Σημεία καμπής στο κλιματικό σύστημα

Ένα σημείο καμπής στο κλιματικό σύστημα είναι ένα κατώφλι που, όταν ξεπεραστεί, μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλες αλλαγές στην κατάσταση του συστήματος. Πιθανά σημεία καμπής έχουν εντοπιστεί στο φυσικό κλιματικό σύστημα, στα οικοσυστήματα που επηρεάζονται και μερικές φορές και στα δύο. Για παράδειγμα, ένας μοχλός για τη μετάβαση από µια παγετώδη σε µια µεσοπαγετωνική περίοδος είναι η ανατροφοδότηση από τον παγκόσμιο κύκλο άνθρακα, που πυροδοτείται από τις αργές αλλαγές στην κλίση του άξονα της Γης και το σχήμα της τροχιάς της γύρω από τον ήλιο. Οι γεωλογικές καταγραφές θερμοκρασίας της Γης περιλαμβάνει πολλά ακόμη παραδείγματα γρήγορων γεωλογικά μεταβάσεων μεταξύ διαφορετικών κλιματικών καταστάσεων.Τα σημεία καμπής του κλίματος παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον όσον αφορά τις ανησυχίες σχετικά με την υπερθέρμανση του πλανήτη στη σύγχρονη εποχή. Πιθανή συμπεριφορά σημείου καμπής έχει προσδιοριστεί για την παγκόσμια μέση θερμοκρασία της επιφάνειας μελετώντας αυτο-ενισχυμένες ανατροφοδοτήσεις και την προηγούμενη συμπεριφορά του κλιματικού συστήματος της Γης. Αυτοενισχυόμενες ανατροφοδοτήσεις στον κύκλο άνθρακα και την πλανητική ανακλαστικότητα θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια σειρά από σημεία καμπής που οδηγούν τον κόσμο σε μια κλιματική κατάσταση θερμοκηπίου.Μεγάλα υποσυστήματα του συστήματος της Γης που μπορεί να περάσουν ένα σημείο καμπής αναφέρονται ως στοιχεία καμπής. Στοιχεία καμπής βρίσκονται στα φύλλα πάγου της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής, προκαλώντας πιθανώς άνοδο δεκάδων μέτρων στη στάθμη της θάλασσας. Αυτά τα σημεία καμπής δεν είναι πάντα απότομα. Για παράδειγμα, σε κάποιο επίπεδο αύξησης της θερμοκρασίας, το λιώσιμο ενός μεγάλου μέρους του φύλλου πάγου της Γροιλανδίας ή / και του φύλλου πάγου της Δυτικής Ανταρκτικής θα γίνει αναπόφευκτο, αλλά το ίδιο το φύλλο πάγου μπορεί να υπάρχει για πολλούς αιώνες. Ορισμένα στοιχεία καμπής, όπως η κατάρρευση των οικοσυστημάτων, είναι μη αναστρέψιμα.

 Η πέμπτη έκθεση αξιολόγησης (AR5) της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Αλλαγή του Κλίματος (ΔΕΑΚ) ορίζει ένα σημείο καμπής ως μια μη αναστρέψιμη αλλαγή στο κλιματικό σύστημα. Αναφέρει ότι τα ακριβή επίπεδα κλιματικής αλλαγής που επαρκούν για την ενεργοποίηση ενός σημείου καμπής παραμένουν αβέβαια, αλλά ότι ο κίνδυνος διέλευσης πολλαπλών σημείων καμπής αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ένας ευρύτερος ορισμός των σημείων καμπής χρησιμοποιείται μερικές φορές, ο οποίος περιλαμβάνει απότομα αλλά αναστρέψιμα σημεία καμπής.Στο πλαίσιο της κλιματικής αλλαγής, ένα "σημείο αναπροσαρμογής" ορίζεται ως "η τιμή κατωφλίου ή μια συγκεκριμένη οριακή κατάσταση όπου υπερβαίνουν τα οικολογικά, τεχνικά, οικονομικά, χωρικά ή κοινωνικά αποδεκτά όρια."