De toutes les créatures sur Terre, les humains manipulent le plus leur environnement. Mais, jusqu'où pouvons-nous le pousser avant que quelque chose de radical ne se produise ?

Les scientifiques appellent à une meilleure compréhension des événements climatiques extrêmes passés afin d'anticiper les changements futurs.

Entrez le géoarchéologue et anthropologue C. Michael Barton à l'Arizona State University. Chercheur de l'École de l'évolution humaine et du changement social, avec le professeur de la Fondation Sander van der Leeuw et une équipe internationale et interdisciplinaire, ont publié leur analyse cette semaine dans le journal Géosciences de la nature . L'article décrit les changements climatiques abrupts passés, ce qui a conduit aux « points de non-retour » pour ces événements, et ce qui a suivi.

"Nous avons mis beaucoup de produits chimiques dans l'atmosphère et modifié la chaleur de l'atmosphère depuis longtemps, et vraiment intensivement depuis 150 ans, " dit Barton. " Et, les choses avancent encore. Les températures augmentent lentement dans le monde, mais nous n'avons pas vu un énorme, changement dramatique. Cependant, les systèmes complexes sont potentiellement vulnérables si vous poussez trop fort."

Barton étudie les nombreux systèmes de la Terre, en particulier le cycle de l'eau et les paysages, et comment les humains modifient ces systèmes.

"Les gens ont tendance à regarder jusqu'où vous pouvez pousser les choses avant que tout change soudainement, " Barton a déclaré. "Et c'est ce qui est considéré comme le point de basculement."

Les systèmes sont partout

Pour un spécialiste des systèmes complexes comme Barton, presque tout peut être considéré comme des systèmes ou des cycles. Un arbre grandit et meurt, et la décomposition renvoie les nutriments au sol. L'eau parcourt la Terre sous différentes formes comme la pluie, ruissellement et évaporation.

Certains des principaux systèmes de la Terre comprennent l'hydrosphère (eau), l'atmosphère (air) et la cryosphère (glace). Tous ces systèmes sont connectés. Cette recherche sur les points de basculement se penche sur l'histoire de ces systèmes pour quantifier les petits changements qui peuvent conduire à un brusque, changement massif, tout en mesurant également comment un changement brusque peut déclencher des changements brusques dans d'autres systèmes.

L'article explore les recherches antérieures avec des carottes de sédiments dans le golfe d'Alaska, des enregistrements de poussière en Afrique du Nord et des carottes de glace du Groenland. Toutes ces données préhistoriques donnent aux modélisateurs et aux scientifiques du système Terre une meilleure idée de ce à quoi ressemblait réellement la Terre il y a des centaines de milliers d'années.

Les scientifiques ont également étudié de manière approfondie les océans de la Terre. Cela inclut les niveaux actuels de sel et d'oxygène, changements dans les modes de circulation, et les afflux d'eau douce provenant de la fonte des calottes glaciaires. Les conditions océaniques actuelles peuvent être comparées aux données historiques recueillies à partir de la composition du fond océanique, faire des déductions sur les courants océaniques passés.

Des changements majeurs ont eu lieu avant

Les auteurs notent des cas passés d'événements climatiques extrêmes survenus si rapidement que les humains ont eu des difficultés à s'adapter, ou n'ont pas su s'adapter, au nouvel environnement.

Par exemple, environ 1, il y a 500 ans, un refroidissement brutal s'est produit en Europe, entraînant des modifications de la végétation. Les auteurs notent que le refroidissement peut avoir été causé par un phénomène naturel :les éruptions volcaniques. Les changements de végétation et d'agriculture étaient si extrêmes que les gens ont connu la famine et la réorganisation de la société. Ce moment est en corrélation avec la transformation de l'Empire romain d'Orient.

Les auteurs notent comment les événements climatiques d'il y a des siècles ont déclenché des changements drastiques ou même l'effondrement des civilisations anciennes en raison de vulnérabilités sociétales imprévues.

