Изменение климата больше не является отдаленной угрозой, но уже заставляет нас сталкиваться с опасными «переломными моментами», которые могут навсегда изменить нашу повседневную жизнь. Джеймс Дейси выясняет, как новые исследования климатических систем человека могут помочь нам предотвратить катастрофу
«Предупреждение о наводнении из-за сильного дождя и грозы»
«Проливные ливни вызывают хаос в путешествиях»
«Люди оказались в затруднительном положении, поскольку наводнение отрезало общины»
Истории о наводнениях являются основным продуктом в средствах массовой информации. В этом нет ничего удивительного, учитывая, что проливной дождь может иметь огромное влияние на местные сообщества – повреждать дома, выводить из строя линии электропередач и блокировать дороги. Но представьте, если неудачное сочетание интенсивных местных наводнений в одной части страны вызвало хаос во время путешествий по всей стране.
Такое событие является примером переломный момент в социально-экономической системе – когда относительно небольшой вклад приводит к непропорционально большому результату, который приводит к социальным и экономическим последствиям, которые нелегко обратить вспять. В этом сценарии триггером являются паводковые воды на относительно небольшой территории, а переломным моментом является потеря функциональности национальной дорожной сети. Если люди не могут путешествовать, экономическая и социальная деятельность быстро останавливается. Да, паводковые воды спадут, но чтобы предотвратить повторение подобного исхода, необходимо будет перепроектировать дорожную систему.
В физике переломные или критические точки — обычное дело. Их можно обнаружить во всех видах фазовых переходов, будь то превращение жидкости в газ или внезапное намагничивание сегнетоэлектрических материалов (см. вставку ниже). Но растущий интерес к нелинейности в социальном контексте можно связать с бестселлером Малкольма Гладуэлла 2000 года «поп-социология». Переломный момент. Он разрушил несколько противоречивых социальных тенденций, в том числе резкое снижение уровня преступности в Нью-Йорке в 1990-х годах и неожиданное (и не связанное с этим) возрождение обуви Hush Puppies в том же десятилетии.
Через несколько лет концепция переломного момента также стала предметом разговоров о климате. Опасения росли в связи с катастрофическими событиями с ограниченной обратимостью, такими как крупномасштабное отмирание тропических лесов Амазонки (когда здоровье растений постепенно ухудшается, что иногда приводит к гибели организмов) и таяние ледяных щитов, что, в свою очередь, приводит к глобальному повышению уровня моря. Эти опасения привели к тому, что группа ученых-экологов из Великобритании и Германии в 2008 году предупредила, что «общество может быть убаюкано ложным чувством безопасности, если плавно проецировать глобальные изменения».PNAS 105 1786). Они определили «переломный элемент» как субконтинентальную подсистему Земли, которая может быть переведена — при определенных условиях — в качественно иное состояние малыми возмущениями.
Люди уже вынуждены покидать свои дома из-за повышения уровня моря, а сельскохозяйственные угодья заброшены из-за засухи.
В последние годы концепция переломного момента распространилась на системы «человек-климат», и ее терминология даже фигурирует в отчеты не провела обыск Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Более широкое воздействие местных наводнений является лишь одним из многих потенциальных социально-экономических переломных моментов, вызванных изменениями климата. Фактически, люди уже вынуждены покидать свои дома из-за повышения уровня моря, сельскохозяйственные угодья заброшены из-за засухи, а горнолыжные курорты теряют снег из-за глобального потепления. Но в попытке предвидеть опасные пороги и предотвратить их пересечение возникает совершенно новая академическая область, в которой исследователи социальных и физических наук изучают сложные взаимодействия между климатическими и социально-экономическими системами.
