Χρησιμοποιώντας τη Φυσική για να καταγράψετε τις αλλαγές στο γήινο σύστημα στο ανθρωποκαινικό καιρό
Το Ανθρωπόκαινο αντιπροσωπεύει μια εντελώς νέα εποχή στην ιστορία του Συστήματος της Γης. Τα στοιχεία δείχνουν ότι η εξέλιξη της Γης καθορίζεται πλέον κυρίως από την επίδραση των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, παρά από τις φυσικές αστρονομικές και γεωφυσικές δυνάμεις, q, που κυριαρχούσαν μέχρι το πιο πρόσφατο παρελθόν.
Επιπλέον, παρατηρούμε μια μεγάλη επιτάχυνση στις αλλαγές που προκαλούνται από ανθρώπινους παράγοντες. Αυτά οδηγούν σε συνθήκες που έρχονται σε πλήρη αντίθεση με την αξιοσημείωτη κλιματική σταθερότητα των δώδεκα χιλιετιών από το τέλος του τελευταίου παγετώνα, μια εποχή που ονομάζεται Ολόκαινο. Αυτό υποδηλώνει ότι το γήινο σύστημα βρισκόταν σε κατάσταση ισορροπίας που διαταράχθηκε από την αυξανόμενη ανθρώπινη επιρροή στο περιβάλλον.
Προτείνουμε ότι η μετάβαση από το Ολόκαινο στο Ανθρωποκαινικό είναι, στην πραγματικότητα, μια μετάβαση φάσης, μια ποιοτική αλλαγή στα χαρακτηριστικά της κατάστασης ισορροπίας του γήινου συστήματος. Παρέχουμε επίσης ένα φυσικό μοντέλο που βασίζεται στη θεωρία Landau-Ginsburg, μια θεωρητική διάταξη για την περιγραφή όλων των μεταβάσεων φάσης.
Αυτό το μοντέλο επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει την ελεύθερη ενέργεια, F, του συστήματος, τη σχετική θερμοδυναμική ποσότητα και οδηγεί στον προσδιορισμό των δύο διαφορετικών φάσεων που προκύπτουν από τη μετάβαση και των διαφορετικών σημείων ισορροπίας τους. Η βασική ποσότητα που πρέπει να οριστεί είναι η παράμετρος τάξης, ψ, που εδώ θεωρούμε ως συνάρτηση της θερμοκρασίας.
Στη συνέχεια, η διατύπωση Landau-Ginzburg μας επιτρέπει να μελετήσουμε τον αντίκτυπο μιας πρόσθετης επιρροής στο γήινο σύστημα, σε αυτήν την περίπτωση, τις επιπτώσεις των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, μοντελοποιημένες ως εξωτερικό πεδίο, H. Το αποτέλεσμα είναι άμεσα ορατό στην αποσταθεροποίηση του Ολόκαινου συνθήκες, θέτοντας το Σύστημα της Γης σε μια πορεία προς μια νέα, αλλά άγνωστη κατάσταση ισορροπίας. Μπορούμε επίσης να υπολογίσουμε μια παράμετρο ευαισθησίας που δείχνει πώς τα αποτελέσματα του εξωτερικού πεδίου είναι πολύ μεγαλύτερα όταν το σύστημα είναι κοντά στη μετάβαση φάσης. Αυτό ισοδυναμεί με το να πούμε ότι υπάρχει ένα σημείο καμπής στη μετάβαση φάσης.
Ο στόχος της δημιουργίας αυτού του θεωρητικού πλαισίου είναι να μπορεί να τροφοδοτήσει τα υπάρχοντα και μελλοντικά δεδομένα σχετικά με τις συνθήκες του γήινου συστήματος και των διαφόρων υποσυστημάτων του και να οικοδομήσει ένα πολυδιάστατο προγνωστικό μοντέλο για την Ανθρωποκαινία. Έχουμε ήδη εξηγήσει πώς μπορεί να εκτελεστεί αυτό μέσω μιας μεμονωμένης παραμέτρου, της εξάντλησης της βιομάζας, και πώς το μοντέλο μπορεί να περιοριστεί από τα δεδομένα προκειμένου να παρέχει αριθμητικές προβλέψεις.
Αυτή είναι η πορεία προς την ανάπτυξη αυτής της νέας θεωρίας. Ας ελπίσουμε ότι θα προσφέρει ένα νέο εργαλείο για την κατανόηση και την αναζήτηση λύσεων για την ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή. Καθώς η σημασία των ανθρώπινων δραστηριοτήτων συνεχίζει να αυξάνεται, τόσο θα αυξάνεται η αποσταθεροποιητική τους επιρροή στο σύστημα της Γης και η εξέλιξή του προς το νέο σημείο ισορροπίας μακριά από το Ολόκαινο. Είναι ήδη ξεκάθαρο ότι μόνο μέσω μιας δραστικής αλλαγής στο τρέχον κοινωνικο-οικονομικό σύστημα θα μπορέσει η ανθρωπότητα να αποτρέψει τις απειλητικές συνέπειες του Ανθρωποκαινού.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Aphysical framework for the Earth System, Anthropocene Equation and the Great Acceleration (Τόμος 169, σελίδες 66-69, Οκτώβριος 2018), που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Global and Planetary Change . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους O. Bertolami και F. Francisco από το Universidade do Porto.
