Når mengden av CO2 i atmosfæren øker, vil temperaturen på Jorda øke. Det er en fysisk lov. Men denne økningen skjer ikke nødvendigvis jevnt og stødig. Utviklingen kan gi selvforsterkende prosesser og passere såkalte «vippepunkter». Da kan små gradvise endringer føre til store, brå endringer. Noen av dem kan være irreversible. Erik Plahte skriver om dette i artikkelen «Vippepunkt i klimasystemet». Han er professor emeritus i anvendt matematikk ved NMBU.
Vippepunkt i klimasystemet
Den globale middeltemperaturen øker, mer eller mindre regelmessig, ettersom vi spyr stadig mer CO2 ut i atmosfæren. Men sett at temperaturen plutselig begynte å øke raskere og fortsatte å øke raskt selv om verden etter voldsom innsats klarte å stanse utslippene nesten helt. Da ville vi høyst sannsynlig ha passert et såkalt vippepunkt. Mens vi nå kan forutsi med en viss sikkerhet hvordan temperaturen vil øke med økende utslipp, ville klimaet etter at vippepunktet var passert, utvikle seg på en måte vi i liten grad ville kunne forutsi og verken bremse eller stanse.
Skremselspropaganda, vil noen si, svartmaling, det er å male fanden på veggen, klimahysteri. Dessverre, det er ikke slik. Får vi ikke temperaturstigninga under kontroll, og det raskt, er det stor fare for at noe slikt kan skje. Det finnes en lang rekke delprosesser i Jord-systemet som kan komme ut av kontroll dersom den globale temperaturen blir høy nok.
Klimasystemet har mange vippepunkt
I et så komplisert system som klimasystemet, med et stort antall variable, foregår det en lang rekke prosesser samtidig. Atmosfæren, jordskorpa og havet varmes opp og avkjøles og utveksler varme, lufta blåser hit og dit, is og snø smelter og fryser. Det fins en lang rekke lokale prosesser med positive tilbakekoplinger som kan innebære vippepunkt dersom den globale temperaturen blir høy nok. Men selv om prosessene er lokale, som f.eks. at Grønlandsisen smelter, vil det få følger for hele Jorda om de passerer et vippepunkt.
Figur 1. Mange mulige vippepunkt er knytta til arktiske områder (Lenton m.fl. 2012).
Det er i og rundt Arktis klimaet endrer seg mest og raskest. Klimaforskerne har etter hvert avdekka mange prosesser som kan tenkes å forårsake vippepunkt (Figur 1). Jeff Ridley m. fl. har kjørt en rekke simuleringer av Grønlandsisen med modellen HadCM3 som omfatter vekselvirkningene mellom atmosfæren og havet. Inntil nylig var massebalansen til Grønlandsisen positiv, isdekket økte. Men i de siste årene har den blitt negativ. Modellanalyser utført av A.Robinson m.fl. tyder på at ved en global temperatur på 0,8-3,2 °C (beste estimat 1,6 °C) over førindustrielt nivå, ligger det et vippepunkt for Grønlandsisen. Dette er ikke tankespinn om en fjern framtid. Om utslippene av CO2 fortsetter i fire år, vil vi allerede ha nådd Paris-målet på 1,5 °C, ifølge siste analyse fra Carbon Brief. Øker temperaturen over dette, vil isen smelte ned helt til alt er borte, selv om det skulle lykkes å stabilisere CO2-nivået i atmosfæren. Raskt vil det ikke gå, det kan ta fra 500 til mange titalls tusen år, avhengig av hvor mye CO2 vi fortsetter å spy ut. Men da vil vi ha satt i gang en prosess som bare lar seg stanse om det lykkes å minske CO2-nivået ved å fjerne store mengder CO2 fra atmosfæren.
Slik kan et vippepunkt oppstå
Vippepunkt er egentlig verken uvanlige eller vanskelige å forstå. Tre eksempler illustrerer fenomenet.
Første eksempel. Anta vi begynner å høste av en fiskebestand. Fisker vi lite, minsker bestanden litt. Fisker vi mer intensivt, blir bestanden enda mindre. Slutter vi å fiske, vil bestanden ta seg opp igjen til opprinnelig størrelse. Men om vi fisker for mye, blir bestanden så liten at den ikke lenger klarer å opprettholde seg selv. Selv om vi stanser fisket helt, vil bestanden dø ut. Reproduksjonen er for liten til å opprettholde bestanden. Det blir færre fisk, reproduksjonen blir enda mindre, osv helt til all fisken har dødd ut. Det blir denne selvforsterkende prosessen, ikke vårt kontrollerte fiske, som styrer størrelsen på bestanden.
Andre eksempel. Vi skal tømme en dam for vann, og graver en liten renne. Vannet renner langsomt ut. Vi graver renna litt dypere, vannet renner litt raskere, osv. Til slutt når vi et punkt der strømmen blir så stri at den river med seg jord og stein, renna blir videre, strømmen enda striere, osv selv om vi ikke graver et eneste spadetak lenger. Fra da av er det den selvforsterkende prosessen stri strøm, videre renne, striere strøm, enda dypere renne osv, som bestemmer hvor stri strømmen og hvor dyp renna blir.