Дорога к переломному моменту
В одном недавнем исследовании в этой растущей области оценивалась устойчивость европейских дорожных сетей к наводнениям (Транспортные исследования, часть D 108 103332), Под руководством Кес ван Гинкель – исследователь адаптации к изменению климата и управления рисками в Институт Дельтарес в Нидерландах – исследование показало, что небольшие горные страны, такие как Словения, Македония и Албания, особенно уязвимы, при этом самые сильные 5% наводнений, которые происходят один раз в сто лет в локализованных районах, потенциально могут изолировать целые регионы из-за отсутствие устойчивости дорожной сети. Из-за ограниченного количества связей между ключевыми экономическими центрами в этих странах, по оценкам, 32–41% водителей должны были бы совершать объезды, многие из которых были бы экстремальными, что привело бы к социальным и экономическим потрясениям.
Напротив, дорожные сети в более богатых и крупных странах, таких как Великобритания, Германия и Франция, как правило, более надежны, хотя даже они могут иметь локальные уязвимые места. Например, два дня проливных дождей в Центральной Европе в июле 2021 года привели к сильному наводнению, в результате которого в Германии и Бельгии погибло не менее 222 человек, а инфраструктура в более широком регионе была серьезно повреждена. Большая часть разрушений произошла в немецких землях Северный Рейн-Вестфалия и Рейнланд-Пфальц, где крутые узкие долины создавали эффект воронки. Более того, уровень паводковых вод повысился из-за того, что почвы были в значительной степени насыщены водой до рекордных июльских осадков в водосборных бассейнах рек Ар и Эрфт. Наводнения и оползни привели к перекрытию дорог, что отрезало пути эвакуации для нескольких деревень.
Модели, используемые сегодняшними исследователями социальных подсказок, имеют сходство с недавними разработками в теории сетей и критическими переходами в физических системах. В дорожном исследовании Ван Гинкеля, например, был принят подход сетевой перколяции, который используется в физике для моделирования фазовых переходов в материалах. Этот подход может описать, например, как раствор полимеров превратится в жесткий гель после того, как достаточное количество цепей будет связано вместе, при этом переключение происходит в так называемой «точке перколяции».
Важно отметить, что группа ван Гинкеля адаптировала физическую модель, чтобы сделать ее актуальной для политиков. Это потому, что в человеческих системах неприемлемые переломные моменты могут быть достигнуты задолго до математической точки просачивания. «В нашем исследовании истинная точка просачивания находится там, где вся страна в основном затоплена, и если это действительно произошло, то отсутствие дорожной сети больше не является вашей самой большой проблемой», — говорит он.
Вместо этого социальные переломные моменты определяются человеческими факторами — в данном случае это значительная потеря функциональности национальной дорожной сети во время наводнения, что определяется перекрытием маршрутов, изменением маршрута и общим временем задержки. Ван Гинкель говорит, что национальные дорожные власти, вероятно, уже знают о некоторых уязвимостях, выявленных его группой. Ценность, по его словам, заключается в том, что это позволяет проводить сравнения между странами, что может быть полезно для политиков или бизнес-инвесторов.
Для многих систем переломный момент не может быть напрямую вызван климатом. Как указывает ван Гинкель, это может быть связано с изменением политики, которое лишает поддержку сообществ, сталкивающихся с последствиями медленных и устойчивых изменений климата. Сельскохозяйственные работники во все более засушливых регионах, которые полагаются на государственные субсидии, например, столкнутся с накопленными медленно наступающими последствиями изменения климата, если их поддержка внезапно прекратится. Другими словами: в социальной системе существует нелинейность.
Переломные моменты в физических системах
В физике идея фазовых переходов или критических точек возникает во многих контекстах. В физике конденсированного состояния материал может внезапно перейти в принципиально другое состояние при критических температурах, жидкость может стать газом, а обычный металл может превратиться в сверхпроводник. Статистическая механика предлагает способ понимания фазовых переходов с помощью модели Изинга, первоначально разработанной для объяснения спонтанной намагниченности в ферромагнитной пленке.
