Sous le réchauffement climatique, les éléments de basculement dans le système terrestre peuvent se déstabiliser mutuellement et éventuellement conduire à des effets de dominos climatiques. Les calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique occidental sont des points de départ potentiels pour des cascades de basculement, révèle une nouvelle analyse de réseau. La circulation de renversement de l'Atlantique agirait alors comme un émetteur, et éventuellement des éléments comme la forêt amazonienne seraient touchés. Les conséquences pour l'homme iraient de l'élévation du niveau de la mer à la dégradation de la biosphère.

Les interactions dans le réseau peuvent abaisser les seuils de température critiques au-delà desquels les éléments basculants individuels commencent à se déstabiliser à long terme, selon l'étude, le risque augmente déjà significativement pour un réchauffement de 1,5°C à 2°C, donc dans la fourchette de température de l'Accord de Paris.

"Nous fournissons une analyse de risque, pas une prédiction, pourtant, nos conclusions suscitent toujours des inquiétudes, " dit Ricarda Winkelmann, Responsable du FutureLab sur la résilience de la Terre dans l'anthropocène au Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK). "Nous constatons que l'interaction de ces quatre éléments de basculement peut les rendre globalement plus vulnérables en raison d'une déstabilisation mutuelle à long terme. Les rétroactions entre eux ont tendance à abaisser les seuils de température critiques de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental, la circulation de renversement de l'Atlantique, et la forêt amazonienne. En revanche, le seuil de température pour un basculement de la calotte glaciaire du Groenland peut en effet être relevé en cas de ralentissement important du transport de chaleur du courant nord-atlantique. En tout, cela pourrait signifier que nous avons moins de temps pour réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en évitant les processus de basculement."

Un tiers des simulations montre déjà des effets domino avec un réchauffement climatique allant jusqu'à 2°C

Environ un tiers des simulations de l'étude montrent des effets domino déjà à des niveaux de réchauffement climatique allant jusqu'à 2°C, où le basculement d'un élément déclenche d'autres processus de basculement. "Nous changeons les chances, et pas en notre faveur - le risque augmente clairement à mesure que nous réchauffons notre planète, " dit Jonathan Donges, également responsable du FutureLab de PIK sur la résilience de la Terre dans l'anthropocène. « Elle augmente sensiblement entre 1 et 3°C. Si les émissions de gaz à effet de serre et le changement climatique qui en résulte ne peuvent être stoppés, le niveau supérieur de cette fourchette de réchauffement serait très probablement franchi d'ici la fin de ce siècle. Avec des températures encore plus élevées, plus de cascades de basculement sont à prévoir, avec des effets dévastateurs à long terme."

Les éléments de basculement sont des parties du système terrestre qui, une fois dans un état critique, peuvent subir des changements importants et éventuellement irréversibles en réponse à des perturbations. Ils peuvent sembler stables jusqu'à ce qu'un seuil critique en forçage soit dépassé. Une fois déclenché, le processus de basculement réel peut prendre beaucoup de temps à se dérouler. Les calottes glaciaires polaires, par exemple, mettraient des milliers d'années à fondre et à libérer la plupart de leurs masses de glace dans les océans, mais avec des effets substantiels :élévation du niveau de la mer de plusieurs mètres, menaçant les villes côtières comme New York, Hambourg, Bombay ou Shanghai. Bien que cela soit bien connu, la dynamique des éléments de basculement en interaction ne l'était pas.

« Voici juste un exemple des nombreuses interactions complexes entre les éléments de basculement climatique :s'il y a une fonte substantielle de la calotte glaciaire du Groenland libérant de l'eau douce dans l'océan, cela peut ralentir la circulation de renversement de l'Atlantique qui est entraînée par les différences de température et de salinité et transporte de grandes quantités de chaleur des tropiques vers les latitudes moyennes et les régions polaires, " explique Nico Wunderling, premier auteur de l'étude. « Cela peut à son tour entraîner un réchauffement net de l'océan Austral, et pourrait donc, à long terme, déstabiliser certaines parties de la calotte glaciaire antarctique. Cela contribue à l'élévation du niveau de la mer, et la montée des eaux aux confins des calottes glaciaires des deux hémisphères peut contribuer à les déstabiliser davantage mutuellement. »

"Ce serait un pari audacieux d'espérer que les incertitudes se déroulent dans le bon sens"

Étant donné que les modèles du système terrestre sont actuellement trop lourds en calcul pour simuler l'impact des interactions des éléments de basculement sur la stabilité globale du système climatique, les scientifiques utilisent une nouvelle approche de réseau. "Notre modèle conceptuel est suffisamment léger pour nous permettre d'exécuter plus de trois millions de simulations tout en faisant varier les seuils de température critiques, les forces d'interaction et la structure du réseau, " explique Jürgen Kurths, Chef du département de recherche en science de la complexité du PIK. "En faisant cela, nous avons pu prendre en compte les incertitudes considérables liées à ces caractéristiques des interactions de basculement."

"Notre analyse est conservatrice dans le sens où plusieurs interactions et éléments de basculement ne sont pas encore considérés, " conclut Ricarda Winkelmann. " Ce serait donc un pari audacieux d'espérer que les incertitudes se déroulent dans le bon sens, vu ce qui est en jeu. Dans une optique de précaution, réduire rapidement les émissions de gaz à effet de serre est indispensable pour limiter les risques de franchissement de points de basculement du système climatique, et potentiellement à l'origine d'effets domino."