Η συμπεριφορά ενός σημείου καμπής στο κλίμα μπορεί επίσης να περιγραφεί με μαθηματικούς όρους. Τα σημεία καμπής, υπό αυτή την έννοια, θεωρούνται ως οποιοσδήποτε τύπος διακλάδωσης με υστέρηση. Η υστέρηση είναι η εξάρτηση της κατάστασης ενός συστήματος από την ιστορία του. Για παράδειγμα, ανάλογα με το πόσο ζεστό και κρύο ήταν το κλίμα στο παρελθόν, μπορεί να υπάρχουν διαφορετικές ποσότητες πάγου στους πόλους με την ίδια συγκέντρωση αερίων θερμοκηπίου ή θερμοκρασίας.Σε μια μελέτη εμπνευσμένη από "μαθηματικές και στατιστικές προσεγγίσεις για την κλιματική μοντελοποίηση και την πρόβλεψη", οι συγγραφείς εντοπίζουν τρεις τύπους σημείων καμπής σε ανοιχτά συστήματα όπως το κλιματικό σύστημα - την καμπή που προκύπτει από διακλάδωση, την καμπή που προκύπτει από θόρυβο και την καμπή που εξαρτάται από το ρυθμό. Η ιδέα των σημείων καμπής στην επιστήμη του κλίματος, όπως υποδεικνύεται από τα δεδομένα του παλαιοκλίματος και τα παγκόσμια κλιματικά μοντέλα, υποδηλώνει ότι το "κλιματικό σύστημα μπορεί να 'ανατραπεί' απότομα από μια κατάσταση σε άλλη σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα."Η καμπή που προκαλείται από διακλάδωση αναφέρεται σε αλλαγές στα δυναμικά συστήματα που συμβαίνουν όταν μια μικρή ομαλή αλλαγή που γίνεται σε παραμέτρους διακλάδωσης του συστήματος προκαλεί απότομη ή ξαφνική τοπολογική αλλαγή στη συμπεριφορά του συστήματος. Στη μεσημβρινή ανατροπή κυκλοφορίας του Ατλαντικού (Atlantic Meridional Overturning Circulation - AMOC ή παγκόσμια ζώνη μεταφοράς του ωκεανού), μια αργή μετάβαση στις παραμέτρους διακλάδωσης - την αλατότητα, τη θερμοκρασία και την πυκνότητα του νερού - θα μπορούσε να προκαλέσει την απότομη κατάρρευση της AMOC όταν φτάσει σε ένα κρίσιμο σημείο καμπής. Ρεύματα ζεστού, θαλασσινού νερού στα ανώτερα στρώματα του Ατλαντικού ρέουν βόρεια, ενώ ρεύματα ψυχρότερων, βαθιών νερών από τον Βόρειο Ατλαντικό ρέουν νότια, σαν μια ζώνη μεταφοράς γνωστή ως ωκεάνια κυκλοφορία. Όταν το θερμότερο, υψηλότερης πυκνότητας θαλασσινό νερό συσσωρεύεται και βυθίζεται κάτω από το ψυχρότερο, χαμηλότερης πυκνότητας και αλατότητας νερό από το λιώσιμο των παγετώνων συμβαίνει μια καταβύθιση (downwelling). Εάν ανασταλλεί η καταβύθιση θα συμβεί μια κατάρρευση της ωκεάνιας κυκλοφορίας. Μια κρίσιμη επιβράδυνση (critical slowing down - CSD) "συμβαίνει επειδή μια επαναφορά ανάδρασης εξασθενεί καθώς πλησιάζει ένα σημείο καμπής τύπου διακλάδωσης."Η καμπή που προκαλείται λόγω θορύβου αναφέρεται σε μεταβάσεις λόγω τυχαίων διακυμάνσεων ή εσωτερικής μεταβλητότητας του συστήματος, όπως τα κλιματικά γεγονότα Dansgaard-Oeschger κατά την τελευταία παγετώδη περίοδο, με 25 εμφανίσεις γρήγορων κλιματικών διακυμάνσεων.