Co spowodowało skoki? Jak Broecker domyślił się pod koniec lat 80. i (po 30-kilku latach debat) wielu naukowców jest obecnie zgodnych: nagłe, dramatyczne zmiany w atlantyckiej południkowej cyrkulacji wywrotnej.
Fakt, że klimat może się gwałtownie zmienić, miał ogromne konsekwencje. W miarę jak do atmosfery uwalniano coraz więcej węgla, Broecker i inni naukowcy byli coraz bardziej zaniepokojeni, czy nie powoduje on degradacji planety jedynie w stały, monotonny sposób, w rodzaju „upał idzie w górę”. Martwili się, że ludzie popychają klimat do dużego skoku. „Nasz system klimatyczny udowodnił, że może robić bardzo dziwne rzeczy” – napisał w 1997 r. „Wkraczamy na niebezpieczne terytorium i prowokujemy prostacką bestię”. Pozostało bardzo ważne pytanie: czy można przewidzieć skok?
W latach 90. Ditlevsen uważał, że zwykłe zmiany klimatyczne są nudne, ale to… to było ekscytujące. Zaczął analizować zapis rdzenia lodowego w poszukiwaniu znaków ostrzegawczych zbliżającego się skoku. Szukał wzorców poprzedzających te 25 kataklizmów – sygnatur w zawartości, powiedzmy, tlenu-18 lub wapnia. Wszystko, co w niezawodny sposób poprzedzało nagłą zmianę. Ale wskazówki, jeśli w ogóle istniały, łatwo było przeoczyć. Znalezienie ich było ostatecznie problemem statystycznym – co jest prawdziwym sygnałem, a co zwykłym szumem. Czasami Ditlevsen zatrudniał swojego tatę, profesora matematyki i inżynierii na innym duńskim uniwersytecie. (W 2009 roku para ojciec-syn jest współautorem artykułu na temat szybkich zmian klimatycznych). Przez te wszystkie lata Ditlevsen nigdy nie znalazł żadnego znaku wczesnego ostrzegania w danych z rdzeni lodowych.
Jednak w innych częściach planety naukowcy gromadzili dowody na to, że określone części systemu klimatycznego zbliżały się do niebezpiecznych progów i własnych poważnych przemian: topnienie pokryw lodowych Grenlandii (wzrost poziomu morza o 7 metrów) i pokryw lodowych Antarktyki (kolejny 60 metrów), śmierć lasów deszczowych Amazonii (nieobliczalna utrata różnorodności biologicznej), katastrofalne zakłócenia monsunów (susze dotykające miliardy ludzi).
Międzynarodowy Panel ds. Zmian Klimatu, około 200 wielkich arbitrów kanonu klimatycznego, poświęcał temu rodzajowi ryzyka kolejne strony w swoich raportach. Naukowcy skupili się wokół języka, chcąc uzyskać to, co zobaczyli. Nazwali te progi „punktami krytycznymi”.
Punkty krytyczne to absolutnie wszędzie. Wlej wodę do ognia, a płomienie osłabną, ale odzyskają siły. Wlej wystarczającą ilość wody, a przekroczysz próg i zgasisz ją. Przechyl krzesło, a zacznie się chwiać, zanim ponownie usiądzie na czterech nóżkach. Naciśnij mocniej, a się przewróci. Narodziny to punkt zwrotny. Podobnie jest ze śmiercią.
Kiedy dopchniesz system do punktu krytycznego, usuniesz wszystkie hamulce. Brak wyjścia. Jako jeden 500-stronicowy raport niedawno ujął, że punkty krytyczne klimatyczne „stanowią jedne z najpoważniejszych zagrożeń, przed którymi stoi ludzkość”. W raporcie czytamy dalej, że przekroczenie jednego z nich „poważnie uszkodzi systemy podtrzymywania życia naszej planety i zagrozi stabilności naszych społeczeństw”.
W 2019 r. Unia Europejska uruchomiła projekt dotyczący punktów krytycznych dla klimatu. Zaangażowało się w to pięćdziesięciu naukowców z 15 krajów. Jeden wielki cel: ocena ryzyka w najbliższej przyszłości, powiedzmy, zamknięcia AMOC lub przekształcenia Amazonii w sawannę. Ditlevsen został liderem projektu. Jego partnerem był Niklas Boers, fizyk klimatyczny na Uniwersytecie Technicznym w Monachium w Niemczech.
Jeszcze w czasach doktoratu Boers studiował matematykę, zanim ją porzucił. „Nie chcę powiedzieć, że to było bez znaczenia, ale nie byłem zainteresowany” – mówi. Jednak klimat miał prawdziwą stawkę. „Cały system klimatyczny jest tak złożony, że to właśnie w nim piękno matematyki, teorii prawdopodobieństwa, systemów dynamicznych i teorii złożoności może naprawdę się ujawnić”. Badał wczesne sygnały ostrzegawcze w różnych zbiorach danych i zdecydował się zagłębić w AMOC.
Chociaż masz naturalną prędkość chodzenia, AMOC ma preferowane natężenie przepływu. Mierzy się ją w Sverdrups, nazwanej na cześć norweskiego oceanografa Haralda Sverdrupa, który w pierwszej połowie XX wieku zmodernizował badania oceanów za pomocą obszernego podręcznika i programu nauczania. Szybkość różni się w zależności od lokalizacji, ale obecnie na 26 stopniach szerokości geograficznej północnej przepływ wynosi 17 Sverdrups, czyli 17 milionów metrów sześciennych na sekundę. Sverdrups może wahać się w górę lub w dół, ale z biegiem czasu przepływ powraca do preferowanej wartości. Kiedy jednak system zbliża się do punktu krytycznego, postać zmian wahań. W przypadku AMOC możesz zauważyć, że natężenie przepływu ma coraz większe trudności z odzyskaniem równowagi. Kurs może coraz bardziej oddalać się od wygodnej wartości bazowej. Powrót systemu do normalnego stanu może zająć więcej czasu. Te cechy – większe meandry, wolniejszy powrót do bazy – są obsesją matematyków w punkcie krytycznym. Jeśli miałbyś nakreślić dane dla systemu, który wkrótce się przewróci, zobaczysz, że punkty danych najpierw podążają ładną, przewidywalną ścieżką; potem ścieżka staje się niepewna, a potem zaczyna się szerokimi, krętymi zakrętami. System staje się mniej stabilny, a jego przywrócenie zajmuje więcej czasu. Można niemal tego żałować. Można wyczuć rodzaj choroby.
