Tropiska skogar som kolkällor eller kolsänkor? Om kritiska gränsvärden, "tipping points" och dialektik

Enligt en nypublicerad studie i tidskriften Science, som man kan läsa om på den utmärkta vetenskapssajten Science Daily så kan Amazonas regnskogar omvandlas från en kolsänka till en kolkälla under torrperioder. Normalt fungerar regnskogar som kolsänkor på jorden, eftersom den rikliga växtligheten "sväljer" det koldioxidöverskott som människan alstras genom förbränning av fossilt kol och olja, ett koldioxidöverskott som annars hade blivit kvar i atmosfären och bidragit till att förstärka växthuseffekten. Som tur är så bromsas den globala uppvärmningen av regnskogarnas förmåga att (delvis) binda upp en del av koldioxiden och omvandla den till växtlighet. Jag säger "delvis" för det är ju som bekant ett faktum att koldioxidnivåerna trots dessa buffrande effekter är stadigt stigande på jorden, precis som långtidstrenden för jordens temperatur de senaste decennierna. Tro inte någonting annat.

Den nya studien borde oroa och förhoppningsvis också klargöra för fler hur komplext klimatet är och hur det beror på en intrikat väv av såväl positiva som negativa återkopplingsmekanismer. Balansen mellan de stabiliserade negativa återkopplingsmekanismerna som delvis bromsar klimatförändringarna och de positiva återkopplingsmekanismerna som gör att klimatförändringarna istället kan accelera, ja rentav skena är dock fortfarande något som vi vet väldigt lite om. De enda som vet säkert är bloggosfärens många tvärsäkra klimatförnekare som redan har bestämt sig: det är de negativa återkopplingsmekanismerna som är viktigast, och vi behöver därför inte oroa oss för att koldioxidutsläppen accelerar, det är bara att köra på så fixar de negativa återkopplingsmekanismerna biffen. En inställning som avspeglar mer fromma förhoppningar och religiösa trosföreställningar än en ärlig vetenskaplig attityd som tar klimatfrågans komplexitet på allvar. En inställning som inte motiveras av dessa bloggares fackkunskap (den är i stort sett obefintlig) utan snarare deras politiska fanatism.

De tropiska skogarna fungerar alltså i normala fall som negativa återkopplingsmekaniser eftersom de har en nettoeffekt på koldioxiden som innebär att de "tar hand om" överskottet som människan har genererat genom sitt användande av fossila bränslen. Det är denna välkända och okontroversiella negativa återkopplingsmekanism som klimatförnekarna i bloggosfären hoppas ska lösa problemet med koldioxidöverskottet. Oseriösa debattörer i denna skara brukar slarvigt kalla detta för koldioxidens "gödningseffekt" på jordens vegetation. Den nya studien visar dock att tropiska skogar inte alltid behöver fungera som koldioxidsänkor. Förutom torka så har även skogens ålder betydelse. eftersom äldre träd har sämre koldioxidupptagningsförmåga än yngre träd. Skogar kan också omvandlas till koldioxidkällor av andra orsaker än torka, exempelvis om många träd dör i omfattande insektsangrepp.

I naturvetenskaplig terminologi talar man ofta om kritiska gränsvärden och "tipping points" när någonting fundamentalt och dramatiskt sker som t. ex. en fasövergång mellan två olika "tillstånd". Ett klassiskt exempel är vatten som kan finnas i tre olika tillstånd: fast (is), flytande (rinnande vatten) och i gasform (vattenånga). De kritiska gränsvärdena där vatten övergår från ett tillstånd till ett annat är 0 grader Celsius, då flytande vatten övergår till is, och 100 grader Celsius då det övergår i gasform och blir vattenånga.

Detta betyder att en temperaturhöjning eller en temperatursänkning på en grad får dramatiskt olika effekter på vatten beroende på vilket temperaturintervall vi befinner oss i: En ökning på en grad från 50 till 51 grader leder inte till en fasövergång, medan en ökning från 99 till 100 grader omvandlar flytande vatten till vattenånga, alltså en fasövergång. På samma sätt fungerar sannolikt många andra naturliga processer som klimatet. Av detta följer att en måttlig eller svag temperaturhöjning kan få dramatiska biologiska effekter, t. ex. genom att förlänga en torrperiod och därmed "omvandla" delar av en tropisk regnskog från en koldioxidsänka till en nettoavgivare av koldioxid. Se där, ytterligare ett exempel på en fasövergång! Sådana icke-linariteter är en del av den komplexa värld vi lever i och en viktig uppgift för naturvetenskapen är att försöka förstå konsekvenserna av dessa.

Liknande resonemang kan givetvis appliceras på koldioxidutsläppen som just nu accelererar: vi kan förmodligen fortsätta ett tag till och temperaturhöjningarna "hänger inte med" eftersom jordens koldioxidsänkor tillfälligt tar hand om överskottet. Frågan är bara: hur länge håller detta? Hur länge kan vi lita på de negativa återkopplingsmekanismerna och hur pass uthålliga är de? När börjar alltfler av jordens koldioxidsänkor omvandlas till läckande koldioxidkällor och när kommer fasövergångarna att ske? Kommer de att ske gradvis eller samtidigt och kan processen plötsligt skena iväg när vi passerar något kritiskt gränsvärde? Vad händer då? Kommer temperaturerna också att börja skena?

Vi vet inte idag när och om detta kommer att ske men det finns skäl att oroa sig. Relativt färsk klimatforskning tyder på att jordens klimat just nu kanske befinner oss nära en ny "tipping point", en kritisk situation där vi inte kan fortsätta med business as usual utan att det får dramatiska effekter för tillståndet på vår planet.

De naturvetenskapliga idéerna om kritiska gränsvärden, fasövergångar och "tipping points" har även en rik tradition i dialektisk och marxistisk filosofi, som i sin tur har sina rötter ända tillbaka till antikens Grekland och filosofen Socrates idéer En av de mest berömda dialektiska "lagarna" är kvantitetens övergång i kvalitet, vilket är ett annan term för en fasövergång. Applicerat till exemplet med vattnets temperatur ovan så övergår vattnet från en kvalitet (vätska) till ett annat kvalitetstillstånd (gas) efter att det har ackumulerat tillräckligt mycket kvantitet (temperatur) och passerar ett kritiskt gränsvärde (100 grader).

De dialektiska idéerna är alltså fruktbara än idag, kanske i synnerhet inom naturvetenskapen, där kunskapen om dessa dessvärre inte är alltför spridd. För den som är intresserad av att lära sig mer om dialektikens roll i naturvetenskapen i allmänhet och klimatforskningen i synnerhet rekommenderas Andreas Malm's läsvärda och högintressanta debattbok om klimatet: Det är vår bestämda uppfattning att om ingenting görs kommer det snart att vara försent.