Les physiciens prédisent que la Terre deviendra un monde chaotique, avec des conséquences désastreuses

Les humains ne font pas que réchauffer la Terre, ils rendent le climat chaotique, suggère une nouvelle étude brutale.

La nouvelle recherche, qui a été publiée le 21 avril sur la base de données préimprimée arXiv, dresse un tableau large et général de l’impact potentiel total de l’activité humaine sur le climat. Et la photo n’est pas belle.

Bien que l’étude ne présente pas une simulation complète d’un modèle climatique, elle brosse un large aperçu de la direction que nous prenons si nous ne freinons pas le changement climatique et notre utilisation incontrôlée des combustibles fossiles, selon les auteurs de l’étude, les scientifiques au Département de Physique et d’Astronomie de l’Université de Porto au Portugal. .

« Les implications du changement climatique sont bien connues (sécheresses, vagues de chaleur, phénomènes extrêmes, etc.) », a déclaré le chercheur Orfeu Bertolami à Live Science dans un e-mail. « Si le système terrestre entre dans la région du comportement chaotique, nous perdrons tout espoir de résoudre le problème d’une manière ou d’une autre. »

Changements climatiques

La Terre subit périodiquement des changements massifs dans les régimes climatiques, passant d’un équilibre stable à un autre. Ces changements sont généralement entraînés par des facteurs externes tels que des changements dans l’orbite terrestre ou une augmentation massive de l’activité volcanique. Mais les recherches antérieures suggèrent que nous entrons maintenant dans une nouvelle phase, une phase conduite par l’activité humaine. Alors que les humains pompent plus de carbone dans l’atmosphère, nous créons une nouvelle ère anthropocène, une période de systèmes climatiques influencés par l’homme, quelque chose que notre planète n’a jamais connu auparavant.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont modélisé l’introduction de l’Anthropocène comme une transition de phase. La plupart des gens connaissent les transitions de phase dans les matériaux, par exemple lorsqu’un glaçon passe d’un solide à un liquide en fondant dans l’eau, ou lorsque l’eau s’évapore en un gaz. Mais des transitions de phase se produisent également dans d’autres systèmes. Dans ce cas, le système est le climat de la Terre. Un climat donné fournit des saisons et des conditions météorologiques régulières et prévisibles, et une transition de phase dans le climat conduit à un nouveau schéma de saisons et de conditions météorologiques. Lorsque le climat passe par une transition de phase, cela signifie que la Terre connaît un changement soudain et rapide de schémas.

Problèmes logistiques

Si l’activité humaine entraîne une transition de phase dans le climat de la Terre, cela signifie que nous amenons la planète à développer un nouvel ensemble de modèles météorologiques. À quoi ressembleront ces modèles est l’un des problèmes les plus urgents de la science du climat.

Où va le climat de la Terre ? Cela dépend en grande partie de ce que sera exactement notre activité au cours des prochaines décennies. Réduire drastiquement la production de carbone, par exemple, conduirait à des résultats différents de ne rien changer du tout, ont écrit les chercheurs dans l’étude.

Pour rendre compte des différentes trajectoires et choix que l’humanité pourrait faire, les chercheurs ont utilisé un outil mathématique appelé carte logistique. La carte logistique est excellente pour décrire des situations où certaines variables – telles que la quantité de carbone dans l’atmosphère – peuvent croître mais atteignent naturellement une limite. Par exemple, les scientifiques utilisent souvent la carte logistique pour décrire les populations animales : les animaux peuvent continuer à donner naissance, augmentant leur nombre, mais ils atteignent une limite lorsqu’ils consomment toute la nourriture de leur environnement (ou que leurs prédateurs ont trop faim et les consomment).

Notre influence sur l’environnement est définitivement croissante, et ce depuis plus d’un siècle. Mais elle atteindra naturellement une limite, selon les chercheurs. Par exemple, la population humaine ne peut croître qu’à un certain point et ne peut avoir qu’un certain nombre d’activités émettrices de carbone ; et la pollution finira par dégrader l’environnement. À un moment donné dans le futur, la production de carbone atteindra une limite maximale, et les chercheurs ont découvert qu’une carte logistique peut très bien saisir la trajectoire future de cette production de carbone.

Tout est désordre

Les chercheurs ont exploré différentes façons dont la carte logistique humaine pourrait évoluer, en fonction de divers facteurs tels que notre population, l’introduction de stratégies de réduction du carbone et de technologies meilleures et plus efficaces. Une fois qu’ils ont trouvé comment la production humaine de carbone évoluerait avec le temps, ils l’ont utilisé pour examiner comment le climat de la Terre évoluerait à travers la transition de phase induite par l’homme.

Dans le meilleur des cas, une fois que l’humanité atteint la limite de production de carbone, le climat de la Terre se stabilise à une nouvelle température moyenne plus élevée. Cette température plus élevée est globalement mauvaise pour les humains, car elle entraîne toujours une élévation du niveau de la mer et des phénomènes météorologiques plus extrêmes. Mais au moins, c’est stable : l’Anthropocène ressemble aux âges climatiques précédents, seulement plus chaud, et il aura toujours des conditions météorologiques régulières et reproductibles.

Mais dans le pire des cas, les chercheurs ont découvert que le climat de la Terre conduisait au chaos. Vrai, chaos mathématique. Dans un système chaotique, il n’y a pas d’équilibre et pas de modèles répétables. Un climat chaotique aurait des saisons qui changent énormément d’une décennie à l’autre (ou même d’une année à l’autre). Certaines années connaîtraient des éclairs soudains de conditions météorologiques extrêmes, tandis que d’autres seraient complètement calmes. Même la température moyenne de la Terre peut fluctuer énormément, passant de périodes plus froides à des périodes plus chaudes sur des périodes de temps relativement courtes. Il deviendrait tout à fait impossible de déterminer dans quelle direction se dirige le climat de la Terre.

« Un comportement chaotique signifie qu’il sera impossible de prédire le comportement du système terrestre à l’avenir, même si nous connaissons avec une grande certitude son état actuel », a déclaré Bertolami. « Cela signifiera que toute capacité à contrôler et à conduire le système terrestre vers un état d’équilibre qui favorise l’habitabilité de la biosphère sera perdue. »

Plus inquiétant encore, les chercheurs ont découvert qu’au-dessus d’un certain seuil de température critique pour l’atmosphère terrestre, un cycle de rétroaction peut se déclencher là où un résultat chaotique deviendrait inévitable. Certains signes indiquent que nous avons peut-être déjà dépassé ce point de basculement, mais il n’est pas trop tard pour éviter une catastrophe climatique.