Klimaatverandering is niet langer een verre dreiging, maar zorgt er nu al voor dat we te maken krijgen met gevaarlijke "omslagpunten" die ons dagelijks leven voor altijd kunnen veranderen. James Dacey ontdekt hoe nieuw onderzoek naar menselijke klimaatsystemen ons kan helpen rampen te voorkomen
"Overstromingswaarschuwingen vanwege zware regen- en onweersbuien"
"Stortregens veroorzaken reischaos"
“Mensen strandden terwijl overstromingen gemeenschappen afsnijden”
Verhalen over overstromingen zijn een hoofdvoedsel in de media. Het is niet verwonderlijk gezien het feit dat zware regenval een enorme impact kan hebben op lokale gemeenschappen – huizen beschadigen, elektriciteitskabels uitvallen en wegen blokkeren. Maar stel je voor dat een ongelukkige combinatie van intense lokale overstromingen in een deel van een land reischaos veroorzaakte in een heel land.
Zo'n evenement is een voorbeeld van een kantelpunt in een sociaal-economisch systeem – wanneer een relatief kleine input een onevenredig groot resultaat veroorzaakt dat sociale en economische gevolgen heeft die niet gemakkelijk kunnen worden teruggedraaid. In dit scenario is de trigger wateroverlast binnen een relatief klein gebied en het omslagpunt het verlies aan functionaliteit van het rijkswegennet. Als mensen niet kunnen reizen, komt de economische en sociale bedrijvigheid snel tot stilstand. Ja, het overstromingswater zal zakken, maar om te voorkomen dat een soortgelijk resultaat zich opnieuw voordoet, zou het wegennet opnieuw moeten worden ontworpen.
In de natuurkunde zijn omslagpunten – of kritieke punten – schering en inslag. Ze zijn te vinden in allerlei faseovergangen, of het nu gaat om een vloeistof die in gas verandert, of de plotselinge magnetisatie van ferro-elektrische materialen (zie kader hieronder). Maar de toenemende belangstelling voor niet-lineariteit in een sociale context kan in verband worden gebracht met Malcolm Gladwells bestseller 'popsociologie' uit 2000 The Tipping Point. Het deconstrueerde verschillende verwarrende sociale trends, waaronder de dramatische daling van de misdaadcijfers in New York City in de jaren negentig en de onverwachte (en niet-gerelateerde) heropleving van Hush Puppies-schoenen in datzelfde decennium.
Binnen een paar jaar was het tipping-point-concept ook in klimaatgesprekken terechtgekomen. Angsten groeiden rond catastrofale gebeurtenissen met beperkte omkeerbaarheid, zoals de grootschalige afsterving van het Amazone-regenwoud (wanneer de gezondheid van planten geleidelijk verslechtert, wat soms resulteert in de dood van organismen), en het smelten van ijskappen die op hun beurt de wereldwijde zeespiegel doen stijgen. Die zorgen brachten een team van milieuwetenschappers in het Verenigd Koninkrijk en Duitsland ertoe om in 2008 te waarschuwen dat "de samenleving kan worden gesust in een vals gevoel van veiligheid door soepele projecties van wereldwijde verandering" (PNAS 105 1786). Ze definieerden een "tipping element" als een subcontinentaal subsysteem van de aarde dat - onder bepaalde omstandigheden - door kleine verstoringen in een kwalitatief andere toestand kan worden geschakeld.
Mensen worden nu al gedwongen hun huizen te ontvluchten door de stijgende zeespiegel, terwijl landbouwgrond wordt verlaten door droogte
In de afgelopen jaren is het omslagpuntconcept uitgebreid naar menselijke klimaatsystemen, en de terminologie komt zelfs voor meldt Door de Intergovernmental Panel on Climate Change. De bredere impact van lokale overstromingen is slechts een van de vele potentiële sociaaleconomische omslagpunten die worden veroorzaakt door veranderingen in het klimaat. In feite worden mensen nu al gedwongen hun huizen te ontvluchten vanwege de stijgende zeespiegel, terwijl landbouwgrond wordt verlaten vanwege droogte en skiresorts hun sneeuw verliezen vanwege de opwarming van de aarde. Maar in een poging om gevaarlijke drempels te voorzien en te voorkomen dat we ze overschrijden, ontstaat er een geheel nieuw academisch veld, waarin onderzoekers uit de sociale en natuurwetenschappen de complexe interacties tussen klimaat en sociaaleconomische systemen onderzoeken.