Η καμπή που προκαλείται λόγω ρυθμού συμβαίνει σε ένα "διεγερτικό σύστημα" - όπως οι τυρφώνες - όταν μία από τις παραμέτρους του συστήματος αυξάνεται μέσω μιας "σταθερής, αργής και μονοτονικής αλλαγής" που προκαλεί μια "μεγάλη διεγερτική απόκριση". Στην περίπτωση των τυρφώνων, το σημείο καμπής που προκαλείται από τον ρυθμό οδηγεί σε μια "εκρηκτική απελευθέρωση άνθρακα εδάφους από τους τυρφώνες στην ατμόσφαιρα", που αναφέρεται ως "αστάθεια της βόμβας κομπόστ" (compost bomb instability). Υπάρχουν πολλές θετικές και αρνητικές ανατροφοδοτήσεις για τις παγκόσμιες θερμοκρασίες και τον κύκλο άνθρακα που έχουν προσδιοριστεί. Η ΔΕΑΚ αναφέρει ότι οι ανατροφοδοτήσεις για αυξημένες θερμοκρασίες είναι καθαρές θετικές για το υπόλοιπο αυτού του αιώνα, με τον αντίκτυπο στη νέφωση να αποτελεί τη μεγαλύτερη αβεβαιότητα. Τα μοντέλα κύκλου άνθρακα της ΔΕΑΚ δείχνουν υψηλότερη ωκεάνια πρόσληψη άνθρακα που αντιστοιχεί σε μονοπάτια υψηλότερης συγκέντρωσης, αλλά η πρόσληψη άνθρακα εδάφους είναι αβέβαιη λόγω της συνδυασμένης επίδρασης των κλιματικών αλλαγών και των αλλαγών στη χρήση γης.Η γεωλογική καταγραφή της θερμοκρασίας και της συγκέντρωσης αερίων θερμοκηπίου επιτρέπει στους επιστήμονες του κλίματος να συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με τις κλιματικές ανατροφοδοτήσεις που οδηγούν σε διαφορετικές κλιματικές καταστάσεις, όπως η Ύστερη Τεταρτογενής (τελευταία 1,2 εκατομμύρια χρόνια), η Πλειόκαινος εποχή (πριν από πέντε εκατομμύρια χρόνια) και η Κρητιδική περίοδος (πριν από 100 εκατομμύρια χρόνια). Ο συνδυασμός αυτών των πληροφοριών με την κατανόηση της τρέχουσας κλιματικής αλλαγής οδήγησε στο συμπέρασμα ότι "Η αύξηση της θερμοκρασίας κατά 2 °C θα μπορούσε να ενεργοποιήσει σημαντικά στοιχεία καμπής, αυξάνοντας περαιτέρω τη θερμοκρασία για να ενεργοποιήσει άλλα στοιχεία καμπής σε ένα φαινόμενο τύπου ντόμινο που θα μπορούσε να οδηγήσει το γήινο σύστημα σε ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες".Η ταχύτητα ανατροφοδότησης των σημείων καμπής αποτελεί κρίσιμη ανησυχία και οι γεωλογικές καταγραφές δεν είναι σαφείς ως προς το εάν οι προηγούμενες αλλαγές θερμοκρασίας χρειάστηκαν μόνο μερικές δεκαετίες ή πολλές χιλιετίες. Για παράδειγμα, ένα σημείο καμπής που κάποτε θεωρούνταν ότι θα είναι απότομο και συντριπτικό είναι η απελευθέρωση των υδριτών µεθανίου που είναι εγκλωβισμένοι σε βυθούς και πέρμαφροστ βυθού, αλλά πλέον η ανατροφοδότηση αυτή θεωρείται χρόνια και μακροπρόθεσμη.