پیشگویی زودهنگام فاجعه‌ها با مدل‌سازی جدید تغییرات اقلیمی

پیشرفت جدید در علم تغییرات اقلیمی

یک پیشرفت در نظریه علم تغییرات اقلیمی به دانشمندان این امکان را داده است که تغییرات اقلیمی مشاهده‌شده را به بهترین شکل ممکن به علل انسانی و طبیعی مرتبط کنند و سیگنال‌های هشداردهنده زودهنگام برای بلایای اقلیمی احتمالی را شناسایی نمایند. همکاری بین‌المللی بین والریو لوکارینی، ریاضی‌دان دانشگاه لستر، و میکائل چکرون، دانشمند، منجر به به‌کارگیری اصول مکانیک آماری در علم اقلیم شده است. این همکاری به ما کمک می‌کند تا سیگنال تغییرات اقلیمی را از “سر و صدای پس‌زمینه” تغییرات طبیعی اقلیمی تفکیک کنیم و نزدیک شدن به نقاط عطف، مانند آن‌هایی که با فروپاشی گردش اقیانوس اطلس یا جنگل آمازون مرتبط هستند، را شناسایی کنیم.

این پیشرفت نظری راه را برای توسعه روش‌های نوآورانه برای مطالعه تغییرات اقلیمی و خطرات مرتبط با آن هموار می‌کند. این امر به دلیل درک پیشرفته‌تری از مکانیزم‌های بنیادی که تغییرات اقلیمی را به وجود می‌آورند، ممکن شده است. این تحقیق که در مجله Physical Review Letters منتشر شده، به دانشمندان اعتماد به نفس می‌دهد تا نسبت تغییرات اقلیمی را تعیین کنند و مشخص کنند که آیا در مسیر رسیدن به یک نقطه عطف اقلیمی هستیم یا خیر، و اقداماتی پیشگیرانه برای کاهش خطرات انجام دهند. این یافته‌ها به سیاست‌گذاران اطمینان لازم را درباره روش‌های ارزیابی تغییرات اقلیمی می‌دهد.

نقاط عطف اقلیمی و پیامدهای آن

نقاط عطف، آستانه‌هایی در سیستم اقلیمی ما هستند که می‌توانند منجر به تغییرات وسیع و آسیب به محیط زیست شوند. رویدادهایی مانند فروپاشی گردش اقیانوس اطلس، که کند شدن آن منجر به خنک‌تر شدن نسبی در این منطقه می‌شود، یا فروپاشی اکولوژیکی جنگل بارانی آمازون می‌توانند پیامدهای فاجعه‌باری برای حیات در سیاره ما داشته باشند. با این حال، پیش‌بینی زمان رسیدن به یک نقطه عطف بالقوه از داده‌های اقلیمی دشوار است. چالش اصلی، تفکیک شواهد تغییرات اقلیمی و به‌ویژه یک نقطه عطف قریب‌الوقوع از تغییرات طبیعی اقلیمی موجود است.

سیگنال تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی در “سر و صدای” تغییرات طبیعی محیط پنهان شده است. تیم تحت رهبری لستر دریافت که رویکرد موجود، که بر اساس یک روش آماری خالص است، اطلاعات محدودی درباره فرآیندهای دینامیکی که بر اقلیم ما تأثیر می‌گذارند، ارائه می‌دهد.

تحول در درک تغییرات اقلیمی

این تحقیق تصویری از وضعیت اقلیمی ما ارائه می‌دهد، بدون اینکه به چگونگی شکل‌گیری آن بپردازد. با به‌کارگیری اصول مکانیک آماری — فیزیک پشت فرآیندهای دینامیکی تصادفی — این پژوهش به ما این امکان را می‌دهد که به عقب برگردیم و بفهمیم این تصویر چگونه شکل گرفته است. آن‌ها یک مدل ریاضی ایجاد کردند که قادر است فرآیندهای در حال وقوع را به‌صورت دینامیکی بازسازی کرده و علل تغییرات را شناسایی کند. از این طریق، آن‌ها توانستند «اثر انگشت» سیگنال تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی را شناسایی کرده و تأثیر آن را تعیین نمایند، که این امر بهبود چشمگیری در توانایی شناسایی هشدارهای اولیه درباره نقاط عطف اقلیمی ایجاد می‌کند.

نویسنده اصلی، پروفسور والریو لوکارینی از دانشگاه لستر در دانشکده علوم کامپیوتر و ریاضی، گفت: «این مسئله که چگونه می‌توانیم نیروی انسانی را در داده‌های اقلیمی نسبت دهیم، پیامدهای عمیقی دارد. شکاکان تغییرات اقلیمی پرسیده‌اند که چگونه می‌توان نیرویی در سیستمی که نوسانات زیادی دارد را به یک علت خاص نسبت داد. اقلیم همیشه تغییر کرده و همیشه تغییر خواهد کرد. چگونه می‌توانیم این استدلال را رد کنیم و نشان دهیم که آنچه اکنون مشاهده می‌کنیم ناشی از مداخله انسانی است؟ البته، جامعه علمی به استدلال‌های قوی‌تری دست یافته است، اما تا کنون این استدلال‌ها به‌طور انحصاری بر اساس آمار بوده و نه دینامیک.»

او ادامه داد: «دستاورد ما در ارتباط دادن فیزیک سیستم و قوانین تعیین‌کننده تکامل سیستم، با آنچه می‌توانیم مشاهده کنیم، است. به‌وضوح از این موضوع مشخص است که بهترین راه برای مطالعه تغییرات، بررسی قوانین تکاملی است که بر آنچه مشاهده می‌کنیم تأثیر می‌گذارد و این تغییر دقیقاً همان نیروی اقلیمی است که به دنبالش هستیم.»

دکتر میکائل چکروئن از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و مؤسسه ویزمن نیز افزود: «این یک گام بزرگ است زیرا به ما می‌گوید که روش‌های شناسایی و نسبت‌دهی که سال‌ها برای اثبات وجود تغییرات اقلیمی استفاده کرده‌ایم، به‌خوبی بنیان‌گذاری شده‌اند. ما نشان می‌دهیم که چگونه می‌توان روش‌شناسی را بهبود بخشید و نقاط ضعف آن را شناسایی کرد. ما به‌طور قابل توجهی نظریه دینامیک اقلیم و رابطه بین تغییرپذیری اقلیم و تغییرات اقلیمی را پیش برده‌ایم.»