Tredje eksempel. Når atmosfæren blir varmere på grunn av fortsatte utslipp av CO2, smelter mer snø og is fra breene, og iskanten trekker seg tilbake. Når det snø- og isdekte arealet minker, ser området mørkere ut og absorberer mer av solenergien. Hvit snø og is reflekterer jo det meste av strålinga. Da blir lufta enda varmere, enda mer snø og is smelter, området blir enda mørkere, osv, osv. Følgen blir at temperaturen øker raskere. Stanser vi CO2-utslippene, kan breene stabilisere seg igjen, men i motsatt fall kan temperaturen øke forbi et punkt – et vippepunkt – der denne tilbakekoplinga bli så kraftig at det ikke lenger lar seg gjøre å stabilisere lufttemperaturen ved å stanse utslippene av CO2. Den positive tilbakekoplinga vil ha overtatt kontrollen: temperaturen øker, isdekket krymper, og begge forsterker hverandre. Hele prosessen stanser kanskje ikke før i en fjern framtid da all isen er vekk og temperaturen har stabilisert seg på et høyere nivå.
I alle tre eksemplene er det en positiv tilbakekopling som driver en selvforsterkende prosess som kan destabilisere systemet dersom den blir kraftig nok. Et ytre pådriv endrer systemet langsomt og kontrollert – men bare opp til et visst punkt, vippepunktet. Før vippepunktet blir nådd, holdes den destabiliserende prosessen i sjakk av andre, stabiliserende prosesser. Men om pådrivet passerer vippepunktet, er løpet kjørt. Da overtar den positive tilbakekoplinga, og den selvforsterkende prosessen ikke lar seg ikke lenger holde i tømme, ikke engang ved å fjerne pådrivet.
Slik kan et vippepunkt i klimasystemet arte seg
Figur 2 er min variant av et idealisert diagram mange klimaskribenter gjengir. Den grønne og røde kurva i figuren viser den globale temperaturen ved ulike CO2-nivåer. Grønt betyr stabil, rødt utstabil. (Husk at en likevekt kan være stabil eller utstabil. En ball vil ligge i en stabil likevekt i en grop, eller i en utstabil likevekt på ryggen mellom to groper.) For noen CO2-nivåer er det to stabile likevektsverdier med en ustabil imellom. (Se godt etter, det er en grønn del av kurva i den øverste, mørke delen av diagrammet.) Grønne piler betyr at de stabiliserende prosessene er sterkest, røde at de destabiliserende er sterkest. Lengden på pilene indikerer den relative styrken til den dominerende prosessen. Når Jorda er i tilstandene 1 og 2, er systemet i stabil likevekt. I tilstanden 3 er det ingen likevekt, alt er i forandring. Jorda er på vei oppover i diagrammet, temperaturen øker uavhengig av CO2-utslippene.
Figur 2. Mulige likevektsegenskaper til et system med vippepunkt. Se teksten.
Tenk deg at Jorda er i den stabile tilstanden 1. Om temperaturen av en eller annen grunn – f.eks. El Niño – skulle øke litt, vil stabiliserende prosesser knytta til negative tilbakekoplinger drive temperaturen ned igjen til likevektsnivået. Men det fins også destabiliserende prosesser, f.eks. nedsmelting av Grønlandsisen og annen snø og is, som er knytta til positive tilbakekoplinger. Etter hvert som CO2-nivået øker på grunn av menneskeskapte utslipp, og Jorda flytter seg i diagrammet mot tilstanden 2 langs den stiplede, blå kurva, blir den destabiliserende prosessen sterkere og sterkere, så det stabiliserende overtaket blir svakere og svakere (kortere piler).
I tilstanden 2 har den destabiliserende, positive tilbakekoplinga – slik som nedsmelting og oppvarming på grunn av større mørk overflate – blitt så sterk at det er bare såvidt de stabiliserende prosessene klarer å holde den i sjakk. Jorda kommer nærmere og nærmere den røde greina av likevektskurva. Langs den røde likevektskurva dominerer den positive tilbakekoplinga. Om temperaturen får et så stort kikk at den havner over den røde kurva – og dit er det ikke langt – er løpet kjørt. Det hjelper ikke engang å redusere CO2-nivået. Da vil den positive tilbakekoplinga uansett overta kontrollen. Det lar seg ikke gjøre å krysse den røde linja en gang til og komme ned igjen til noe i nærheten av dagens tilstand. Jorda havner i tilstanden 3 på full fart mot en mye høyere temperatur.
