В новом научном документе, подготовленном международной группой выдающихся ученых под руководством Университета Мэриленда, в которую входят пять членов национальных академий, утверждается, что в современных климатических моделях, которые используются для информирования об окружающей среде, отсутствует важная двусторонняя обратная связь., климат и экономическая политика. Наиболее важными переменными, моделируемыми неадекватно, являются неравенство, потребление и население.
В этом исследовании авторы представляют обширные доказательства необходимости новой парадигмы моделирования, которая включает в себя обратную связь, которую Земная система оказывает на людей, и предлагают основу для будущего моделирования, которая послужит более реалистичным руководством. для разработки политики и устойчивого развития.
Двенадцать из 20 соавторов междисциплинарной группы представляют Университет Мэриленда, а также несколько других университетов (Северо-восточный университет, Колумбийский университет, Университет Джорджа Мейсона, Университет Джона Хопкинса и Университет Брауна) и другие учреждения (Joint Global Change Исследовательский институт, Университетская корпорация атмосферных исследований, Институт глобальной окружающей среды и общества, японский исследовательский институт RIKEN и Центр космических полетов имени Годдарда НАСА) также были представлены.
Исследование объясняет, что Земная система (т.например, атмосфера, океан, земля и биосфера) обеспечивает Человеческую Систему (например, людей и их производство, распределение и потребление) не только источниками ее ресурсов (например, вода, энергия, биомасса и материалы), но и поглотители (например, атмосфера, океаны, реки, озера и земли), которые поглощают и перерабатывают продукты (например, выбросы, загрязнение и другие отходы).
Названный «Моделирование устойчивости: население, неравенство, потребление и двунаправленная связь Земли и человеческих систем», документ описывает, как быстрый рост использования ресурсов, изменения в землепользовании, выбросы и загрязнение сделали человечество доминирующей движущей силой изменений в большинстве природных систем Земли, и как эти изменения, в свою очередь, имеют критическое обратное воздействие на людей с дорогостоящими и серьезными последствиями, в том числе для здоровья и благополучия людей, экономического роста и развития и даже человеческого миграция и социальные конфликты. Однако в документе утверждается, что эти двусторонние взаимодействия («двунаправленная связь») не включены в текущие модели.
Многодисциплинарный журнал National Science Review издательства Oxford University Press, в котором была опубликована статья, в своем текущем выпуске особо отметил эту работу, указав, что «скорость изменения атмосферных концентраций CO2, CH4 и N2O [основные парниковые газы] увеличились более чем в 700, 1000 и 300 раз (соответственно) в период после «зеленой революции» по сравнению с доиндустриальными показателями».
Многие наборы данных, например, данные об общей концентрации парниковых газов в атмосфере, показывают, что человеческое население было сильным фактором общего воздействия людей на нашу планету Земля. Это особенно заметно после двух основные ускоряющиеся смены режимов: промышленная революция (~ 1750 г.) и зеленая революция (~ 1950 г.)», - сказал Сафа Мотешаррей, системный ученый UMD и ведущий автор статьи. «В самое последнее время мы показываем, что общее влияние выросло в среднем на ~ 4 процента в период с 1950 по 2010 год, с почти равным вкладом роста населения (~ 1,0 процента).7 процентов) и рост ВВП на душу населения (~2,2 процента). Это соответствует удвоению общего воздействия каждые ~17 лет. Это удвоение воздействия происходит поразительно быстро».
«Однако эти антропогенные последствия можно по-настоящему понять только в контексте экономического неравенства», - отметил политолог и соавтор Хорхе Ривас из Института глобальной окружающей среды и общества. «Среднее потребление ресурсов на душу населения в богатых странах в 5-10 раз выше, чем в развивающихся странах, а на развитые страны приходится более трех четвертей совокупных выбросов парниковых газов с 1850 по 2000 год».
Географ и соавтор из Университета Мэриленда Клаус Хубачек добавил: «Несоответствие становится еще больше, если учитывать неравенство внутри стран. Например, около 50 процентов людей в мире живут менее чем на 3 доллара в день, 75 процентов на сумму менее 8,50 долл. США и 90 процентов на сумму менее 23 долл. Одним из следствий этого неравенства является то, что верхние 10 процентов производят почти столько же общих выбросов углерода, сколько нижние 90 процентов вместе взятые."
Исследование объясняет, что рост экономического неравенства, потребления на душу населения и общей численности населения являются движущей силой этого быстрого роста антропогенного воздействия, но что основные научные модели взаимодействия системы Земля-Человек не связаны двунаправленно (интерактивно) Модели Земной системы с основными движущими силами человеческой системы, такими как демография, неравенство, экономический рост и миграция.
Исследователи утверждают, что современные модели вместо этого обычно используют независимые внешние проекции этих драйверов. «Это отсутствие двусторонней связи приводит к тому, что современные модели, вероятно, пропускают критические обратные связи в объединенной системе Земля-Человек», - сказала член и соавтор Национальной инженерной академии Юджиния Калнай, заслуженный профессор университета атмосферных и океанических наук. Мэриленда.
«Это было бы похоже на попытку предсказать Эль-Ниньо с помощью сложной атмосферной модели, но с температурой поверхности моря, полученной из внешних независимых прогнозов, например, Организации Объединенных Наций», - сказал Калнай.«Без учета реальных обратных связей предсказания для связанных систем не могут работать; модель очень быстро уйдет от реальности».
«Игнорирование этой двунаправленной связи Земли и Человеческих систем может привести к упущению чего-то важного, даже решающего, для судьбы нашей планеты и нашего вида», - сказал соавтор Марк Кейн, профессор Г. Унгер Ветлесен. Науки о Земле и климате в Земной обсерватории Ламонта-Доэрти при Колумбийском университете, который недавно получил премию Ветлесена за создание первой совместной модели океан-атмосфера с обратными связями, которая успешно предсказала Эль-Ниньо.
Соавтор Маттиас Рут, директор и профессор Школы государственной политики и городских дел Северо-восточного университета, сказал: «Результатом динамического моделирования этих критических обратных связей между системой «Человек-Земля» может стать то, что окружающая среда бросает вызов человечеству. стороны могут быть значительно недооценены. Более того, нет явной роли, отведенной политике и инвестициям, чтобы активно формировать курс, в котором разворачивается динамика. Скорее, как сейчас строятся модели, любое вмешательство - почти по определению - исходит извне и воспринимается как издержки. Такое моделирование и сопутствующее ему мышление не оставляют места для творчества при решении некоторых из самых насущных задач».
«В документе правильно подчеркивается, что другие факторы человеческого стресса, а не только климатические, очень важны для долгосрочной устойчивости, включая необходимость сокращения неравенства», - сказал Карлос Нобре (не соавтор). один из ведущих мировых ученых, занимающихся изучением земной системы, который недавно получил престижную премию Volvo Environment Prize в области устойчивого развития за свою роль в изучении и защите Амазонки. только устойчивое использование природных ресурсов, но и замедление роста населения, чтобы активно уменьшить воздействие человека на окружающую среду».
Майкл Манн, заслуженный профессор и директор Центра наук о системе Земля в Университете штата Пенсильвания, который не был соавтором статьи, прокомментировал: «Мы не можем разделить вопросы роста населения, потребления ресурсов, сжигание ископаемого топлива и климатический риск. Они являются частью связанной динамической системы, и, как показывают авторы, это может иметь ужасные последствия для общественного коллапса. Последствия не могут быть более глубокими."