Mik is azok a fordulópontok?
A klímatudomány alapjául szolgáló bifurkáció fogalmát a matematikusok már a 19. század óta vizsgálják. Akkoriban Henri Poincaré tanulmányozta, hogyan változik egy forgó test alakja, és hogyan jön létre egyensúlyi állapot – végül azt fedezte fel, hogy van, amikor az egyensúly megbillen, és a rendszer egy másik, korábban stabilnak hitt állapotba esik át. Ez a felismerés a természet minden területén érvényesül – akár vegyi reakciókban, elektronikai rendszerekben vagy teljes ökoszisztémákban.
Fontos kiemelni, hogy egy rendszer sok apró változás tűrése után, lassú felborulást követően egy adott ponton képes hirtelen, kontrollálhatatlanul átbillenni – akár egy megrántott gumiszalag, amely egy pillanat alatt irányt vált. Az ilyen kritikus küszöböket bifurkációs pontnak nevezzük, ha pedig a változás visszafordíthatatlan és negatív, akkor katasztrófaelméletről is beszélhetünk.
A fordulat gyakorlati példája: a Peter-tó
Mégis, hogyan működik mindez a gyakorlatban? A Michigan államban található Peter-tó kiváló példát kínál. A tavat évtizedek óta vizsgáló ökológusok észrevették, hogy két stabil állapot létezik. Az egyikben a tó zöld, algával teli: itt kevés a ragadozó sügér, sok az apró hal, amelyek felfalják azokat a vízibolhákat, amelyek egyébként szabályoznák az algát. A másik állapotban sok a ragadozó, a víz tiszta. A váltást az okozta, hogy egy idő után szándékosan megnövelték a sügérpopulációt. A rendszer sokáig visszaállította önmagát, de végül átbillent: hirtelen eltűntek az algák, tiszta lett a víz, és helyreállt az új egyensúly.
A kutatókat mégis meglepte, hogy viszonylag egyszerű modellek is kiválóan leírták ezeket a folyamatokat. Ha túl sok tényezőt építettek a modellbe, a kiszámíthatóság csökkent. Ez alapján megállapítható, hogy a modellezésben néha többet árt a túlzott részletezés, mintha csupán a leglényegesebb összefüggéseket vesszük figyelembe.
A klímafordulópont fogalma és a valóság
Tim Lenton, az Exeteri Egyetem klímatudósa, vezette be a „tipping point”, azaz „fordulópont” elnevezést a klímatudományba. Ezt a fogalmat a közbeszéd is átvette, hiszen mindenki számára érzékelhető, mennyire vészjósló és könnyen megérthető. Hasonló átmeneteket láthattunk a földtörténetben is: például a Szahara néhány ezer éve még buja, zöld vidék volt, de egy fordulópont után kietlen sivataggá vált.
Az éghajlatrendszer azonban nagyságrendekkel bonyolultabb, mint egy kis tó. Rengeteg összefonódó tényező hat egymásra, visszacsatolások és véletlenszerű zavarok nehezítik az elemzést. Ráadásul a klímamodellek általában csak valószínűségeket adnak: például, ha az ipari forradalom előtti szinthez képest 3 Celsius-fokkal nő a globális hőmérséklet, akár 60% is lehet a fordulópont elérésének esélye. Pontos évszámokat azonban kevés kutató mer megadni.
Az AMOC – Európa sorsfordító óceáni szállítószalagja
A világ egyik legjobban nyomon követett klímafordulópontja az Atlanti-óceán északi részének keringési rendszeréhez (AMOC) kapcsolódik. Ez a hatalmas, a Golf-áramlatot is működtető „hőszállítószalag” évente mintegy 1,2 petawatt energiát mozgat – ami százszorosa az emberiség éves teljes energiafogyasztásának –, így gondoskodva Skandinávia és a Brit-szigetek északi részének viszonylagos enyheségéről. Ha azonban ez a rendszer megbillen – például a grönlandi jégtakaró olvadása miatt beáramló, nagymennyiségű édesvíz vagy a túlzottan felmelegedő Atlanti-óceán hatására –, súlyos következmények jöhetnek: hirtelen lehűlés és aszály Európában, összeomló monszunok, elhaló esőerdők világszerte.
A Koppenhágai Egyetemen Peter Ditlevsen klímatudós és húga, Susanne (statikus matematikus) új módszert dolgozott ki a rendszer viselkedésének vizsgálatára. 2023-ban közzétett modelljük alapján az AMOC akár már 2025 és 2095 között is összeomolhat (95%-os megbízhatósággal), legvalószínűbben 2057-ben. Ez a konkrét évszám szó szerint sokkolta a világot – holott az előrejelzés tele van bizonytalanságokkal és leegyszerűsítésekkel.
Bár a tudományos közösség hamar hangsúlyozta a bizonytalansági tényezőket, a szenzációhajhász média rögtön a Holnapután (The Day After Tomorrow) című filmhez hasonlította a várható eseményeket.
Mit tanulhatunk a modellekből?
A klímafordulópontok kutatása arra világít rá: a modellek önmagukban sosem tökéletesek, hiszen a valóság mindig bonyolultabb. Ugyanakkor a modellek jól megmutatják, hogy a természetes folyamatokban gyakran egyetlen, nehezen előre látható pillanatban áll be a teljes változás. Hogy ezek a fordulópontok pontosan mikor következnek be, gyakran apró változásokon múlik, amelyekhez alig áll rendelkezésre mérhető adat.
Így tehát, bármennyire is törekszünk a pontos előrejelzésre, a fordulópontok mindig hordozzák a kiszámíthatatlanság és a hirtelen összeomlás lehetőségét. Az emberiség előtt nincs más út, mint hogy a minimális bizonyosság ellenére is maximális határozottsággal csökkentse a kockázatokat, mielőtt az egyensúly végleg átbillen.