Det samme vil skje dersom CO2-nivået øker over den kritiske verdien slik at Jorda havner hejlt til høyre for den grønne delen av kurva. Da har den positive tilbakekoplinga blitt så sterk at den fullstendig dominerer de stabiliserende prosessene. Situasonen er rett og slett ikke stabil lenger, det finnes ikke engang noen likevekt. Temperaturen og nedsmeltinga vil øke raskt, og antakelig ikke stanse for alt har smelta vekk. Da vil det samtidig ha blitt ganske godt og varmt.
Det kritiske CO2-nivået, der kurva går over fra grønt til rødt, er et vippepunkt av den farlige typen. Det som skjer når CO2-nivået passerer vippepunktet, er at den kontrollerte prosessen (oppvarming på grunn av økende CO2-nivå) blir dominert av en ukontrollerbar, selvforsterkende prosess drevet av den positive tilbakekoplinga (minkende isdekke, større mørk flate, økende temperatur, enda mindre isdekke, osv).
I den øvre, mørke delen av figuren kan du skimte ei grønn kurve. Mørket symboliserer at dette høye temperaturområdet er ukjent land. Klimamodellene beskriver ganske bra hva som skjer så lenge Jorda ligger på den nederste grønne kurva. Der har vi observasjoner og data som modellene kan kalibreres og testes mot. Men hvordan forholdene vil bli på en mye varmere Jord har vi bare usikre forestillinger om. Vi kan se for oss at snø og is vil smelte vekk, havnivået vil stige med flere meter, arter vil forsvinne i skremmende tempo, store områder blir ubeboelige på grunn av varme og tørke, osv osv. Men om temperaturen til slutt vil stabilisere seg på et mye høyere nivå, hvor varmt det vil bli og hvor lang tid det vil ta, aner vi ikke. Jorda vil for alltid ha forlatt den ganske stabile tilstanden den har hatt gjennom hele Holocen – tidsalderen etter at siste istid tok slutt – og være på full fart inn i en ustabil og ukjent framtid. Slik er det å leve i Anthropocen – menneskets tidsalder – der menneskelig aktivitet for alltid har fjerna oss fra den stabile Holocen vi har hatt siden slutten av siste istid.
Kan man forutse at et delsystem på Jorda næmer seg et vippepunkt?
Til en viss grad, ja, dersom klimamodellene er til å stole på. Men de har stor usikkerhet. Å forutsi hva som kommer til å skje i framtida, hvis, hvis, er alltid krevende. Det innebærer å bruke en modell på en situasjon der vi ikke veit sikkert hvor godt den fungerer. En annen mulighet er å analysere de raske klimavariasjonene. I Figur 2 ser du at langt fra vippepunktet er de stabiliserende prosessene sterke. Kortvarige klimavariasjoner vil være små og raske. Jo nærmere vippepunktet en kommer, desto svakere er de stabiliserende prosessene sammenlikna med de destabiliserende. Følgen er større variasjoner i klimaet, og det vil ta lengre tid før likevekta er gjenoppretta etter et utslag. Ved å analysere dette kan en forutsi om klimaet nærmer seg et vippepunkt, antakelig med stor usikkerhet.
Vippepunkt er skumle saker – av flere grunner
Vi har alt sett at når et ytre pådrag (CO2-nivået) passerer et vippepunkt, kan en ukontrollerbar, selvforsterkende prosess bli dominerende slik at det ikke lenger er det kontrollerte CO2-nivået som bestemmer om temperaturen vil fortsette å vokse eller stabiliseres. Men det fins mange delsystem i klimasystemet som har vippepunkt (Figur 1). Om et av dem passerer vippepunktet, kan det føre til at andre også når sine vippepunkt (Figur 3) og gjør utviklinga enda mer ustabil og uforutsigbar.
Figur 3: Fem delsystem med mulige vippepunkt som påvirker hverandre (Y. Cai m. fl. 2016).
Samfunnet har selv passert et vippepunkt
Verden før den industrielle revolusjon kan fortone seg som alt annet enn stabil, med folkevandringer, evinnelige kriger, sultkatastrofer, pestutbrudd og stadige epidemier. Likevel var det økonomiske systemet grunnleggende ganske stabilt. Konger og keisere, føydalfyrster og paver brukte overskuddet til å føre krig, bygge slott og katedraler og til å leve i sus og dus, ikke til å utvikle produksjon og næringsliv. Den kapitalistiske økonomien derimot, må hele tida vokse. Dette skyldes en positiv tilbakekopling, en selvforsterkende og destabiliserende prosess der kapital må bli til mer kapital, som må bli til enda mer kapital i en evig prosess. Overgangen fra førkapitalistiske til kapitalistiske produksjonsforhold innebar derfor å passere et vippepunkt fra en relativt stabil situasjon til en evig utstabil økonomisk og sosial utvikling. Så lenge kapitalens vekstkrav eksisterer kan verken økonomien, de sosiale forholdene (klasseforholdene), ressursforbruket, klimaet eller miljøødeleggende prosesser la seg stabilisere innafor ramma av de ressursene Jorda byr på.
(artikkelen er tidligere publisert på nettstedet steigan.no)