改編自《物種的命運：人類為何會自我滅絕以及我們如何阻止它》，弗雷德·古特爾著 (布魯姆斯伯里美國，2012)。
早在 20 世紀 70 年代，著名的英國科學家詹姆斯·洛夫洛克就提出了蓋亞理論，該理論認為地球是一種超級有機體。它具有自我調節能力，可以將一切維持在使生命成為可能的一個狹窄範圍內。如果氣溫過高或過低——如果陽光發生變化，或火山導致氣溫下降，等等——蓋亞最終會進行補償。這是一個令人欣慰的概念。正如洛夫洛克後來自己得出的結論一樣，這也是錯誤的。“我必須告訴你們，作為地球大家庭的成員和它密不可分的一部分，你們，尤其是文明，正處於嚴重的危險之中，”他在 2006 年的《獨立報》上寫道。
自從蓋亞理論盛行以來，世界已經變暖，科學家們對世界氣候狀況的評估也變得更加悲觀。美國宇航局氣候科學家詹姆斯·漢森警告說，可能會出現“金星效應”，即失控的變暖會在未來幾個世紀內的某個時候將地球變成不適宜居住的沙漠，其表面溫度足以熔化鉛。然而，即使是漢森，與新一批氣候科學家相比，也開始顯得相當樂觀，他們擔心，如果我們特別不幸，情況可能會在短短幾年甚至幾個月內迅速惡化。具有諷刺意味的是，他們中的一些人是最初由樂觀轉為悲觀的洛夫洛克的思想後代。
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真正的悲觀主義者是那些透過“動力系統”的視角看待氣候的科學家，動力系統是一種描述往往會突然變化且難以預測的事物的數學。它是臨界點的數學——一個“系統”已經緩慢且可預測地變化，並將突然“翻轉”的時刻。通俗的例子是壓垮駱駝的最後一根稻草。或者，您也可以將其視為一艘在向一個方向傾斜得太遠之前都保持穩定的船，然後傾覆。在這種觀點下，地球的氣候現在或很快就會準備好傾覆，從而導致突然的、可能具有災難性的變化。一旦它傾覆，可能就很難再次將其扶正。
氣候像動力系統一樣運作的觀點解決了一些傳統氣候變化觀點的關鍵缺陷，即從整體上，以平均值的角度看待地球。相比之下，動力系統方法將氣候視為許多不同部分的總和，每個部分都有其自身的屬性，所有部分都以難以預測的方式相互依存。
在將動力系統理論應用於氣候方面，最富有成效的科學家之一是英國東英吉利大學的蒂姆·倫頓。倫頓是洛夫洛克的隔代傳人——他的導師是由洛夫洛克指導的。“我們正在認真研究過去的資料和可以告訴我們一些事情的觀測資料，”倫頓說。“在格陵蘭冰芯記錄中，您會看到氣候的跳躍式變化。例如，在過去的案例研究中，您會看到氣候資料的突然變化。以及大約一萬五千年前的後冰期末期，你會看到顯著的氣候變化。”到目前為止，他說，沒有人發現過去這些事件發生如此突然變化的主要原因——沒有隕石或火山或其他明顯的事件——這表明，也許這些氣候變化發生的方式本身就使其變得突然。
倫頓主要對未來感興趣。他試圖尋找可能突然且劇烈變化的事物，即使沒有什麼明顯的事情會觸發它們。他列出了一份包含九個臨界點的簡短清單——九個天氣系統，範圍是區域性的，可能會從一種狀態快速過渡到另一種狀態。
每年，陽光照射在印度洋黑暗的表面，潮溼的溫暖空氣上升並形成雲。這種上升的熱量和水分形成了一個強大的天氣系統，一個天然的泵，將水向上抽起，並以巨大的數量將其移動到數百英里外的陸地。這就是印度季風，它給數千平方英里的農田帶來降雨。大約十億人，其中大多數是窮人，他們的日常食物依賴於反過來又依賴印度季風的可靠性和規律性的農作物。
