Di tutte le creature sulla Terra, gli esseri umani manipolano maggiormente i loro ambienti. Ma, fino a che punto possiamo spingerci prima che accada qualcosa di drastico?

Gli scienziati chiedono una migliore comprensione degli eventi passati del cambiamento climatico estremo nel tentativo di anticipare i cambiamenti futuri.

Entra il geoarcheologo e antropologo C. Michael Barton dell'Arizona State University. Ricercatore della Scuola di Evoluzione Umana e Cambiamento Sociale, insieme al Professore della Fondazione Sander van der Leeuw e un team internazionale e interdisciplinare, hanno pubblicato la loro analisi questa settimana sulla rivista Geoscienze naturali . Il documento descrive i cambiamenti climatici improvvisi del passato, cosa ha portato ai "punti di non ritorno" per quegli eventi, e quello che seguì.

"Abbiamo immesso molte sostanze chimiche nell'atmosfera e cambiato il calore dell'atmosfera per molto tempo, e davvero intensamente per 150 anni, " ha detto Barton. "E, le cose stanno ancora andando avanti. Le temperature stanno salendo lentamente a livello globale, ma non abbiamo visto un enorme, cambiamento drammatico. Però, i sistemi complessi sono potenzialmente vulnerabili se spingi troppo".

Barton studia i molti sistemi della Terra, in particolare il ciclo dell'acqua e i paesaggi, e come gli umani alterano questi sistemi.

"Le persone tendono a guardare fino a che punto puoi spingere le cose prima che improvvisamente tutto cambi, " Barton ha detto. "E questo è ciò che è considerato il punto di svolta".

I sistemi sono ovunque

Per uno specialista di sistemi complessi come Barton, quasi tutto può essere visto come sistemi o cicli. Un albero cresce e muore, e il decadimento restituisce nutrienti al suolo. L'acqua attraversa la Terra in diverse forme come la pioggia, deflusso ed evaporazione.

Alcuni dei principali sistemi della Terra includono l'idrosfera (acqua), l'atmosfera (aria) e la criosfera (ghiaccio). Tutti questi sistemi sono collegati. Questa ricerca sui punti critici esamina la storia di questi sistemi per quantificare i piccoli cambiamenti che possono portare a un brusco, cambiamento massiccio, misurando anche come un cambiamento improvviso può innescare cambiamenti improvvisi in altri sistemi.

Il documento esplora ricerche precedenti con carote di sedimenti nel Golfo dell'Alaska, record di polvere in Nord Africa e carote di ghiaccio dalla Groenlandia. Tutti questi dati preistorici offrono ai modellisti e agli scienziati del sistema terrestre un'idea migliore di come fosse realmente la Terra centinaia di migliaia di anni fa.

Gli scienziati hanno anche studiato a fondo gli oceani della Terra. Ciò include gli attuali livelli di sale e ossigeno, cambiamenti nei modelli di circolazione, e afflussi di acqua dolce dallo scioglimento delle calotte glaciali. Le condizioni oceaniche attuali possono essere confrontate con i dati storici raccolti dalla composizione del fondo oceanico, fare inferenze sulle correnti oceaniche del passato.

Grandi cambiamenti sono già avvenuti prima

Gli autori notano casi passati di eventi climatici estremi che si sono verificati così rapidamente che gli umani hanno avuto difficoltà ad adattarsi, o non sono stati in grado di adattarsi, al nuovo ambiente.

Per esempio, circa 1, 500 anni fa, si è verificato un brusco raffreddamento in Europa, portando a cambiamenti nella vegetazione. Gli autori notano che il raffreddamento potrebbe essere stato causato da un fenomeno naturale:le eruzioni vulcaniche. I cambiamenti della vegetazione e dell'agricoltura furono così estremi che le persone sperimentarono la carestia e la riorganizzazione della società. Questa tempistica è correlata alla trasformazione dell'Impero Romano d'Oriente.