Связанная с этим теория, теория перколяции, используется для моделирования внезапного появления связи на большие расстояния в системе случайных несвязанных кластеров. Теория перколяции использовалась для изучения всего: от распространения трещин в материалах до распространения лесных пожаров и фрагментации биологических вирусов. Сегодня некоторые из этих инструментов статистической физики перепрофилируются для исследования социальной динамики — от того, как новости распространяются в социальных сетях, до моделей голосования и сложных взаимодействий между климатическими и социально-экономическими системами.
Не только гибель и мрак
Социальные исследования переломных моментов не только выявляют уязвимые места и предсказывают катастрофы. Они также помогают нам понять механизм желаемых быстрых социальных изменений. Почему, например, после десятилетий толерантности стало немыслимо разрешить курение в общественных местах? Почему протест одного шведского школьника вдохновил целое поколение на кампанию против климатических угроз? Или почему понадобилась пандемия, чтобы гибридная работа получила широкое распространение?
Простой ответ на такие вопросы заключается в том, что время было правильным, но это очевидно только задним числом. Более уместный вопрос для создателей изменений: как вы можете «наклонить» социальные и экономические системы, чтобы способствовать быстрым прогрессивным изменениям?
В Гладуэлле Переломный момент он утверждает, что успешные вмешательства, как правило, имеют четкую направленность и требуют скромных изменений в поведении людей. По его словам, социальные инициативы должны быть удобными и реализовываться комбинацией продавцов, посредников и экспертов. Он ссылается на инициативу по повышению осведомленности о диабете и раке груди в чернокожем сообществе Сан-Диего, которую возглавляет медсестра Джорджия Сэдлер. После того, как первоначальная кампания в местных церквях не оказала большого влияния, Сэдлер переключила свое внимание на местные салоны красоты. Она знала, что это расслабляющие места, где люди уже доверяют стилистам, поэтому они были обучены доносить идеи кампании в разговоре. Эта корректировка тактики привела к большому успеху: последующее исследование, проведенное в соавторстве с Сэдлером, показало значительно более высокие показатели маммографии среди афроамериканок, подвергшихся салонным сообщениям, по сравнению с контрольной группой, которая этого не делала.Дж. Натл Мед. доц. 103 735).
Проблема с климатическим кризисом заключается в том, что медленных и неуклонных изменений может быть недостаточно, чтобы избежать катастрофы. Исследователи недавно обнаружили, что текущее глобальное потепление на 1.1 °C выше доиндустриального уровня уже переместило нас в диапазоны пяти климатических переломных моментов (Наука 10.1126/наука.abn7950). Это обрушение ледяных щитов Гренландии и Западной Антарктиды; оттаивание районов вечной мерзлоты за короткий промежуток времени с высвобождением огромного количества накопленного углекислого газа; полная потеря коралловых рифов в низких широтах; и резкое ослабление важного океанского течения в северной Атлантике.
Для решения климатических проблем мировые лидеры встречаются сейчас (6–18 ноября) на Конференции ООН по изменению климата в Египте (КС 27), для обсуждения ключевых вопросов, таких как климатическое финансирование, энергетические пути и адаптация к климатическим угрозам. Но любые заключенные соглашения будут бесполезны, если обещанные изменения не будут приняты отдельными лицами, сообществами и предприятиями, на которые они влияют. Вот почему лица, принимающие решения, должны понимать динамику социальных изменений.
Одним из исследователей, изучающих механизмы переходов в системах «человек-климат», является Илона Отто, социолог из Университет Граца, Австрия. В статье 2020 года Отто и ее команда определили шесть элементов социальных подсказок, которые считаются ключевыми для удовлетворения Парижское соглашение об изменении климата (PNAS 117 2354). Они охватывают энергию; декарбонизация городов; отказ от ископаемого топлива; моральные последствия ископаемого топлива; климатическое образование и взаимодействие; и расширенная информация о выбросах парниковых газов. Стратегии были предложены для каждого элемента чаевых на основе консультаций с экспертами из научных кругов, промышленности, гражданских и государственных организаций. Идеи варьируются от новых строительных материалов и продвижения диеты без мяса до формирования глобального экологического суда.
