Кліматичні переломні точки: відхід від краю пропасті та прискорення позитивних змін

«Попередження про повені через сильні дощі та грози»
«Проливні зливи викликають хаос у подорожах»
«Люди застрягли, оскільки повінь відрізає громади»

Історії про повені є основною дієтою в ЗМІ. Це не дивно, враховуючи, що сильний дощ може мати величезний вплив на місцеві громади – пошкоджуючи будинки, вибиваючи з ладу лінії електропередач і блокуючи дороги. Але уявіть, якби невдала комбінація інтенсивних локальних повеней в одній частині країни спричинила хаос подорожей у всій країні.

Такий захід є прикладом а переломний момент у соціально-економічній системі – коли відносно невеликий вклад призводить до непропорційно великого результату, що призводить до соціальних та економічних наслідків, які неможливо легко відмінити. У цьому сценарії тригером є паводкові води на відносно невеликій території, а переломною точкою є втрата функціональності національної мережі доріг. Якщо люди не можуть подорожувати, економічна та соціальна діяльність швидко припиняється. Так, паводкові води спадуть, але щоб запобігти повторенню подібного результату, доведеться перепроектувати дорожню систему.

У фізиці точки перелому або критичні точки є звичним явищем. Їх можна знайти у всіх видах фазових переходів, будь то перетворення рідини на газ або раптова намагніченість сегнетоелектричних матеріалів (див. рамку нижче). Але зростання інтересу до нелінійності в соціальному контексті можна пов’язати з бестселером Малкольма Гладуела 2000 року «поп-соціологія». Перехідний пункт. Він деконструював кілька суперечливих соціальних тенденцій, у тому числі різке зниження рівня злочинності в Нью-Йорку в 1990-х роках і несподіване (і непов’язане) відновлення взуття Hush Puppies того ж десятиліття.

Протягом кількох років концепція переломної точки також увійшла в розмови про клімат. Побоювання зросли навколо катастрофічних подій з обмеженою оборотністю, таких як масштабне вимирання тропічних лісів Амазонки (коли здоров’я рослин поступово погіршується, що іноді призводить до загибелі організмів), та танення крижаних покривів, що, у свою чергу, спричиняє підвищення глобального рівня моря. Ці занепокоєння змусили групу вчених-екологів із Великої Британії та Німеччини попередити у 2008 році, що «суспільство може бути заколисане хибним відчуттям безпеки через плавні прогнози глобальних змін» (PNAS 105 1786). Вони визначили «перекидний елемент» як субконтинентальну підсистему Землі, яка за певних обставин може бути переведена в якісно інший стан невеликими збуреннями.

Люди вже змушені залишати свої домівки через підвищення рівня моря, а сільськогосподарські угіддя покидають через посуху

Останніми роками концепція переломної точки поширилася на системи людина-клімат, і її термінологія навіть використовується в звіти по Міжурядова група з питань зміни клімату. Широкий вплив локальних повеней є лише одним із багатьох потенційних соціально-економічних переломних моментів, викликаних змінами клімату. Насправді люди вже змушені залишати свої домівки через підвищення рівня моря, тоді як сільськогосподарські угіддя покидають через посуху, а гірськолижні курорти втрачають сніг через глобальне потепління. Але в спробах передбачити небезпечні пороги та завадити нам перетнути їх, виникає абсолютно нова наукова сфера, у якій дослідники з усіх соціальних і фізичних наук досліджують складну взаємодію між кліматом і соціально-економічними системами.

Дорога до переломної точки

Одне нещодавнє дослідження в цій зростаючій галузі оцінювало стійкість європейських дорожніх мереж до повеней (Дослідження транспорту, частина D 108 103332). На чолі з Кеес ван Гінкель – дослідник адаптації до клімату та управління ризиками в Інститут Дельтарес у Нідерландах – дослідження показало, що невеликі гірські країни, такі як Словенія, Македонія та Албанія, є особливо вразливими, причому найгірші 5% повеней, що відбуваються один раз на сто років у локальних районах, потенційно можуть ізолювати цілі регіони через недостатня стійкість дорожньої мережі. Через обмежену кількість сполучень між ключовими економічними центрами у цих країнах, за оцінками, 32–41% водіїв повинні будуть об’їжджати – багато з них – екстремальні, що спричинить соціальні та економічні зриви.

Навпаки, мережі доріг у заможніших і великих країнах, таких як Велика Британія, Німеччина та Франція, загалом більш надійні, хоча навіть у них все ще можуть бути локальні вразливі місця. Наприклад, два дні сильних опадів у Центральній Європі в липні 2021 року призвели до надзвичайної повені в Німеччині та Бельгії, під час якої загинуло щонайменше 222 людини, а інфраструктура зазнала серйозних збитків у ширшому регіоні. Значна частина руйнувань сталася в німецьких землях Північний Рейн-Вестфалія та Рейнланд-Пфальц, де круті вузькі долини створювали ефект воронки. Більше того, рівень паводкової води підвищився, оскільки ґрунти були значною мірою насичені перед рекордними липневими опадами у водозбірних районах річок Ар та Ерфт. Повені та зсуви призвели до перекриття доріг, що перекрило шляхи евакуації для кількох сіл.