Ορισμένες μεμονωμένες ανατροφοδοτήσεις μπορεί να είναι αρκετά ισχυρές για να προκαλέσουν από μόνες σημεία καμπής. Μια μελέτη του 2019 προβλέπει ότι εάν τα αέρια του θερμοκηπίου φτάσουν τρεις φορές το τρέχον επίπεδο του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα, θα μπορούσαν να διασκορπίσουν απότομα τους στρωματοσωρείτες, γεγονός που θα αύξανε τη θερμοκρασία κατά 8 επιπλέον βαθμούς Κελσίου. Το έντονο φαινόμενο θερμοκηπίου (runaway greenhouse effect) χρησιμοποιείται σε αστρονομικούς κύκλους για να περιγράψει ένα φαινόμενο θερμοκηπίου τόσο ακραίο που οι ωκεανοί βράζουν και καθιστούν τον πλανήτη ακατοίκητο, μια μη αναστρέψιμη κλιματική κατάσταση που συνέβη στην Αφροδίτη. Η Πέμπτη Έκθεση Αξιολόγησης της ΔΕΑΚ αναφέρει ότι "ένα έντονο φαινόμενο θερμοκηπίου - ανάλογο με της Αφροδίτης - φαίνεται ότι δεν έχει σχεδόν καμία πιθανότητα να προκληθεί από ανθρωπογενείς δραστηριότητες." Για να προκύψουν στη Γη παρόμοιες συνθήκες με την Αφροδίτη απαιτείται μια μεγάλη μακροχρόνια διαδικασία και είναι απίθανο να συμβεί έως ότου αυξηθεί σημαντικά το φως του ήλιου, κάτι που θα χρειαστεί μερικά δισεκατομμύρια χρόνια.Ενώ ένα έντονο φαινόμενο θερμοκηπίου στη Γη είναι σχεδόν αδύνατο, υπάρχουν ενδείξεις ότι η Γη θα μπορούσε να εισέλθει σε μια κατάσταση "υγρού θερμοκηπίου" (moist greenhouse), κάτι που θα καθιστούσε μεγάλα τμήματα της Γης ακατοίκητα εάν η επίδραση στο ενεργειακό ισοζύγιο (radiative forcing) είναι αρκετά μεγάλη για να κάνει τους υδρατμούς (H2O) ένα σημαντικό ατμοσφαιρικό συστατικό. Τα κατανοητά επίπεδα ανθρώπινης κλιματικής επίδρασης θα αυξήσουν τους υδρατμούς σε περίπου 1% της μάζας της ατμόσφαιρας, αυξάνοντας έτσι τον ρυθμό διαφυγής υδρογόνου στο διάστημα. Εάν μια τέτοια επίδραση οφείλεται εξ ολοκλήρου στο CO2, η διαδικασία καιρού θα απομακρύνει την περίσσεια του ατμοσφαιρικού CO2 πολύ πριν εξαντληθεί σημαντικά ο ωκεανός. Μια ομαλή ή απότομη αλλαγή θερμοκρασίας μπορεί να προκαλέσει σημεία καμπής σε παγκόσμια κλίμακα. Στην κρυόσφαιρα αυτά περιλαμβάνουν την αμετάκλητη τήξη των φύλλων πάγου της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής. Στη Γροιλανδία, υπάρχει ένας θετικός κύκλος ανατροφοδότησης μεταξύ τήξης και ανύψωσης επιφάνειας. Σε χαμηλότερα υψόμετρα, οι θερμοκρασίες είναι υψηλότερες, οδηγώντας σε επιπλέον τήξη. Αυτός ο βρόχος ανατροφοδότησης μπορεί να γίνει τόσο ισχυρός ώστε να σημειωθεί μη αναστρέψιμη τήξη. Η αστάθεια του θαλάσσιου φύλλου πάγου θα μπορούσε να προκαλέσει ένα σημείο καμπής στη Δυτική Ανταρκτική. Η διέλευση ενός από αυτά τα σημεία καμπής οδηγεί σε επιταχυνόμενη παγκόσμια αύξηση της στάθμης της θάλασσας.Όταν απελευθερώνεται γλυκό νερό ως συνέπεια της τήξης της Γροιλανδίας, μπορεί να ξεπεραστεί ένα κατώφλι που οδηγεί σε διαταραχή της ωκεάνιας κυκλοφορίας. Η ωκεάνια κυκλοφορία μεταφέρει θερμότητα προς τα βόρεια, η οποία είναι σημαντική για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας στην περιοχή του Ατλαντικού. Οι κίνδυνοι για πλήρη διακοπή του φαινομένου είναι χαμηλοί έως μέτριοι σύμφωνα με τα επίπεδα θέρμανσης της συμφωνίας του Παρισιού.