印度是一個快速發展的國家，擁有數億想要進入中產階級的公民，他們想開汽車並用空調為房屋降溫。它也是一個貧窮的國家，許多人仍然依靠燃燒農業廢棄物來加熱房屋和做飯。家庭火災產生的煙霧一直是次大陸的主要汙染源，它也可能擾亂季風。這些火災以及越來越擁擠的城市中的汽車和公共汽車產生的煙塵上升到大氣中，並漂浮到印度洋上，改變了季風所依賴的大氣動力學。氣溶膠（煙塵）阻止了大部分太陽能到達地表，這意味著季風不會以相同的力量開始，並且需要更長的時間才能積聚動力。到達農作物的雨水減少。
與此同時，主要來自北半球發達國家的溫室氣體累積對印度夏季季風產生了截然不同的影響：它會使季風變得更強。
這兩種相反的影響使得季風的命運難以預測且易受不穩定性的影響。一個很小的影響——大氣中二氧化碳多一點，棕色霧霾多一點——都可能產生巨大的影響。倫頓認為，季風可能會在一年之內從一種狀態翻轉到另一種狀態。那麼會發生什麼呢？倫頓無法確定地回答這個問題，但他預見到了兩種可能性。
一種是季風的力量和強度增加，但來的頻率降低。我們已經在報紙上看到了這方面的跡象。在過去的幾年裡，降雨變得不規律且頻率降低，但當它們來臨時，往往會傾瀉大量的水，而且在通常不會出現降雨的地方降雨。這對農民來說幾乎和乾旱一樣糟糕，因為雨水以額外的力量落在乾涸的地面上，大部分雨水在沒有滲入地面的情況下就流失了，而且還會沖走土壤和植物，造成破壞。2011 年巴基斯坦發生的洪水就是一個例子。如果這種趨勢繼續下去並強度增加，那麼對於依賴農業的印度三分之二的勞動力來說，這將是一個壞訊息。這對印度經濟來說將是不利的——農業佔 GDP 的 25%。一個長期不規律且惡劣的季風會降低農作物產量，增加農場侵蝕，並導致全球食品價格上漲，因為印度將被迫進口更多食品。
另一種可能性更糟糕：季風可能會完全停止。這將是一場不折不扣的災難。季風雨的突然停止（佔印度降雨量的 80%）可能會使 10 億人面臨飢餓的危險。它將改變印度的景觀，消滅當地的動植物物種，迫使農場破產，並加劇已經造成衝突的水資源短缺。印度政府幾乎肯定無法應對如此規模的災難。數以億計的難民將湧入孟買和班加羅爾等大城市，尋求生存的希望。這將造成前所未有的人道主義危機。倫頓預見到西非季風也存在類似的突變危險，這是第二個臨界點。
倫頓名單中的第三個臨界點是北極海冰。多年來，冰層在夏季變得越來越薄並不斷退縮。很快，它可能會在夏季完全消失。我們可能已經達到了這個臨界點——向北極在夏季無冰的新狀態過渡已經迫在眉睫。最終，北極可能會翻轉，全年都無冰。這種轉變的連鎖反應將是巨大的——這將導致極地地區的變暖顯著增加，因為開闊水域比冰覆蓋的海域吸收更多的太陽能。全年無冰的北極效應就像在平底鍋上加熱格陵蘭島一樣。
第四個臨界點是格陵蘭島的冰川，它蘊藏著足夠的水，足以導致海平面上升 20 多英尺。當然，融化這麼多冰需要一段時間。目前，政府間氣候變化專門委員會的預測表明，這將需要大約一千年的時間。科學家們目前對如此大的冰塊如何融化沒有很好的把握。出於多種原因，這種情況可能發生得更快——最近的觀測表明，融化不僅超出了模型的預測，而且也開始加速。沿海地區冰層的顯著退縮導致了相對溫暖的海洋水的湧入，這促進了融化。
所有這些都使倫頓得出結論，格陵蘭島冰蓋可能在 300 年而不是 1000 年或更長時間內過渡到另一種狀態。格陵蘭島如此快速的融化將對北大西洋上執行的洋流產生連鎖反應，給北歐和斯堪的納維亞半島帶來溫暖，即大西洋溫鹽環流。這種洋流的突然變化可能會使歐洲大部分地區重新進入冰河時代。幾年前，科學家們對此可能性感到緊張，直到進一步的研究表明，洋流的任何轉變都還需要很長時間——可能需要一千年的時間。倫頓認為，格陵蘭島的加速融化將比這些令人放心的計算所考慮的要向北大西洋傾瀉更多的淡水。“煤礦裡的金絲雀是北極失去了夏季海冰覆蓋，”倫頓說。“我真的很擔心格陵蘭冰蓋。它已經在流失質量並且正在縮小。”
