Un nuovo articolo scientifico di un team internazionale di illustri scienziati guidato dall'Università del Maryland, tra cui cinque membri delle Accademie Nazionali, sostiene che mancano feedback critici a due vie dagli attuali modelli climatici che vengono utilizzati per informare l'ambiente, clima, e politiche economiche. Le variabili più importanti modellate in modo inadeguato sono la disuguaglianza, consumo, e popolazione.

In questa ricerca, gli autori presentano ampie prove della necessità di un nuovo paradigma di modellazione che incorpori i feedback che il Sistema Terra ha sugli esseri umani, e proporre un quadro per la modellizzazione futura che serva da guida più realistica per l'elaborazione delle politiche e lo sviluppo sostenibile.

Dodici del team interdisciplinare di 20 coautori provengono dall'Università del Maryland, con più altre università (Northeastern University, Università della Columbia, George Mason University, Università John Hopkins, e Brown University) e altre istituzioni (Joint Global Change Research Institute, Società universitaria per la ricerca atmosferica, l'Istituto per l'ambiente e la società globali, L'istituto di ricerca giapponese RIKEN, e il Goddard Space Flight Center della NASA) hanno anche rappresentato.

Lo studio spiega che il Sistema Terra (ad es. atmosfera, oceano, terra, e biosfera) fornisce al Sistema Umano (ad es. l'uomo e la sua produzione, distribuzione, e consumo) non solo le fonti dei suoi input (ad es. acqua, energia, biomassa, e materiali) ma anche i lavelli (es. atmosfera, oceani, fiumi, laghi, e terreni) che assorbono ed elaborano i suoi output (ad es. emissioni, inquinamento, e altri rifiuti).

Intitolato "Modelli di sostenibilità:popolazione, Disuguaglianza, Consumo, e Bidirezionale Accoppiamento Terra e Sistemi Umani", il documento descrive come la rapida crescita nell'uso delle risorse, cambiamento di destinazione d'uso, emissioni, e l'inquinamento ha reso l'umanità il motore dominante del cambiamento nella maggior parte dei sistemi naturali della Terra, e come questi cambiamenti, a sua volta, avere effetti di feedback critici sugli esseri umani con conseguenze costose e gravi, anche sulla salute e il benessere dell'uomo, crescita e sviluppo economico, e persino migrazioni umane e conflitti sociali. Però, il documento sostiene che queste interazioni bidirezionali ("accoppiamento bidirezionale") non sono incluse nei modelli attuali.

La rivista multidisciplinare della Oxford University Press Rassegna scientifica nazionale , che ha pubblicato il giornale, ha evidenziato il lavoro nel suo numero attuale, sottolineando che "il tasso di variazione delle concentrazioni atmosferiche di CO2, CH4, e N2O [i principali gas serra] sono aumentati di oltre 700, 1000, e 300 volte (rispettivamente) nel periodo successivo alla Rivoluzione Verde rispetto ai tassi preindustriali." Vedere la Figura 1 dall'articolo Highlights, riprodotto di seguito.

"Molti set di dati, Per esempio, i dati per la concentrazione totale di gas serra atmosferici, mostrano che la popolazione umana è stata un forte motore dell'impatto totale degli esseri umani sul nostro pianeta Terra. Ciò si vede in particolare dopo i due principali cambiamenti di regime in accelerazione:la rivoluzione industriale (~ 1750) e la rivoluzione verde (~ 1950)", ha affermato Safa Motesharrei, Scienziato di sistemi UMD e autore principale dell'articolo. "Per l'ultima volta, mostriamo che l'impatto totale è cresciuto in media del ~4 percento tra il 1950 e il 2010, con contributi quasi uguali dalla crescita della popolazione (~ 1,7%) e dalla crescita del PIL pro capite (~ 2,2%). Ciò corrisponde a un raddoppio dell'impatto totale ogni ~17 anni. Questo raddoppio dell'impatto è sorprendentemente rapido".

"Però, questi impatti umani possono essere veramente compresi solo nel contesto della disuguaglianza economica, " ha sottolineato il politologo e coautore Jorge Rivas dell'Institute for Global Environment and Society. "L'uso medio delle risorse pro capite nei paesi ricchi è da 5 a 10 volte superiore a quello dei paesi in via di sviluppo, e i paesi sviluppati sono responsabili di oltre tre quarti delle emissioni cumulative di gas serra dal 1850 al 2000".

