En termes de transfons climàtic s’anomena “elements d’inflexió” a alguns components del sistema terrestre d’abast superior a països o fins i tot regions extenses del planeta que tenen unes característiques de comportament especials. Alguns d’aquest elements són les masses de gel, les corrents de circulació de les masses d’aigua oceàniques y les masses d’aire que hi ha just a sobre, o els ecosistemes terrestres. El seu comportament normal es troba entre valors llindars de diferents paràmetres climàtics. Quan s’apropen a aquests valors llindars, una mínima pertorbació externa, pot dur aquests components del sistema terrestre a canviar cap a un estat qualitativament diferent. Fent una comparació amb el cos humà, els elements d’inflexió es podrien descriure com a òrgans que s’alteren dràsticament o aturen el seu funcionament normal si certs requeriments, com podria ser per exemple la necessitat d’oxigen, no es satisfan adequadament.

La particularitat del comportament d’aquests elements d’inflexió rau en que, un cop els llindars son sobrepassats, tot i que la pertorbació externa que ha provocat el canvi desaparegui i per tant es torni als valors llindars normals, l’alteració pot no aturar-se y continuar afectant el sistema. Es tracta en general de processos que es retro-alimenten, de forma que a mesura que es va produint el canvi, s’incrementa el seu efecte. No sobrepassar els llindars, és per tant molt important per a evitar que es desencadenin processos que poden ser irreversibles i d’efecte exponencial que agreujarien en gran mesura el canvi climàtic.

A continuació s’enumeren alguns d’aquests elements d’inflexió:

Imatge: Mapa dels elements d’inflexió més importants del Sistema Terrestre superposats a la classificació climàtica de Köppen. Hi ha tres grups d’elements d’inflexió: masses en desglaç, canvi en les circulacions oceàniques i atmosfèriques i ecosistemes a gran escala amenaçats. Les qüestions indiquen els sistemes l’estat dels quals, com a elements d’inflexió, és incert. Font: https://www.pik-potsdam.de/services/infodesk/tipping-elements/kippelemente

Masses de Gel

Quan es desfà el gel, que és d’un color clar, queden exposades capes més fosques de roques, glaciars o del mar. Aquestes superfícies fosques absorbeixen més radiació del sol, i això accelera el desglaç del gel que queda. Aquest mecanisme, conegut com a retroalimentació gel-albedo, és un exemple clàssic d’un procés que es reforça a si mateix. En aquest cas la pèrdua de gel actua com a motor i alhora, és el resultat de l’augment de la temperatura.

– Desglaç de l’Àrtic

Durant diverses dècades, el gel del oceà Àrtic s’ha estat desfent ràpidament. No solament n’ha disminuït la extensió, sinó també el gruix. El gel del oceà Àrtic es recupera durant l’estació freda però també és molt sensible als estius calorosos. S’espera que a finals d’aquest segle el l’Àrtic no tingui gel als estius. La retroalimentació gel-albedo (i altres processos), contribueix a amplificar l’escalfament a les altes latituds del nord, la qual cosa està succeint dos vegades més ràpid que la mitjana global.

– Pèrdua de la capa de gel de Groenlàndia

La pèrdua de la capa de gel degut al flux del glaciar cap al mar i a l’augment del desglaç durant l’estiu, ha augmentat considerablement els últims anys. Com a conseqüència, la capa de gel ha esdevingut més prima i per tant ha perdut pes. A mesura que la seva superfície, que avui en dia encara arriba a les capes altes i fredes d’aire, s’enfonsi, estarà cada cop més exposada a les capes baixes i calentes de l’aire. Aquest fet accelera el procés de desglaç. Les evidències científiques indiquen que el punt d’inflexió per a una pèrdua total del gel s’arribarà si la temperatura global augmenta lleugerament per sobre dels 2 ⁰C.

– Col·lapse de la capa del gel de l’Antàrtica Occidental

Grans parts de la sola de la placa de gel de l’Antàrtida Occidental descansen sobre el fons continental, sota la superfície del mar, a major profunditat com més alta és la placa. Degut a aquesta situació topogràfica, la capa de gel de l’Oest Antàrtic es podria desestabilitzar per certes dinàmiques de flux. Si la placa de gel es trenques, suraria més fàcilment i el volum desplaçat faria que el nivell del mar pugés aproximadament 3 metres al llarg de diversos segles. L’evidència científica indica que aquest procés, amb o sense acció humana, ja s’ha iniciat.

– Col·lapse parcial de l’est de l’Antàrtica

Mentre la capa de gel de l’Est de l’Antàrtic, que emmagatzema la major part de les reserves mundials en forma de gel d’aigua dolça, sembla estable avui en dia, les conques grans també estan subjectes a una configuració topogràfica inestable. Investigacions recents indiquen que el desglaç d’una vora de gel a la costa est de l’Antàrtida podria provocar una descàrrega de tota la conca, similar al procés de la regió de l’Antàrtida Occidental.

