, kan lokale tørke true resten av skogen. Endelig blir boreale skoger også sett på som et vippepunkt. Lokal oppvarming kan føre til at trær dør i høyere grad enn før, i forhold til temperaturøkningen. Etter hvert som flere trær dør, blir skogene mer åpne, noe som fører til ytterligere oppvarming og gjør skogene mer sårbare for branner. Vippepunktet er vanskelig å forutsi, men det anslås å være mellom 3 og 4 ° C økning i global temperatur.
Å krysse en terskel i en del av klimasystemet kan føre til at et annet element tipper inn i en ny tilstand. Disse kalles kaskadepunkter. Smelting av is i Vest-Antarktis og Grønland ville dramatisk endre havsirkulasjonen . Denne prosessen kan resultere i aktivering av tippelementer i denne regionen, for eksempel nedbrytning av permafrost, smelting av arktisk havis og tilbakeslag av boreal skog . Dette viser at selv ved relativt lave nivåer av global oppvarming kan relativt stabile vippeelementer aktiveres.
For noen av vippepunktene beskrevet ovenfor, kan det være mulig å oppdage om den delen av klimasystemet nærmer seg et vippepunkt. Alle deler av klimasystemet blir noen ganger forstyrret av værfenomener. Etter forstyrrelsen går systemet tilbake til likevekt. For eksempel kan en storm skade isflakene som reformeres etterpå. Hvis et system nærmer seg en failover, kan det ta lengre og lengre tid å gå tilbake til sin normale tilstand, noe som kan tolkes som et advarselstegn for failoveren.
En studie fra UNEP i 2019 indikerer at vippepunktet allerede er nådd for Arktis og Grønland . Når permafrosten smelter , kan metan (i tillegg til andre kortvarige klimaforurensninger) slippes ut i atmosfæren raskere enn forventet. Tapet av et albedo-positivt isskjold startet en kraftig positiv tilbakemeldingssløyfe som førte til stadig høyere temperaturer. Den akselererende klimainstabiliteten i polarområdet vil sannsynligvis påvirke det globale klimaet, og overstige tidligere spådommer om det punktet i fremtiden der det globale skiftet vil finne sted.
Hvis klimaet kommer inn i et fuktig drivhusscenario, er det frykt for matmangel, vannmangel og hundrevis av millioner mennesker som er fordrevet på grunn av økende havnivå , usunne og ubeboelige forhold og alvorlige kyststormer.
En rømning ved 4 til 5 ° C kan gjøre hele deler av planeten rundt ekvator ubeboelig, med havnivå opptil 60 meter over i dag. En oppvarming fra 11 til 12 ° C vil sette spørsmålstegn ved overlevelse av mennesker ved hypertermi.
Effekter som disse har blitt popularisert i skjønnlitterære verk som The Inhabitable Earth .
“Hothouse Earth vil sannsynligvis være ukontrollerbar og farlig for mange ... globale gjennomsnittstemperaturer vil overstige temperaturene i enhver interglacial periode - som betyr varmere epoker som kommer inn mellom istiden - de siste 1,2 millioner årene. "
“Høye konsentrasjoner av atmosfærisk karbondioksid kan resultere i spredning av skybanker som reflekterer omtrent 30% av sollyset som treffer dem. "