De weg naar een kantelpunt
Een recente studie op dit groeiende gebied beoordeelde de robuustheid van Europese wegennetwerken tegen overstromingen (Transportonderzoek deel D 108 103332). Geleid door Kees van Ginkel – onderzoeker klimaatadaptatie en risicomanagement bij de Deltares Instituut in Nederland – uit de studie bleek dat kleine bergachtige landen, zoals Slovenië, Macedonië en Albanië, bijzonder kwetsbaar zijn, met de ergste 5% van de overstromingen van één op de honderd jaar in lokale gebieden die mogelijk hele regio's isoleren als gevolg van een gebrek aan veerkracht in het wegennet. Vanwege het beperkte aantal verbindingen tussen belangrijke economische centra in deze landen zou naar schatting 32-41% van de automobilisten omwegen moeten nemen - velen van hen extreem - met sociale en economische ontwrichting tot gevolg.
Daarentegen zijn wegennetwerken in rijkere, grotere landen – zoals het VK, Duitsland en Frankrijk – over het algemeen robuuster, hoewel zelfs zij nog steeds lokale kwetsbaarheden kunnen hebben. Twee dagen van hevige regenval boven Midden-Europa in juli 2021 leidden bijvoorbeeld tot extreme overstromingen waarbij in Duitsland en België minstens 222 mensen om het leven kwamen, met ernstige schade aan de infrastructuur in een grotere regio. Een groot deel van de verwoesting vond plaats in de Duitse deelstaten Noordrijn-Westfalen en Rijnland-Palts, waar steile smalle valleien trechterachtige effecten veroorzaakten. Bovendien werden de overstromingswaterstanden verhoogd omdat de bodem vóór de recordbrekende regenval in juli grotendeels verzadigd was in de stroomgebieden van de rivieren de Ahr en de Erft. Overstromingen en aardverschuivingen leidden tot wegafsluitingen, waardoor de evacuatieroutes voor verschillende dorpen werden afgesloten.
De modellen die worden gebruikt door de huidige sociaal-tippende onderzoekers hebben overeenkomsten met recente ontwikkelingen in de netwerktheorie en kritische overgangen in fysieke systemen. Zo hanteerde Van Ginkel in zijn road study een netwerkpercolatiebenadering, die in de natuurkunde wordt gebruikt om faseovergangen in materialen te modelleren. Deze benadering kan bijvoorbeeld beschrijven hoe een oplossing van polymeren verandert in een stijve gel zodra voldoende ketens aan elkaar zijn gekoppeld, waarbij de omschakeling plaatsvindt op wat bekend staat als een "percolatiepunt".
Cruciaal was dat de groep van Van Ginkel het fysieke model aanpaste om het relevant te maken voor beleidsmakers. Dat komt omdat in menselijke systemen onaanvaardbare omslagpunten kunnen worden bereikt lang voordat het wiskundige percolatiepunt bereikt wordt. "In onze studie is het echte percolatiepunt waar het hele land in feite onder water staat - en als dat zou gebeuren, is het ontbreken van een wegennet niet langer je grootste probleem", zegt hij.
In plaats daarvan worden sociale omslagpunten bepaald door menselijke factoren – in dit geval het grote verlies aan functionaliteit van een nationaal wegennet tijdens een overstroming, zoals gedefinieerd door afgesneden routes, routewijzigingen en algemene vertragingstijden. Van Ginkel zegt dat de nationale wegbeheerders waarschijnlijk al op de hoogte zijn van enkele van de kwetsbaarheden die uit het onderzoek van zijn groep naar voren komen. De waarde, zegt hij, is dat het vergelijkingen tussen landen mogelijk maakt, wat nuttig kan zijn voor beleidsmakers of voor zakelijke investeerders.
Voor veel systemen wordt het omslagpunt mogelijk niet direct veroorzaakt door het klimaat. Zoals van Ginkel opmerkt, kan dit te wijten zijn aan een beleidswijziging die de steun wegneemt voor gemeenschappen die worden geconfronteerd met de gevolgen van langzame en gestage klimaatveranderingen. Landarbeiders in steeds droger wordende streken die afhankelijk zijn van overheidssubsidies, zouden bijvoorbeeld worden blootgesteld aan de geaccumuleerde langzame effecten van klimaatverandering als hun steun plotseling zou worden stopgezet. Met andere woorden: de niet-lineariteit bestaat in het sociale systeem.
Omslagpunten in fysieke systemen
In de natuurkunde duikt het idee van faseovergangen of kritieke punten in veel contexten op. In de fysica van de gecondenseerde materie kan een materiaal bij kritische temperaturen plotseling overgaan in een fundamenteel andere toestand, kan een vloeistof een gas worden, terwijl een standaardmetaal kan transformeren in een supergeleider. Statistische mechanica biedt een manier om faseovergangen te begrijpen via het Ising-model, oorspronkelijk ontwikkeld om de spontane magnetisatie in ferromagnetische film te verklaren.