Для Отто самые мощные движущие силы перемен связаны с инфраструктурой и социальными нормами. Возьмем, к примеру, два газопровода «Северный поток», которые были построены для доставки природного газа из России в Европу. После вторжения России в Украину в начале 2022 года трубопровод «Северный поток-11» стоимостью 2 миллиардов долларов был практически заброшен, и с тех пор Россия отключила «Северный поток-1» в ответ на западные санкции. В результате цены на энергоносители и потребительские цены в Европе подскочили.
Физика общественного мнения
Тем не менее, несмотря на давление, большинство жителей Европы не кричат о том, чтобы снова включить трубопроводы — есть коллективное признание того, что финансировать войну России было бы отвратительно с моральной точки зрения. Отто говорит, что эти недавние события являются явным признаком того, что альтернативы возобновляемым источникам энергии должны быть ускорены. Однако она опасается, что многонациональные проекты масштаба Nord Stream, похоже, осуществляются только для ископаемых видов топлива, несмотря на всю риторику о переходе на зеленую энергию.
В настоящее время Отто изучает влияние личного выбора на климат, при этом предварительный анализ Великобритании и Германии показывает, что домашние системы отопления обычно являются самой большой переменной в индивидуальных выбросах. Чтобы понять сложные экономические, социальные и моральные проблемы, с которыми сталкиваются потребители, Отто использует «модели заражения», которые обычно используются для изучения распространения эпидемий. Результаты могут помочь в кампаниях по поощрению людей есть меньше мяса, использовать более экологичные способы передвижения или вызвать изменения в школьных программах. «Социологи теперь больше работают с количественными данными и более открыты для количественных моделей», — говорит Отто.
Глобальные перспективы
Социальные переломные моменты также вызывают моральные вопросы. Можно сказать, что Китай продемонстрировал наиболее эффективную социальную подпитку в новейшей истории посредством вмешательства на государственном уровне, такого как политика одного ребенка (1980–2016 гг.), И его быстрого экономического развития. Но фиксированный путь социальных изменений, выбранный лидерами однопартийного государства, сильно отличается от переходов, возникающих в результате общественного выбора — вне зависимости от того, «продиктована» политикой правительства или нет.
На самом деле, некоторые страны обладают уникальными социально-экономическими возможностями для получения чаевых. В Южной Африке, например, почти 90% электроэнергии было выработанный углем в 2020 году, но стареющая инфраструктура означает, что в стране регулярно происходят отключения электроэнергии. Многие надеются, что климатические цели и резкое снижение стоимости возобновляемых источников энергии позволят Южной Африке обойти стандартный путь развития, основанный на углеродном топливе, и вместо этого перейти к новому режиму, основанному на возобновляемых источниках энергии. Согласно исследованию 2022 года под руководством Джонатан Ханто Берлинский технологический институт, этот переход медленно начинается. Новые ветряные и солнечные установки стоят дешевле, чем новые угольные электростанции в Южной Африке с 2015 года, в то время как новое законодательство поддерживает низкоуглеродные альтернативы (Энергия для устойчивого развития 69 164).
Ренетт (Унси) Биггс, исследователь устойчивого развития в Университет Стелленбоша, Южная Африка, говорит, что перевод энергетической системы страны в новое состояние «изменит правила игры», потому что значительная часть экономики и общества построена на использовании энергии. Но она предупреждает, что изменения будут иметь преобразующий характер только в том случае, если экономическая модель станет более распределенной и справедливой. Биггс хочет принять закон, который требует, чтобы определенный процент энергии вырабатывался общественными проектами, и чтобы снизить планку для небольших проектов для продажи в сеть.
При таких огромных проблемах потребуется сочетание местных инициатив и вмешательства государства, чтобы отвести нас от грани климатической катастрофы. Но социально-экономические преобразования не обязательно должны быть сплошь гибелью и мраком. Если коллективное воображение удастся активировать, возможно, мы сможем попасть в новый мир, где природные ресурсы больше не являются достоянием немногих, а процветание доступно всем.