Gli autori notano come gli eventi climatici secoli fa abbiano innescato cambiamenti drastici o addirittura il collasso nelle antiche civiltà a causa di vulnerabilità impreviste della società.

Un esempio è l'antica città di Angkor, che si trovava nell'attuale sud-est asiatico. Le persone che vivono ad Angkor hanno alterato il ciclo naturale dell'acqua deviando l'acqua per coltivare i raccolti. Man mano che la città cresceva, il sistema idrico in quella regione divenne così teso da superare un punto critico. Il sistema non potrebbe gestire siccità e inondazioni più intense, e la città di Angkor crollò.

Rimangono molte incognite

Gli abitanti dell'Arizona sanno che gli ultimi anni sono stati più secchi e più caldi del solito. Barton ha detto che non è ancora chiaro se abbiamo superato un punto di svolta nella regione del sud-ovest.

È normale vedere lievi fluttuazioni delle precipitazioni e della temperatura di anno in anno. Ma recenti studi sul clima antico portano Barton a chiedersi se i modelli meteorologici più secchi siano diventati la nuova normalità per le nostre vite.

Barton ha anche notato che i ricercatori non sanno ancora perché alcuni sistemi meteorologici cambiano. Per esempio, le piogge monsoniche del passato si sono spostate senza preavviso e per ragioni sconosciute. Questo può essere catastrofico per le popolazioni umane, come coloro che dipendono dal monsone sperimentano un'intensa siccità, mentre altri non hanno l'infrastruttura per gestire l'afflusso di acqua.

Ci sono ancora lacune in questo campo di ricerca. È necessario raccogliere e quantificare più dati grezzi, e alcuni dati esistenti mancano della precisione e della qualità necessarie per creare modelli di test e simulare futuri cambiamenti improvvisi.

I ricercatori chiedono anche maggiori analisi sulle interazioni tra i sistemi ambientali e le società umane durante i periodi di cambiamento climatico.

Infine, miglioramenti nei modelli del sistema Terra aiuteranno gli scienziati a simulare possibili cambiamenti improvvisi che gli esseri umani potrebbero vedere nel prossimo futuro. I modelli attuali sono molto bravi a simulare un cambiamento climatico più graduale, ma non sono ancora in grado di simulare cambiamenti improvvisi passati ben documentati.

Gli autori sperano che questo articolo aumenti la consapevolezza del campo, e che più persone capiranno come l'analisi del passato a lungo termine potrebbe aiutarci nel prossimo futuro.

Per esempio, una componente della ricerca sui punti critici è l'identificazione dei segnali di allerta precoce. Queste sono piccole fluttuazioni in un sistema prima di un cambiamento improvviso. Gli autori dicono che questi segnali di avvertimento esistono, ma quando il mondo intero è al centro, può essere difficile tracciare come piccoli cambiamenti in un sistema possono avvertire di un brusco cambiamento in un altro.

Ci sono prove di segnali di allarme passati. Per esempio, ci sono stati cambiamenti anomali nei climi della regione dell'Oceano Pacifico settentrionale e intorno alla Groenlandia prima del grande scioglimento dell'ultima era glaciale della Terra.

"Tutti i componenti possono davvero cambiare, davvero veloce, " disse Barton. "L'intero sistema può cadere in uno stato diverso... Come facciamo a sapere quando ci stiamo avvicinando troppo?"

Gli autori lasciano al lettore questo pensiero finale:"Come esseri umani, cerchiamo di anticipare il futuro. Siamo ormai ben consapevoli che i sistemi complessi, compresi i sistemi sociali ed ecologici accoppiati che ora dominano il nostro pianeta, può subire brusche variazioni.... Se non siamo in grado di modellare un cambiamento improvviso nel passato, non possiamo sperare di prevederli in futuro".

Il documento "Passati cambiamenti improvvisi, punti di non ritorno e impatti a cascata nel sistema Terra" pubblicato il 29 luglio ed è co-autore di oltre 30 ricercatori di tutto il mondo, compresi Barton e van der Leeuw.