Een verwante theorie, percolatietheorie, wordt gebruikt om de plotselinge opkomst van langeafstandsconnectiviteit te modelleren in een systeem van willekeurig losgekoppelde clusters. Percolatietheorie is gebruikt om alles te bestuderen, van breukvoortplanting in materialen tot de verspreiding van bosbranden en de fragmentatie van biologische virussen. Tegenwoordig worden sommige van deze statistische natuurkundige hulpmiddelen hergebruikt om sociale dynamiek te onderzoeken - van de manier waarop nieuws zich verspreidt op sociale media tot stempatronen en de complexe interacties tussen klimaat en sociaaleconomische systemen.
Niet alleen kommer en kwel
Studies naar sociale omslagpunten leggen niet alleen kwetsbaarheden bloot en voorspellen rampen. Ze helpen ons ook de mechanismen van gewenste snelle sociale verandering te begrijpen. Waarom werd het bijvoorbeeld al snel ondenkbaar om roken in de openbare ruimte toe te staan na decennia van gedoogbeleid? Waarom heeft het protest van een Zweedse leerling een generatie ertoe aangezet campagne te voeren over klimaatbedreigingen? Of waarom was er een pandemie nodig voordat hybride werken wijdverspreid werd?
Het simpele antwoord op dergelijke vragen is dat de tijd rijp was – maar dat is pas achteraf duidelijk. De meer relevante vraag voor changemakers is: hoe kun je sociale en economische systemen "kantelen" om snelle, progressieve verandering mogelijk te maken?
Bij Gladwell The Tipping Point hij stelt dat succesvolle interventies vaak strak gefocust zijn en bescheiden gedragsveranderingen van individuen vereisen. Volgens hem moeten social-tipping-initiatieven handig zijn en worden geleverd door een combinatie van verkopers, verbinders en experts. Hij haalt een initiatief aan voor de bewustwording van diabetes en borstkanker in de zwarte gemeenschap van San Diego, geleid door de verpleegster Georgia Sadler. Nadat een eerste campagne in lokale kerken weinig effect had, verlegde Sadler haar focus naar lokale schoonheidssalons. Ze wist dat het ontspannende plekken waren waar mensen de stylisten al vertrouwen, dus werden ze getraind om campagneboodschappen in gesprek over te brengen. Deze tweak in tactiek leidde tot groot succes - een vervolgstudie, mede geschreven door Sadler, vond significant hogere percentages mammografie bij Afro-Amerikaanse vrouwen die werden blootgesteld aan de salonberichten, vergeleken met een controlegroep die dat niet had gedaan (J. Natl Med. assoc. 103 735).
De uitdaging met de klimaatcrisis is dat langzame en gestage verandering misschien niet langer goed genoeg is om een catastrofe te voorkomen. Onderzoekers ontdekten onlangs dat de huidige opwarming van de aarde van 1.1 °C boven het pre-industriële niveau ons al heeft verschoven naar vijf klimaatomslagpunten (Wetenschap 10.1126/wetenschap.abn7950). Dit zijn de ineenstorting van zowel de Groenlandse als de West-Antarctische ijskappen; het ontdooien van permafrostgebieden in korte tijd waarbij enorme hoeveelheden opgeslagen koolstofdioxide vrijkomen; het volledige verlies van koraalriffen op lage breedtegraden; en de drastische verzwakking van een belangrijke oceaanstroom in de Noord-Atlantische Oceaan.
Om de klimaatuitdagingen aan te pakken, komen wereldleiders nu (6–18 november) bijeen op de VN-conferentie over klimaatverandering in Egypte (COP 27), om te onderhandelen over belangrijke kwesties zoals klimaatfinanciering, energietrajecten en aanpassing aan klimaatbedreigingen. Maar gemaakte afspraken zullen van weinig nut zijn als beloofde veranderingen niet worden omarmd door de individuen, gemeenschappen en bedrijven die ze beïnvloeden. Daarom moeten besluitvormers de dynamiek van sociale verandering begrijpen.
Een onderzoeker die de mechanismen van overgangen in mens-klimaatsystemen onderzoekt, is Ilona Otto, een sociaal wetenschapper aan de Universiteit van Graz, Oostenrijk. In een paper uit 2020 identificeerden Otto en haar team zes sociale tipping-elementen die cruciaal worden geacht om te voldoen aan de Paris Agreement over klimaatverandering (PNAS 117 2354). Ze dekken energie; het koolstofvrij maken van steden; afstoten van fossiele brandstoffen; morele implicaties van fossiele brandstoffen; klimaateducatie en -betrokkenheid; en verbeterde informatie over de uitstoot van broeikasgassen. Voor elk kantelelement werden strategieën voorgesteld op basis van overleg met experts uit de academische wereld, het bedrijfsleven en maatschappelijke en overheidsorganisaties. Ideeën variëren van nieuwe bouwmaterialen en de promotie van vleesvrije diëten tot de oprichting van een wereldwijd milieuhof.
