Et vendepunkt eller et punkt uden tilbagevenden i klimasystemet er en tærskel, der, når den overskrides, kan føre til store ændringer i klimaets tilstand. Potentielle vendepunkter er blevet identificeret i det fysiske klimasystem såvel som i interagerende økosystemer . For eksempel carbon cycle feedbacks er en faktor i overgangen mellem ice aldre og mellemistider , med orbital tvinger være den oprindelige aftrækkeren. Optagelse af jordens geologiske temperatur viser mange andre eksempler på hurtige overgange (i geologisk forstand) mellem forskellige klimatiske tilstande.
Tippepunkter for klima er særligt interessante for undersøgelsen af klimaændringer i den moderne tid. For eksempel er der identificeret et muligt vendepunkt for global gennemsnitlig overfladetemperatur ved at studere Jordens klimasystems tidligere opførsel og dens positive tilbagemeldinger . Tilbagemeldinger med kulstofcyklus og planetreflektion kan udløse en række kaskadepunkter.
Der er store tip-elementer som Grønland og Antarktis -iskapper, hvis smeltning kan få havoverfladen til at stige med titusinder af meter. Disse vippepunkter er ikke altid brutale. For eksempel ved et bestemt temperaturniveau bliver smeltningen af meget af indlandsisen i Grønland og / eller indlandsisen i Antarktis vest uundgåelig, men selve isen kan vare i århundreder. Nogle ting, såsom økosystem sammenbrud, er irreversible.
Den femte rapport fra IPCC definerer et vendepunkt som en irreversibel ændring i klimasystemet. Det siger, at de præcise niveauer af klimaforandringer er tilstrækkelige til at udløse et vippepunkt forbliver usikre, men risikoen forbundet med at krydse flere vippepunkter øges med stigende temperatur. En bredere definition af vippepunkter bruges undertiden til at henvise til pludselige, men vendbare vippepunkter.
Opførelsen af klimatiske tippunkter kan også beskrives i matematiske termer. Vippepunkter betragtes derefter som enhver form for bifurkation med hysterese . Et systems tilstand afhænger derefter af dets historie. Afhængigt af de varme eller kolde perioder, den har oplevet, kan der for eksempel være forskellige mængder is på polerne ved den samme koncentration af drivhusgasser eller ved den samme temperatur.
I forbindelse med klimaforandringer er et ”tilpasningstippepunkt” defineret som ”tærskelværdien eller randbetingelsen, for hvilken de økologiske, tekniske, økonomiske, rumlige eller socialt acceptable grænser overskrides”.
Talrige positive og negative tilbagemeldinger til globale temperaturer og kulstofcyklus er blevet identificeret. IPCC rapporterer, at tilbagemeldinger forårsaget af stigende temperaturer er positive i resten af dette århundrede, idet skydækkeeffekten er den med den største usikkerhed. IPCC-modeller for kulstofcyklus viser højere optagelse af kulstof fra havene, men optagelse af kulstof over land er usikker på grund af den kombinerede effekt af klimaændringer og ændringer i arealanvendelsen.
Den optagelse geologiske temperatur og koncentrationen af drivhusgasser tillader klimatologer at indsamle oplysninger om klimatiske tilbagekobling , der fører til forskellige klimatiske forhold, såsom kvartære højere (der er 1,2 millioner år), den pliocæn (fem millioner år siden) og Kridt ( 100 millioner år siden). Ved at kombinere disse oplysninger med en forståelse af de aktuelle klimaændringer konkluderede en gruppe forskere i 2018, at en opvarmning på 2 ° C kunne aktivere vigtige vælteelementer, hvilket yderligere hævede temperaturen for at aktivere andre vælteelementer i en kæde. Kaskade, der yderligere kunne øge jordens temperatur. En undersøgelse fra 2019 hævder, at hvis drivhusgasser når tre gange det nuværende niveau af kuldioxid i atmosfæren, kan stratocumulus skyer pludselig sprede sig, hvilket bidrager til yderligere 8 grader Celsius opvarmning.
Den hastighed, hvormed elementer i klimasystemet kan vælte, er ekstremt vigtig for at bestemme deres rolle i klimaændringerne. Det er ikke altid klart fra geologiske optegnelser, om tidligere temperaturændringer strakte sig over årtier eller årtusinder. For eksempel betragtes hældningen induceret af frigivelsen af clathratforbindelser begravet i havbunden og havpermafrosten nu som et langsigtet fænomen og ikke længere brat.
Det løbsk klima bruges i astronomiske kredse til at betyde et drivhus, der er så ekstremt, at havene bobler og udgør en ubeboelig planet, som det skete irreversibelt på Venus . IPCC's femte vurderingsrapport viser, at denne løb næsten ikke har nogen chance for at blive induceret af menneskelige aktiviteter. Venuslignende forhold kræver betydelig tvang, der sandsynligvis ikke forekommer uden en stigning i solstråling på titusinder af procent, hvilket ikke vil ske i milliarder af år.
Mens denne løb er praktisk talt umulig på Jorden, kan menneskeskabte klimatvingninger bringe Jorden til en fugtig drivhustilstand, hvilket gør store dele af Jorden ubeboelig, hvis vanddampniveauet (H 2 O) steg til 'til 1% af den samlede masse af atmosfæren og dermed blive en vigtig atmosfærisk bestanddel . Hvis en sådan tvang fuldstændig skyldtes CO 2 , ville vejrprocessen fjerne overskydende atmosfærisk CO 2 længe før havniveauet faldt.
