Fyzici předpovídají, že se Země stane chaotickým světem s hroznými následky

04/09/2022 Iveta Mauci 5 min read 261 Zobrazení chaos, fyzici, nepředvídatelné chování, Země

„Pokud se systém Země dostane do oblasti chaotického chování, ztratíme veškerou naději, že problém nějak vyřešíme“

Klimatické změny ženou hurikány do jejich extrémů. V roce 2018 se hurikán Michael se stal prvním hurikánem kategorie 5, který dopadl na floridský pás. Problémem je nejen to, že lidé ohřívají Zemi, ale dělají klima chaotickým, naznačuje nová studie. Nový výzkum, který byl zveřejněn 21. dubna do preprintové databáze arXiv, vykresluje široký a obecný obraz plného potenciálního dopadu lidské činnosti na klima. A výsledek není pěkný, napsal server Livescience.

I když studie nepředstavuje úplnou simulaci klimatického modelu, vykresluje široký náčrt toho, kam směřujeme, pokud neomezíme změnu klimatu a naše nekontrolované používání fosilních paliv, tvrdí vědci z katedry fyziky a astronomie na univerzitě v Portu v Portugalsku.

„Důsledky klimatických změn jsou dobře známé: sucho, vlny veder, extrémní počasí, podivné jevy, atd.,“ řekl výzkumník Orfeu Bertolami Live Science v e-mailu. „Pokud se systém Země dostane do oblasti chaotického chování, ztratíme veškerou naději, že problém nějak vyřešíme.“

Klimatické posuny

Země pravidelně zažívá masivní změny v klimatických vzorcích, které přecházejí z jedné stabilní rovnováhy do druhé. Tyto posuny jsou obvykle řízeny vnějšími faktory, jako jsou změny na oběžné dráze Země nebo masivní nárůst vulkanické aktivity. Minulé výzkumy však naznačují, že nyní vstupujeme do nové fáze, která je řízena lidskou činností. Jak lidé pumpují do atmosféry více uhlíku, vytváříme novou éru antropocénu, období klimatických systémů ovlivněných člověkem, něco, co naše planeta nikdy předtím nezažila.

V nové studii výzkumníci modelovali zavedení antropocénu jako fázový přechod. Většina lidí zná fázové přechody v materiálech. Například, když kostka ledu změní fázi z pevné látky na kapalinu roztavením na vodu, nebo když se voda odpaří na plyn. Ale fázové přechody se vyskytují i v jiných systémech. V tomto případě je systémem zemské klima. Dané klima zajišťuje pravidelná a předvídatelná roční období a počasí a fázový přechod v klimatu vede k novému vzorci ročních období a počasí. Když klima prochází fázovým přechodem, znamená to, že Země zažívá náhlou a rychlou změnu vzorců.

Logistické problémy

Pokud lidská činnost řídí fázový přechod v zemském klimatu, znamená to, že způsobujeme, že planeta vyvíjí nový soubor vzorců počasí. Jak tyto vzorce budou vypadat, je jedním z nejnaléhavějších problémů vědy o klimatu.

Kam směřuje klima Země? To výrazně závisí na tom, jaká přesně bude naše činnost v příštích několika desetiletích. Například drastické snížení produkce uhlíku by vedlo k jiným výsledkům, než kdyby se nezměnilo vůbec nic, uvedli vědci ve studii.

Aby bylo možné zohlednit různé trajektorie a volby, které by lidstvo mohlo učinit, použili výzkumníci matematický nástroj zvaný logistická mapa. Logistická mapa je skvělá při popisu situací, kdy nějaká proměnná – například množství uhlíku v atmosféře – může růst, ale přirozeně dosáhne limitu. Vědci například často používají logistickou mapu k popisu populací zvířat. Zvířata mohou neustále rodit, zvyšovat jejich počet, ale dosáhnou limitu, když zkonzumují veškerou potravu ve svém prostředí (nebo jejich predátoři příliš hladoví a zkonzumují je).

Náš vliv na životní prostředí rozhodně roste, a to již více než století. Podle výzkumníků ale přirozeně dosáhne limitu. Lidská populace může například růst pouze tak velká a může mít pouze tolik činností, které vypouštějí uhlík. A znečištění nakonec zhorší životní prostředí. V určitém okamžiku v budoucnu dosáhne produkce uhlíku maximálního limitu a vědci zjistili, že logistická mapa může velmi dobře zachytit budoucí trajektorii tohoto výstupu uhlíku.

Všechno je chaos

Výzkumníci prozkoumali různé způsoby, jak by se lidská logistická mapa mohla vyvíjet, v závislosti na různých faktorech, jako je naše populace, zavedení strategií snižování uhlíku a lepší, účinnější technologie. Jakmile zjistili, jak se bude produkce lidského uhlíku vyvíjet s časem, použili to ke zkoumání toho, jak se bude vyvíjet zemské klima prostřednictvím fázového přechodu řízeného člověkem.

V nejlepších případech, jakmile lidstvo dosáhne limitu produkce uhlíku, zemské klima se stabilizuje na nové, vyšší průměrné teplotě. Tato vyšší teplota je pro člověka celkově špatná, protože stále vede k vyšší hladině moří a extrémnějším povětrnostním jevům. Ale alespoň je stabilní: Antropocén vypadá jako předchozí klimatické věky, jen teplejší, a stále bude mít pravidelné a opakovatelné počasí.

Ale v nejhorších případech vědci zjistili, že klima Země vede k chaosu. Matematickému chaosu. V chaotickém systému neexistuje žádná rovnováha a žádné opakovatelné vzorce. Chaotické klima by mělo roční období, která se divoce mění z dekády na dekádu (nebo dokonce z roku na rok). Některé roky by zažily náhlé záblesky extrémního počasí, zatímco jiné by byly zcela tiché. Dokonce i průměrná teplota Země může divoce kolísat, přecházet z chladnějších do teplejších období v relativně krátkých časových obdobích. Bylo by naprosto nemožné určit, jakým směrem se ubírá zemské klima.

„Chaotické chování znamená, že nebude možné předvídat chování systému Země v budoucnu, i když s velkou jistotou známe jeho současný stav,“ řekl Bertolami. „Bude to znamenat, že jakákoliv schopnost ovládat a řídit systém Země směrem k rovnovážnému stavu, který podporuje obyvatelnost biosféry, bude ztracena.“

Nejzajímavější je, že výzkumníci zjistili, že nad určitou kritickou prahovou teplotou pro zemskou atmosféru může cyklus zpětné vazby nastartovat tam, kde by se chaotický výsledek stal nevyhnutelným. Existují určité známky toho, že jsme již možná překročili tento bod zlomu, ale na odvrácení klimatické katastrofy ještě není pozdě.

Zdroj: Livescience