Моделі, які використовують сучасні дослідники соціальної підказки, мають схожість з останніми розробками в теорії мереж і критичних переходів у фізичних системах. Дослідження Ван Гінкела, наприклад, прийняло мережевий перколяційний підхід, який використовується у фізиці для моделювання фазових переходів у матеріалах. Цей підхід може описати, наприклад, як розчин полімерів перетвориться на твердий гель, коли достатня кількість ланцюгів з’єднається разом, причому перемикання відбувається в так званій «точці перколяції».

Важливо те, що група ван Гінкела адаптувала фізичну модель, щоб зробити її актуальною для політиків. Це тому, що в людських системах неприйнятні точки перелому можуть бути досягнуті задовго до точки математичної перколяції. «У нашому дослідженні справжня точка проникнення — це місце, де фактично затоплена вся країна — і якщо це все-таки сталося, то відсутність дорожньої мережі більше не є вашою найбільшою проблемою», — каже він.

Натомість соціальні переломні моменти визначаються людськими факторами – у цьому випадку це велика втрата функціональності національної мережі доріг під час повені, що визначається відрізаними маршрутами, змінами маршрутів і загальним часом затримок. Ван Гінкель каже, що національні дорожні органи, швидше за все, вже знають про деякі вразливі місця, які виявляє дослідження його групи. Цінність, за його словами, полягає в тому, що це дозволяє проводити порівняння між країнами, що може бути корисним для політиків або для бізнес-інвесторів.

Для багатьох систем переломна точка може не бути викликана безпосередньо кліматом. Як зазначає ван Гінкель, це може бути пов’язано зі зміною політики, яка припиняє підтримку громад, які стикаються з наслідками повільних і стійких змін клімату. Сільськогосподарські працівники у дедалі більш посушливих регіонах, які, наприклад, покладаються на державні субсидії, постраждали б від накопичених повільних наслідків зміни клімату, якби їхню підтримку раптово припинили. Іншими словами: нелінійність існує в соціальній системі.

Не просто загибель і морок

Дослідження соціальних переломних точок не лише виявляють вразливі місця та передбачають катастрофи. Вони також допомагають нам зрозуміти механізм бажаних швидких соціальних змін. Чому, наприклад, після десятиліть толерантності дозволити куріння в громадських місцях швидко стало немислимим? Чому протест одного шведського учня спонукав ціле покоління до кампанії проти кліматичних загроз? Або чому знадобилася пандемія, щоб гібридна робота набула широкого поширення?

Проста відповідь на такі запитання полягає в тому, що час був правильний, але це очевидно лише заднім числом. Більш доречним питанням для тих, хто чинить зміни, є: як можна «схилити» соціальні та економічні системи, щоб сприяти швидким прогресивним змінам?

У Гладуеля Перехідний пункт він стверджує, що успішне втручання, як правило, є чітко сфокусованим і потребує скромних змін у поведінці окремих людей. За його словами, ініціативи щодо соціальних підказок мають бути зручними та здійснюватися за допомогою поєднання продавців, контактів та експертів. Він посилається на ініціативу з підвищення обізнаності про діабет і рак молочної залози в афроамериканській громаді Сан-Дієго, яку очолює медсестра Джорджія Садлер. Після того, як початкова кампанія в місцевих церквах не мала ефекту, Садлер переключила свою увагу на місцеві салони краси. Вона знала, що це місця для відпочинку, де люди вже довіряють стилістам, тому їх навчили доносити повідомлення кампанії в розмові. Ця зміна тактики привела до великого успіху – подальше дослідження, співавтором якого був Садлер, виявило значно вищі показники мамографії серед афроамериканок, які піддавалися салонним повідомленням, порівняно з контрольною групою, яка не робила (J. Natl Med. доц. 103 735).

Виклик кліматичної кризи полягає в тому, що повільні та постійні зміни можуть бути недостатніми, щоб уникнути катастрофи. Нещодавно дослідники виявили, що поточне глобальне потепління на 1.1 °C вище доіндустріального рівня вже перемістило нас у діапазони для п’яти кліматичних переломних точок (наука 10.1126/science.abn7950). Це крах як Гренландського, так і Західно-Антарктичного льодовикового покриву; відтавання регіонів вічної мерзлоти протягом короткого проміжку часу з вивільненням величезної кількості накопиченого вуглекислого газу; повна втрата коралових рифів у низьких широтах; і різке послаблення важливої ​​океанічної течії в північній Атлантиці.

Щоб подолати кліматичні виклики, світові лідери збираються зараз (6–18 листопада) на Конференції ООН зі зміни клімату в Єгипті (КС 27), щоб обговорити ключові питання, такі як кліматичне фінансування, енергетичні шляхи та адаптація до кліматичних загроз. Але будь-які укладені угоди не принесуть користі, якщо обіцяні зміни не приймуть окремі особи, громади та підприємства, яких вони стосуються. Ось чому особи, які приймають рішення, повинні розуміти динаміку соціальних змін.