Il geografo e coautore dell'Università del Maryland Klaus Hubacek ha aggiunto:"La disparità è ancora maggiore quando si include la disuguaglianza all'interno dei paesi. Ad esempio, circa il 50 percento della popolazione mondiale vive con meno di 3 dollari al giorno, 75% su meno di $ 8,50, e il 90 percento su meno di $ 23. Un effetto di questa disuguaglianza è che il 10% più ricco produce quasi le stesse emissioni totali di carbonio del 90% più basso messo insieme».

Lo studio spiega che l'aumento della disuguaglianza economica, consumo pro capite, e la popolazione totale stanno guidando questa rapida crescita dell'impatto umano, ma che i principali modelli scientifici di interazione Terra-Sistema Umano non accoppiano in modo bidirezionale (interattivo) i Modelli del Sistema Terra con i principali fattori di cambiamento del Sistema Umano come la demografia, disuguaglianza, crescita economica, e migrazione.

I ricercatori sostengono che i modelli attuali invece generalmente utilizzano indipendenti, proiezioni esterne di quei driver. "Questa mancanza di accoppiamento a due vie fa sì che i modelli attuali manchino i feedback critici nel sistema combinato Terra-Uomo, " ha affermato Eugenia Kalnay, membro e coautrice della National Academy of Engineering, un illustre professore universitario di scienze atmosferiche e oceaniche presso l'Università del Maryland.

"Sarebbe come cercare di prevedere El Niño con un sofisticato modello atmosferico, ma con le temperature della superficie del mare rilevate dall'esterno, proiezioni indipendenti di, Per esempio, le Nazioni Unite, " ha detto Kalnay. " Senza includere i feedback reali, le previsioni per i sistemi accoppiati non possono funzionare; il modello si allontanerà dalla realtà molto rapidamente."

"Ignorare questo accoppiamento bidirezionale della Terra e dei Sistemi Umani può portare a perdere qualcosa di importante, anche decisivo, per il destino del nostro pianeta e della nostra specie, " ha detto il coautore Mark Cane, G. Unger Vetlesen Professore di Scienze della Terra e del Clima presso l'Osservatorio della Terra di Lamont-Doherty della Columbia University, che ha recentemente vinto il Premio Vetlesen per aver creato il primo modello accoppiato oceano-atmosfera con feedback che hanno predetto con successo El Niño.

Co-autore Matthias Ruth, Direttore e Professore presso la Scuola di Politiche Pubbliche e Affari Urbani, Università del nordest, ha dichiarato:"Il risultato della mancata modellazione dinamica di questi feedback critici del sistema umano-terra sarebbe che le sfide ambientali che l'umanità deve affrontare potrebbero essere significativamente sottovalutate. Inoltre, non c'è un ruolo esplicito dato alle politiche e agli investimenti per modellare attivamente il corso in cui si svolgono le dinamiche. Piuttosto, come i modelli sono progettati ora, ogni intervento, quasi per definizione, viene dall'esterno ed è percepito come un costo. Tale modellazione, e la mentalità che ne consegue, non lascia spazio alla creatività nel risolvere alcune delle sfide più urgenti."

"Il documento evidenzia correttamente che altri fattori di stress umani, non solo quelli climatici, sono molto importanti per la sostenibilità a lungo termine, compresa la necessità di ridurre le disuguaglianze'', ha detto Carlos Nobre (non un coautore), uno dei principali scienziati del Sistema Terra al mondo, che ha recentemente vinto il prestigioso Volvo Environment Prize in Sustainability per il suo ruolo nella comprensione e nella protezione dell'Amazzonia. "L'uguaglianza sociale ed economica consente alle società di impegnarsi in percorsi sostenibili, che include, a proposito, non solo l'uso sostenibile delle risorse naturali, ma anche il rallentamento della crescita demografica, ridurre attivamente l'impronta umana sull'ambiente".

Michael Mann, Distinguished Professor e Direttore del Earth System Science Center presso la Penn State University, che non era un coautore del documento, ha commentato:"Non possiamo separare le questioni della crescita della popolazione, consumo di risorse, la combustione di combustibili fossili, e rischio climatico. Fanno parte di un sistema dinamico accoppiato, e, come dimostrano gli autori, questo ha gravi conseguenze potenziali per il collasso della società. Le implicazioni non potrebbero essere più profonde".