Voor Otto hebben de krachtigste drijfveren voor verandering betrekking op infrastructuur en sociale normen. Neem bijvoorbeeld de twee Nord Stream-pijpleidingen, die werden aangelegd om aardgas van Rusland naar Europa te brengen. Na de Russische invasie van Oekraïne begin 2022 werd de Nord Stream 11-pijpleiding van $ 2 miljard zo goed als verlaten, en Rusland heeft Nord Stream 1 sindsdien uitgeschakeld als reactie op westerse sancties. Als gevolg hiervan zijn de energie- en consumentenprijzen in heel Europa omhooggeschoten.
De fysica van de publieke opinie
Maar ondanks de drukte schreeuwen de meeste Europese inwoners niet dat de pijpleidingen weer open moeten – er is een collectieve aanvaarding dat het moreel weerzinwekkend zou zijn om de oorlog in Rusland te financieren. Otto zegt dat deze recente ontwikkelingen een duidelijk teken zijn dat alternatieven voor hernieuwbare energie versneld moeten worden. Ze vreest echter dat multinationale projecten op Nord Stream-schaal alleen voor fossiele brandstoffen lijken te gebeuren, ondanks alle retoriek over transities naar groene energie.
Otto kijkt momenteel naar de impact van persoonlijke keuzes op het klimaat, met voorlopige analyses van het VK en Duitsland die suggereren dat verwarmingssystemen voor huishoudens meestal de grootste variabele zijn in individuele emissies. Om de complexe economische, sociale en morele problemen waarmee consumenten worden geconfronteerd te begrijpen, gebruikt Otto "besmettingsmodellen", die typisch worden gebruikt om te bestuderen hoe epidemieën zich verspreiden. De resultaten kunnen helpen bij campagnes om mensen aan te moedigen minder vlees te eten, groenere vormen van reizen te gebruiken of om veranderingen in leerplannen op gang te brengen. “Sociale wetenschappers werken nu meer kwantitatief en staan meer open voor kwantitatieve modellen”, zegt Otto.
Wereldwijde perspectieven
Maatschappelijke kantelpunten roepen ook morele vragen op. Van China zou kunnen worden gezegd dat het de meest effectieve sociale tipping in de recente geschiedenis heeft laten zien, door middel van interventies op staatsniveau, zoals het eenkindbeleid (1980-2016) en zijn snelle economische ontwikkeling. Maar een vaste route voor sociale verandering gekozen door leiders van een eenpartijstaat is heel anders dan transities die ontstaan door maatschappelijke keuzes – al dan niet “getipt” door overheidsbeleid.
Sommige landen hebben zelfs unieke sociaaleconomische fooien. In Zuid-Afrika was bijvoorbeeld bijna 90% van de elektriciteit weg opgewekt door steenkool in 2020, maar door een verouderende infrastructuur heeft het land regelmatig te maken met stroomuitval. Velen hopen dat de klimaatdoelstellingen en de dalende kosten van hernieuwbare energie Zuid-Afrika in staat zullen stellen om de standaard ontwikkelingsroute op basis van koolstof te omzeilen en in plaats daarvan over te stappen op een nieuw regime dat gericht is op hernieuwbare energie. Volgens een studie uit 2022 onder leiding van Jonathan Hanto van de Berlijns Instituut voor Technologie, komt deze overgang langzaam op gang. Nieuwe wind- en zonne-installaties zijn sinds 2015 goedkoper dan nieuwe kolencentrales in Zuid-Afrika, terwijl nieuwe wetgeving koolstofarme alternatieven ondersteunt (Energie voor duurzame ontwikkeling 69 164).
Reinette (Oonsie) Biggs, een duurzaamheidsonderzoeker bij Universiteit van Stellenbosch, Zuid-Afrika, zegt dat de verschuiving van het energiesysteem van het land naar een nieuwe staat een "game-changer" zal zijn, omdat een groot deel van de economie en de samenleving is gebouwd rond energieverbruik. Maar ze waarschuwt dat veranderingen alleen transformerend zullen zijn als het economische model meer gedistribueerd en rechtvaardiger wordt. Biggs wil wetgeving die vereist dat een bepaald percentage energie wordt opgewekt door gemeenschapsprojecten, en dat de lat lager wordt voor kleinschalige projecten om aan het net te verkopen.
Met zulke enorme uitdagingen zal een combinatie van lokale initiatieven en overheidsingrijpen nodig zijn om ons weg te houden van de rand van een klimaatramp. Maar sociaal-economische transities hoeven niet allemaal kommer en kwel te zijn. Als de collectieve verbeeldingskracht kan worden geactiveerd, kunnen we misschien een nieuwe wereld binnenstappen waar natuurlijke hulpbronnen niet langer de heerschappij zijn van enkelen en welvaart een optie is voor iedereen.