Один дослідник, який досліджує механізми переходів у системах людина-клімат Ілона Отто, суспільствознавець в Університет Граца, Австрія. У статті 2020 року Отто та її команда визначили шість елементів соціальної підказки, які вважаються ключовими для досягнення Париж угоду про зміну клімату (PNAS 117 2354). Вони охоплюють енергію; декарбонізація міст; відмова від викопного палива; моральні наслідки використання викопного палива; кліматична освіта та залучення; та розширена інформація про викиди парникових газів. На основі консультацій з експертами з наукових кіл, промисловості, громадських і урядових організацій були запропоновані стратегії для кожного елемента перешкод. Ідеї ​​варіюються від нових будівельних матеріалів і пропаганди безм’ясних дієт до формування глобального екологічного суду.

Для Отто найпотужніші рушійні сили змін стосуються інфраструктури та соціальних норм. Взяти, наприклад, два трубопроводи Nord Stream, які були побудовані для доставки природного газу з Росії в Європу. Після вторгнення Росії в Україну на початку 2022 року трубопровід «Північний потік-11» вартістю 2 мільярдів доларів був майже залишений, і з тих пір Росія вимкнула «Північний потік-1» у відповідь на санкції Заходу. Як наслідок, споживчі ціни та ціни на енергоносії по всій Європі різко зросли.

Фізика громадської думки

Проте, незважаючи на тиск, більшість європейських мешканців не кричать про відновлення роботи трубопроводів – існує колективне визнання того, що було б морально огидно фінансувати війну Росії. Отто каже, що ці нещодавні події є чіткою ознакою того, що альтернативи відновлюваної енергії повинні бути швидко відстежені. Однак вона побоюється, що багатонаціональні проекти масштабу Nord Stream, здається, реалізуються лише для викопного палива, незважаючи на всю риторику про перехід на зелену енергетику.

Зараз Отто вивчає вплив особистого вибору на клімат, а попередній аналіз Великобританії та Німеччини показує, що системи опалення домогосподарств зазвичай є найбільшою змінною в індивідуальних викидах. Щоб зрозуміти складні економічні, соціальні та моральні проблеми, з якими стикаються споживачі, Отто використовує «моделі зараження», які зазвичай використовуються для вивчення того, як поширюються епідемії. Результати можуть допомогти в кампаніях, щоб заохотити людей їсти менше м’яса, використовувати екологічніші форми подорожей або ініціювати зміни шкільних програм. «Суспільствознавці зараз більше працюють із кількісними показниками та більш відкриті до кількісних моделей», — каже Отто.

Глобальні перспективи

Соціальні переломні моменти також викликають моральні питання. Можна сказати, що Китай продемонстрував найефективніші соціальні чайові в новітній історії через втручання на державному рівні, такі як політика однієї дитини (1980–2016) та його швидкий економічний розвиток. Але фіксований маршрут соціальних змін, обраний лідерами однопартійної держави, дуже відрізняється від переходів, які виникають через суспільний вибір – незалежно від того, «підказує» політика уряду чи ні.

Фактично, деякі країни мають унікальні соціально-економічні можливості для отримання чайових. У ПАР, наприклад, було майже 90% електроенергії утворюється вугіллям у 2020 році, але застаріла інфраструктура означає, що країна регулярно відчуває відключення електроенергії. Багато хто сподівається, що кліматичні цілі та різке падіння витрат на відновлювану енергію дозволять Південній Африці обійти стандартний шлях розвитку на вуглецевому паливі – замість цього перейти до нового режиму, зосередженого на відновлюваній енергії. Згідно з дослідженням 2022 року під керівництвом Джонатан Ханто в Берлінський технологічний інститут, цей перехід повільно починається. Нові вітряні та сонячні установки були дешевшими, ніж нові вугільні електростанції в Південній Африці з 2015 року, тоді як нове законодавство підтримує низьковуглецеві альтернативи (Енергія для сталого розвитку 69 164).

Рейнетт (Унсі) Біггс, дослідник сталого розвитку в Університет СтелленбошПівденно-Африканська Республіка каже, що переведення енергетичної системи країни в новий стан «змінить правила гри», оскільки велика частина економіки та суспільства побудована навколо використання енергії. Але вона застерігає, що зміни будуть трансформаційними, лише якщо економічна модель стане більш розподіленою та справедливою. Біггс хоче прийняти законодавство, яке вимагає, щоб певний відсоток енергії вироблявся громадськими проектами, і знизити планку для невеликих проектів, які продаються в мережу.

З такими величезними проблемами поєднання місцевих ініціатив і державного втручання буде необхідне, щоб відвести нас від межі кліматичної катастрофи. Але соціально-економічні зміни не обов’язково будуть суцільними. Якщо вдасться активізувати колективну уяву, можливо, ми зможемо потрапити в новий світ, де природні ресурси більше не є владою небагатьох, а процвітання є вибором для всіх.