کشف جدید: هشدار زودهنگام برای بلایای آب‌وهوایی

پیشرفت در نظریه تغییرات اقلیمی

یک پیشرفت مهم در نظریه علم تغییرات اقلیمی به دانشمندان این امکان را داده است که به بهترین شکل ممکن تغییرات اقلیمی مشاهده‌شده را به علل انسانی و طبیعی مرتبط کنند و سیگنال‌های هشداردهنده‌ای برای بلایای اقلیمی احتمالی 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 «نویز پس‌زمینه» تغییرات طبیعی اقلیمی تشخیص دهیم و به شناسایی نزدیک شدن به نقاط عطفی چون فروپاشی گردش اقیانوس اطلس یا جنگل آمازون بپردازیم.

این پیشرفت نظری راه را برای توسعه روش‌های نوآورانه در مطالعه تغییرات اقلیمی و خطرات مرتبط با آن هموار می‌کند، زیرا فهم بهتری از مکانیزم‌های زیرین که تغییرات اقلیمی را هدایت می‌کنند، فراهم می‌آورد. این تحقیق که در نشریه Physical Review Letters منتشر شده، به دانشمندان اعتماد به نفس می‌دهد تا به بررسی تغییرات اقلیمی بپردازند و شناسایی کنند که آیا در مسیر یک نقطه عطف اقلیمی قرار داریم یا خیر و اقدامات پیشگیرانه‌ای برای کاهش اثرات آن انجام دهند. همچنین این تحقیق به سیاست‌گذاران اطمینان لازم درباره روش‌های ارزیابی تغییرات اقلیمی را می‌دهد.

نقاط عطف اقلیمی و پیامدهای آن

نقاط عطف، آستانه‌هایی در سیستم اقلیمی ما هستند که می‌توانند منجر به تغییرات گسترده و آسیب به محیط زیست شوند. رویدادهایی مانند فروپاشی گردش عمودی اقیانوس اطلس، که کند شدن آن منجر به سرد شدن نسبی در این منطقه می‌شود، یا فروپاشی اکولوژیکی جنگل بارانی آمازون، پیامدهای فاجعه‌باری برای حیات در سیاره ما خواهند داشت. با این حال، پیش‌بینی زمان رسیدن به یک نقطه عطف بالقوه از داده‌های اقلیمی کار دشواری است.

چالش اصلی، تمایز بین شواهد تغییرات اقلیمی و به‌ویژه یک نقطه عطف قریب‌الوقوع و تغییرات طبیعی اقلیمی موجود است. «سیگنال» تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی در «نویز» تغییرات طبیعی محیط پنهان شده است. تیم تحت رهبری دانشگاه لستر دریافت که رویکرد کنونی، که بر اساس یک روش آماری خالص است، اطلاعات محدودی درباره فرآیندهای دینامیکی که بر اقلیم ما تأثیر می‌گذارند، ارائه می‌دهد.

تحلیل جدیدی از 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 کند و علل تغییرات را شناسایی نماید. از این طریق، آن‌ها توانستند «اثر انگشت» تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی را شناسایی کرده و تأثیر آن را تعیین کنند، که این امر بهبود چشمگیری در توانایی شناسایی هشدارهای اولیه از نقاط عطف اقلیمی ایجاد می‌کند.

نویسنده اصلی، پروفسور والریو لوکارینی از دانشگاه لستر در مدرسه علوم کامپیوتر و ریاضی، گفت: «این مشکل که چگونه ما نیروهای انسانی را در داده‌های اقلیمی نسبت می‌دهیم، پیامدهای گسترده‌ای دارد. شکاکان تغییرات اقلیمی پرسیده‌اند که چگونه می‌توان یک نیروی موجود در سیستمی که نوسانات زیادی دارد را به یک علت خاص مرتبط کرد. اقلیم همیشه تغییر کرده و همیشه تغییر خواهد کرد. چگونه می‌توان به این استدلال پاسخ داد و نشان داد که آنچه اکنون مشاهده می‌کنیم ناشی از مداخله انسانی است؟ البته، جامعه علمی به استدلال‌های قوی‌تری دست یافته است، اما تا به حال این استدلال‌ها به‌طور انحصاری بر اساس آماری بوده و نه دینامیکی.»

او ادامه داد: «پیشرفتی که ما داشتیم در ارتباط دادن فیزیک سیستم و قوانین تعیین‌کننده تکامل سیستم با آنچه می‌توانیم مشاهده کنیم، است. از این رو، واضح 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 چکرون از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس و موسسه ویزمن نیز افزود: «این یک گام بزرگ است زیرا به ما می‌گوید که روش‌های شناسایی و نسبت‌دهی که ما برای سال‌ها برای اثبات وجود تغییرات اقلیمی استفاده کرده‌ایم، پایه‌گذاری خوبی دارند. 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.»