– Fusió del permafrost

El desglaç dels sòls de permafrost a l’Àrtic siberià i Nord Americà, pot alliberar grans quantitats de diòxid de carboni i de metà. Aquests gasos s’originen a partir de la matèria orgànica emmagatzemada en l’última era glacial. Diversos centenars de bilions de tones de carboni estan emmagatzemades a més de tres metres de profunditat. A aquesta profunditat, la calor alliberada per la descomposició microbiana del carboni accelera el desglaç i la degradació del sòl. Si la superfície es degrada, les capes de sòl més profundes queden exposades al desglaç i la descomposició. La descomposició de del material orgànic, “interrompuda” per la congelació del sòl alliberaria quantitats ingents de gas metà. Recordem que el metà és un gas d’efecte hivernacle molt potent. Aquest procés serà irreversible en alguns segles, degut a que la formació d’aquest embornal de carboni al sòl s’ha anat creant durant milers d’anys.

– Emissions de metà de l’oceà

Els hidrats de metà són compostos sòlids de metà atrapats a l’aigua glaçada emmagatzemada en sediments del sòl marí de l’Àrtic, especialment al est siberià. Estimar la quantitat total de carboni orgànic emmagatzemat en aquests compostos és complicat. Els hidrats de metà estan esdevenint un element d’inflexió. Durant l’últim mil·lenni, la temperatura de l’aigua del mar que és més calenta a portat a disminuir la velocitat de descomposició dels hidrats de metà, i el metà està sent alliberat d’aquests sediments marins.

Sistemes de circulació

Hi ha diversos exemples de circulacions de masses atmosfèriques i oceàniques que segueixen patrons anuals o estacionaris. Aquesta continuïtat però, pot canviar. Al llarg de la història del nostre planeta, hi ha hagut múltiples fases de disrupció i re-organització. A continuació s’enumeren alguns dels canvis abruptes potencials en els sistemes de circulació que podrien tenir lloc en el futur.

– Alentiment de la circulació termohalina de l’Atlàntic

El capgirament de la circulació de l’oceà Atlàntic és com una enorme cinta transportadora, transportant aigua superficial càlida cap al nord i, després de refredar-se i enfonsar-se en latituds altres, aigua profunda freda cap al sud. El corrent del golf, responsable del clima temperat del nord-est d’Europa, forma part d’aquest sistema de corrents de l’Atlàntic. Un dels seus principals motors és el fred, l’aigua salada densa (i per tant, pesada) que s’enfonsa a les profunditats a prop de Groenlàndia i la costa del Labrador. Si la quantitat d’aigua dolça del gel en desglaç a les latituds del nord augmenta, aquest moviment de l’aigua salada cap a les fredes profunditats pot aturar-se, alentint el motor de circulació. L’evidència científica indica que un debilitament excepcional de la circulació termohalina ja s’està produint. Això pot tenir diversos impactes en els ecosistemes marins, donant com a resultat un refredament diferent de la regió nord de l’Atlàntic i afavorint l’augment del nivell del mar, especialment a la costa del l’Atlàntic dels Estats Units.

– Trastorn de l’oscil·lació del clima del Pacífic Sud i enfortiment del fenomen del Niño

Normalment, els vents alisis (que a l’hemisferi sud, van de sud-est a nord-oest)

provoquen l’arribada d’aigua freda al Pacífic a prop de l’Amèrica del Sud. L’aigua càlida de la superfície flueix llavors, conduïda pel vent, des de Sud-Amèrica cap al Sud-Est Asiàtic. Durant el fenomen meteorològic El Niño, els vents alisis es debiliten i l’aigua de la superfície flueix en la direcció oposada, escalfant la regió d’on provenia, és a dir el sud-est del Pacífic a la regió de Sud-Amèrica. Les versions més dures d’aquest fenomen meteorològic, que succeeixen cada 2-7 anys, poden esdevenir més freqüents sota la situació de canvi climàtic. Els impactes en el patró de circulació, així com les persistents sequeres a Austràlia i al Sud-Est Asiàtic o l’augment de les pluges a la costa oest de Sud-Amèrica, afecten però a tot el món.

– Alentiment o estancament de les onades planetàries del corrent Jet

El corrent Jet és un corrent d’aire zonal que flueix ràpidament per sobre de les latituds mitjanes de l’hemisferi nord a una altitud d’entre 7 i 12 kilòmetres sobre el nivell del mar. Aquest corrent separa les masses d’aire fred de l’Àrtic de l’aire càlid del sud temperat. Les onades d’aire es mouen cap a l’est i fan un efecte de control del clima a les latituds mitjanes de l’hemisferi nord. No obstant, sembla que aquest moviment de les masses d’aire degut al corrent Jet, s’està aturant. Això pot provocar l’allargament de períodes de temps atmosfèric extrem, és a dir períodes freds i ones de calor, inundacions i sequeres, més llargs.