如果格陵蘭島翻轉到完全無冰狀態，這將導致海平面大幅上升——大約六到七米。即使這需要 300 年才能發生，“那將是一場絕對的災難，”倫頓說，“一個真正的改變遊戲規則的因素”。以這種海平面上升速度，保護海岸線將變得越來越困難。低窪地區將不得不放棄。其中包括紐約、洛杉磯、舊金山、倫敦、東京和香港等城市，更不用說整個佛羅里達州和印度支那的廣大地區了。
第六個臨界點——南極西部冰蓋——更可怕。它上面有足夠的冰，足以使海平面上升約 80 米。冰層正在融化，但速度很慢——大多數最壞的情況都認為冰層需要幾個世紀才能融化。但是，對於南極西部冰蓋是否會像冰川收縮一樣比預期更快地崩解入海，存在一些令人擔憂的疑問。如果這種情況發生，它將在一個世紀內使海平面上升 5 米。大多數專家認為這種情況不太可能發生，但如果這種情況真的發生，倫頓認為，冰蓋可能會在短短 300 年內翻轉——比大多數模型預測的速度快三倍。
水和冰並不是唯一令人擔憂的問題。亞馬遜雨林，倫頓提出的第七個臨界點，也正面臨危險。雨林通常都很潮溼，但它們也有旱季，而這些旱季被證明是動植物生存的限制因素。隨著伐木工人減少產生水分以補充降雨的樹木數量，旱季變得越來越乾燥，持續時間也越來越長。最近，亞馬遜的旱季變得更加嚴重，對構成雨林冠層的許多樹木的生存造成了限制，而樹冠是雨林生態系統的支柱。隨著旱季的持續延長，植物從土壤中吸收越來越多的水分，最終導致土壤開始乾涸。樹木受到脅迫並開始死亡。森林地面上出現了更多可燃物，導致野火更容易發生。這並非假設，而是已經開始發生的事實。在2010年的乾旱期間，亞馬遜估計發生了12000起野火，我們已經看到了這種情況。隨著森林失去越來越多的樹木，它也失去了為天氣模式提供溫暖溼潤空氣的能力。
如果亞馬遜轉變為更乾燥的狀態，它將對天氣模式產生重大影響。亞馬遜基本上是熱帶地區的一大片溼地。砍伐樹木並失去潮溼的空氣，區域環流模式也會隨之改變。類似的轉變也可能發生在加拿大的北方森林（第八個臨界點）。這些森林的枯死將釋放出目前封存在永久凍土中的500億至1000億噸碳。
我們在天氣圖上熟悉的常見天氣模式也可能發生快速變化。其中之一就是厄爾尼諾-南方濤動，這是倫頓提出的第九個也是最後一個臨界點。厄爾尼諾現象涉及太平洋西側的一團暖水向東移動，並帶來溫暖潮溼的空氣。當這股暖水冷卻並向西迴流時，厄爾尼諾現象結束，拉尼娜現象開始。這兩種模式大約每五年交替出現一次。透過觀察，科學家們已經開始看到這兩種模式之間的交替變得更加不規律。他們擔心天氣模式可能會轉向某種不同的狀態，例如更頻繁地在兩種模式之間切換。倫頓說，這將對亞馬遜產生不利影響，加劇已經威脅到雨林的趨勢。
真正的噩夢場景是當所有這些變化開始相互加強時。北極夏季海冰消失，導致格陵蘭冰蓋融化，並促使北方森林也發生變化。淡水徑流改變了溫鹽環流動力學並影響急流。厄爾尼諾-南方濤動和亞馬遜相互作用，從而加強彼此，可能還會影響印度和非洲的季風。“如果說干預一個，你可能會影響另一個，這並不是一件荒謬的事情，”倫頓說。“因果關係的方向並不總是顯而易見的。我們知道它們是相連的，我們知道它們是非線性的，我們知道它們以某種方式耦合在一起。當你看到一個變化時，你會看到其他方面的變化。”
“然後我們開始談論多米諾骨牌效應，”倫頓說。“最糟糕的情況是，你引發了一件事，而這件事又會促使另一件事的發生。你會得到這些級聯效應。”
要出現這種最壞的情況，需要一系列完美的氣候轉變。但是，如果它真的發生了，至少它會很快發生。