Un exemple est l'ancienne ville d'Angkor, qui était situé dans l'Asie du Sud-Est actuelle. Les habitants d'Angkor ont modifié le cycle naturel de l'eau en détournant l'eau pour faire pousser des cultures. Au fur et à mesure que la ville grandissait, le système d'approvisionnement en eau de cette région est devenu si tendu qu'il a dépassé un point de basculement. Le système ne pouvait pas gérer des sécheresses et des inondations plus intenses, et la ville d'Angkor s'effondre.

De nombreuses inconnues demeurent

Les habitants de l'Arizona savent que les dernières années ont été plus sèches et plus chaudes que d'habitude. Barton a déclaré qu'il n'était pas encore clair si nous avions dépassé un point de basculement dans la région du sud-ouest.

Il est normal de voir de légères fluctuations des précipitations et des températures d'une année à l'autre. Mais des études récentes sur le climat ancien amènent Barton à se demander si les conditions météorologiques plus sèches sont devenues la nouvelle norme pour notre vie.

Barton a également noté que les chercheurs ne savent toujours pas pourquoi certains systèmes météorologiques changent. Par exemple, les pluies de mousson passées se sont déplacées sans avertissement et pour des raisons inconnues. Cela peut être catastrophique pour les populations humaines, car ceux qui dépendent de la mousson connaissent une sécheresse intense, tandis que d'autres n'ont pas l'infrastructure pour gérer l'afflux d'eau.

Il existe encore des lacunes dans ce domaine de recherche. Plus de données brutes doivent être collectées et quantifiées, et certaines données existantes manquent de la précision et de la qualité nécessaires pour créer des modèles de test et simuler de futurs changements brusques.

Les chercheurs appellent également à davantage d'analyses sur les interactions entre les systèmes environnementaux et les sociétés humaines pendant les périodes de changement climatique.

Dernièrement, les améliorations apportées aux modèles du système terrestre aideront les scientifiques à être en mesure de simuler d'éventuels changements brusques que les humains pourraient voir dans un proche avenir. Les modèles actuels sont très bons pour simuler un changement climatique plus progressif, mais ne sont pas encore capables de simuler des changements brusques passés bien documentés.

Les auteurs espèrent que cet article sensibilise au domaine, et que plus de gens comprendront comment l'analyse du passé à long terme pourrait nous aider dans un avenir proche.

Par exemple, l'une des composantes de la recherche sur les points de basculement consiste à identifier les signaux d'alerte précoce. Ce sont des fluctuations plus petites dans un système avant un changement brusque. Les auteurs disent que ces signaux d'avertissement existent, mais quand le monde entier est au centre, il peut être difficile de déterminer comment de petits changements dans un système peuvent avertir d'un changement brusque dans un autre.

Il existe des preuves de signaux d'avertissement passés. Par exemple, il y a eu des changements anormaux dans les climats de la région de l'océan Pacifique Nord et autour du Groenland avant la fonte majeure de la dernière période glaciaire de la Terre.

"Tous les composants peuvent vraiment changer, très rapide, " dit Barton. " Tout le système peut tomber dans un état différent… Comment savons-nous que nous nous approchons trop près ? "

Les auteurs laissent au lecteur cette dernière réflexion :« En tant qu'humains, nous essayons d'anticiper l'avenir. Nous savons maintenant bien que les systèmes complexes, y compris les systèmes sociaux et écologiques couplés qui dominent désormais notre planète, peut subir des changements brusques…. Si nous ne pouvons pas modéliser un changement brutal dans le passé, nous ne pouvons pas espérer les prédire à l'avenir."

L'article « Changements brusques passés, points de basculement et impacts en cascade dans le système terrestre" publié le 29 juillet et est co-écrit par plus de 30 chercheurs du monde entier, dont Barton et van der Leeuw.