– Desestabilització del monsó indi

Casi el 90% de la pluja a l’Índia prové del monsó d’estiu. El monsó succeeix degut a un mecanisme de retroalimentació intern que és responsable del transport del aire humit des del mar fins a la terra. Durant l’època plujosa, la condensació del vapor d’aigua de l’aire humit crea calor latent. Aquest calor latent provoca un flux ascendent d’aire càlid, que es tradueix en un flux humit des del mar. Els aerosols (pol·lució de l’aire) i els usos del sòl tenen un paper clau en aquest sistema tant sensible. El canvi climàtic podria causar alteracions en el sistema oscil·latori entre períodes dèbils i forts del monsó tendint així a extremar l’alternança entre sequeres i inundacions a la regió del Sud de l’Àsia.

– Canvi del monsó de l’Àfrica occidental amb impactes al Sàhara

La interacció de la humitat del sòl, la vegetació i l’atmosfera també poden propiciar un canvi en el sistema monsònic de l’Africa Occidental. Això pot portar un increment dels episodis de pluges o de sequeres. Aquest fet també pot provocar que les tempestes que creuen l’Atlàntic ja no portin sorra al desert, així com l’aturada dels subministraments dels nutrients necessaris als esculls de corall del Carib i inclús a la selva Amazònica.

– Assecament del sud-oest dels Estats Units

La part del sud-oest de Nord Amèrica ja està experimentant un descens de les pluges degut a la expansió cap al nord de la zona subtropical seca. Els patrons de circulació oceànica i atmosfèrica que porten pluja a la regió mostren semblances al sistema monsònic. D’aquesta manera, podria existir un punt d’inflexió, que, un cop superat, podria exposar bruscament el sud-oest de l’Amèrica del Nord a una sequera encara més severa.

Ecosistemes

Els canvis climàtics poden causar que una àrea concreta es torni massa calenta o massa seca per a tipus concrets de plantes o animals que l’habiten, de forma que els seus nínxols ecològics es tanquen i no poden viure més allí. Algunes espècies poden migrar, per exemple en direcció als pols o a altituds més grans. Però les espècies que ja viuen en ecosistemes molt especialitzats com els pols o les regions muntanyoses, no tenen un habitat alternatiu on migrar. En un món tant explotat pels humans els habitat aptes per aquestes espècies són difícils de trobar. El canvi climàtic pot alterar regions i ecosistemes sencers mentre les plantes i els animals que hi estaven adaptats desapareixen.

– Transformació de la selva amazònica

Una gran part de la pluja de la conca de l’Amazones s’origina de l’aigua que s’evapora a la selva. Un clima global més càlid amb una disminució de les precipitacions a la regió combinat amb la desforestació i els incendis poden portar a la selva a un punt crític. Efectes notables d’una sistema selvàtic desestabilitzat succeiran en un període de temps d’algunes dècades després que aquest punt crític s’hagi sobrepassat. La transformació de la selva Amazònica en un bosc estacional, adaptat a condicions més seques, o convertit en praderies tindria conseqüències fonamentals en el clima global, ja que aproximadament el 25% de l’intercanvi de carboni de l’atmosfera-biosfera global te lloc a la selva amazònica. La transformació també suposaria una pèrdua massiva de biodiversitat. I la biodiversitat, al mateix temps, seria un punt important en l’intent de recuperar el sistema.

– Desaparició dels boscos boreals del nord

Els boscos de coníferes de les regions nòrdiques representa casi un terç de l’àrea de bosc global. El canvi climàtic augmenta l’estrès dels boscos a causa de la propagació de plagues, l’augment dels incendis i els danys provocats per les tempestes. Al mateix temps s’hi produeix una mancança d’aigua, un augment de l’evaporació i també de l’explotació humana, que dificulten la seva capacitat de regeneració. Un cop el punt crític es sobrepassa, els boscos poden transformar-se en ecosistemes de matolls o praderies. La pèrdua d’aquests boscos no significarà únicament la destrucció dels habitats dels animals i les plantes, sinó també l’ alliberament massiu de diòxid de carboni, que contribueix a accelerar l’escalfament global.

– Destrucció dels esculls de corall

Els esculls de corall són ecosistemes extremadament sensibles que es malmeten per canvis lleugers de temperatura i especialment per l’acidificació dels oceans. L’emblanquiment del corall es causat majoritàriament per l’augment de la temperatura de l’aigua. L’emblanquiment dels coralls significa que aquests expulsen els organismes que viuen amb ells i a conseqüència d’això moren i emblanqueixen. Encara que l’escalfament es limités als 2 ⁰C, la major part dels actuals sistemes de corall desapareixerien. Un cop un sistema coral·lí col·lapsa, tarda uns quants milers d’anys a recuperar-se.

– Debilitament de la bomba de carboni marí

Els oceans del món absorbeixen grans quantitats de carboni, de manera que aproximadament el 40% del diòxid de carboni antropogènic es atrapat de l’atmosfera pels oceans. La major part l’utilitzen les algues per a créixer, i el carboni s’enfonsa amb les algues al fons de l’oceà un cop aquestes moren. Aquesta funció es pot veure limitada a causa de l’escalfament i l’acidificació de l’aigua del mar, així com també la disminució de l’oxigen disponible.