En konstant eller pludselig temperaturændring kan udløse vippepunkter på global skala.
To globale vippende elementer vedrørende kryosfæren , det handler om den irreversible smeltning af iskapperne i Grønland og Antarktis . I Grønland findes en positiv feedback-cyklus mellem smelte og overfladehøjde. Ved lavere højder er temperaturerne højere, hvilket resulterer i yderligere smeltning. Denne feedback-loop kan blive stærk nok til at forårsage irreversibel smeltning. Pakkeisens ustabilitet kunne udløse et vendepunkt i det vestlige Antarktis . I begge tilfælde vil dette fremskynde stigningen i havets overflade.
Når der frigives ferskvand som følge af smeltning af Grønland, kan en tærskel for forstyrrelse af termohalincirkulationen krydses. Dette transporterer varme nord ind i Atlanterhavet og har en vigtig rolle i temperaturreguleringen. Risikoen for en fuldstændig nedlukning af den atlantiske termohalincirkulation er lav til moderat i betragtning af de opvarmningsniveauer, der er planlagt i Parisaftalen .
Et andet eksempel på et stort tipningselement er udviklingen af El Niño - sydlige oscillationsfænomen . Efter at have passeret et vippepunkt ville den varme fase (El Niño) begynde at forekomme oftere. Endelig kunne det sydlige hav, som i øjeblikket absorberer meget kulstof, stoppe med at gøre det.
Klimaændringer kan også udløse regionale tippunkter. For eksempel forsvinden af den arktiske havis, etableringen af træagtige arter i tundraen , tabet af permafrost , sammenbruddet af den sydasiatiske monsun og styrkelsen af den vestafrikanske monsun, som ville føre til en grønnere Sahara og Sahel . Skovrydning kan udløse et vendepunkt i fugtige skove (for eksempel omdannelse af Amazonas regnskov til savanne ). Faktisk fordamper tropiske skove en stor del af nedbøren, hvilket fugter atmosfæren. Når en del af skoven ødelægges, kan lokale tørke true resten af skoven. Endelig ses boreale skove også som et vendepunkt. Lokal opvarmning kan få træer til at dø i en højere hastighed end før i forhold til temperaturstigningen. Efterhånden som flere træer dør, bliver skovene mere åbne, hvilket medfører yderligere opvarmning og gør skoven mere sårbar over for brande. Vippepunktet er vanskeligt at forudsige, men det anslås at være mellem 3 og 4 ° C stigning i global temperatur.
At krydse en tærskel i en del af klimasystemet kan få et andet element til at vippe ind i en ny tilstand. Disse kaldes kaskadepunkter. Smeltning af is i Vestantarktis og Grønland ville dramatisk ændre havcirkulationen . Denne proces kan føre til aktivering af vælteelementer i denne region, såsom nedbrydning af permafrost, smeltning af arktisk havis og boreal skovdeback . Dette viser, at selv ved relativt lave niveauer af global opvarmning kan relativt stabile vippeelementer aktiveres.
For nogle af de tippunkter, der er beskrevet ovenfor, kan det være muligt at opdage, om den del af klimasystemet nærmer sig et vendepunkt. Alle dele af klimasystemet er undertiden forstyrret af vejrfænomener. Efter forstyrrelsen vender systemet tilbage til sin ligevægt. For eksempel kan en storm skade isflakene, der reformeres bagefter. Hvis et system nærmer sig en failover, kan det tage længere og længere tid at vende tilbage til sin normale tilstand, hvilket kan fortolkes som et advarselstegn ved failover.
En undersøgelse foretaget af UNEP i 2019 viser, at vippepunktet allerede er nået for Arktis og Grønland . Da permafrosten smelter , kunne metan (ud over andre kortvarige klimaforurenende stoffer) frigives til atmosfæren hurtigere end forventet. Tabet af et albedo-positivt isskjold indledte en kraftig positiv feedback-loop, der førte til stadig højere temperaturer. Den accelererende ustabilitet i polarområdet vil sandsynligvis påvirke det globale klima og overstige tidligere forudsigelser om det punkt i fremtiden, hvor det globale skift vil finde sted.
Hvis klimaet kommer ind i et vådt drivhusscenarie, er der frygt for madmangel, vandmangel og hundreder af millioner af mennesker fordrevne på grund af stigende havniveauer , usunde og ubeboelige forhold og alvorlige kyststorme.
En løb ved 4 til 5 ° C kunne gøre hele skår af planeten omkring ækvator ubeboelig med havets overflade op til 60 meter over i dag. En opvarmning på 11 til 12 ° C vil sætte spørgsmålstegn ved menneskers overlevelse ved hypertermi.
Effekter som disse er blevet populariseret i fiktion som The Inhabitable Earth .
”Hothouse Earth er sandsynligvis ukontrollerbar og farlig for mange ... globale gennemsnitstemperaturer ville overstige temperaturerne i enhver mellemisperiode - hvilket betyder varmere epoker, der kommer ind mellem istiden - i de sidste 1,2 millioner år. "
”Høje koncentrationer af atmosfærisk kuldioxid kan resultere i spredning af skybanker, der reflekterer ca. 30% af sollyset, der rammer dem. "