Άλλα παραδείγματα πιθανών στοιχείων καμπής μεγάλης κλίμακας είναι μια μετατόπιση στο φαινόμενο της Νότιας Ταλάντωσης El Niño. Αφού περάσει ένα σημείο καμπής, η θερμή φάση (El Niño) θα αρχίσει να εμφανίζεται συχνότερα. Τελικά, ο νότιος ωκεανός, που τώρα απορροφά πολύ άνθρακα, μπορεί να μεταβεί σε μια κατάσταση όπου δεν θα το κάνει πια. Η κλιματική αλλαγή μπορεί επίσης να προκαλέσει περιφερειακά σημεία καμπής. Παραδείγματα είναι η εξαφάνιση του θαλάσσιου πάγου της Αρκτικής, η δημιουργία ξυλωδών ειδών στην τούνδρα, η απώλεια μόνιμα παγωμένων έδαφών, η κατάρρευση του μουσώνα της Νότιας Ασίας και η ενίσχυση του μουσώνα της Δυτικής Αφρικής που θα οδηγούσε στο πρασίνισμα της Σαχάρας και της Σαχέλ. Η αποψίλωση των δασών μπορεί να προκαλέσει ένα σημείο καμπής στα τροπικά δάση. Καθώς τα τροπικά δάση ανακυκλώνουν ένα μεγάλο μέρος των βροχοπτώσεών τους, όταν ένα μέρος του δάσους καταστρέφεται, οι τοπικές ξηρασίες ενδέχεται να απειλήσουν τα υπόλοιπα. Τέλος, οι τάιγκες θεωρούνται επίσης στοιχείο καμπής. Η τοπική θέρμανση αναγκάζει τα δέντρα να πεθαίνουν με υψηλότερο ρυθμό από πριν, ανάλογα με την αύξηση της θερμοκρασίας. Καθώς πεθαίνουν περισσότερα δέντρα, η δασική έκταση γίνεται πιο ανοιχτή, οδηγώντας σε περαιτέρω θέρμανση και καθιστώντας τα δάση πιο ευαίσθητα στη φωτιά. Το σημείο καμπής είναι δύσκολο να προβλεφθεί, αλλά εκτιμάται ότι κυμαίνεται μεταξύ 3–4 °C της παγκόσμιας αύξησης θερμοκρασίας. Το πέρασμα ενός κατωφλίου σε ένα μέρος του κλιματικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει ένα άλλο στοιχείο καμπής σε μια νέα κατάσταση. Αυτά είναι τα λεγόμενα διαδοχικά σημεία καμπής. Η απώλεια πάγου στη Δυτική Ανταρκτική και τη Γροιλανδία θα αλλάξει σημαντικά την κυκλοφορία των ωκεανών. Η συνεχής θέρμανση των βόρειων γεωγραφικών γεωγραφικών πλάτους ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας θα μπορούσε να ενεργοποιήσει στοιχεία καμπής σε αυτήν την περιοχή, όπως υποβάθμιση μόνιμα παγωμένων έδαφών, απώλεια πάγου της Αρκτικής θάλασσας και αποψίλωση των τάιγκων. Αυτό δείχνει ότι ακόμη και σε σχετικά χαμηλά επίπεδα υπερθέρμανσης του πλανήτη, μπορούν να ενεργοποιηθούν σχετικά σταθερά στοιχεία καμπής.Ο Τίμοθι Λέντον από το Πανεπιστήμιο του Έξετερ και η ομάδα των ερευνητών του, προειδοποίησαν για πρώτη φορά στις 7 Φεβρουαρίου 2008 με μια εργασία στο PNAS, σχετικά με τους "κινδύνους των σημείων καμπής του κλίματος". Το 2008, ο Λέντον και η ομάδα του "πίστευαν ότι οι κίνδυνοι θα προέκυπταν μόνο όταν η υπερθέρμανση του πλανήτη υπερέβαινε τους 5 βαθμούς Κελσίου (9 βαθμούς Φαρενάιτ) πάνω από τα προ-βιομηχανικά επίπεδα." Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature στις 27 Νοεμβρίου 2019 από τον Λέντον και 6 ακόμα συγγραφείς, προειδοποίησε σε γλώσσα που είναι "πολύ πιο έντονη" από τις προβλέψεις της Διακυβερνητικής Ομάδας για τις Κλιματικές Αλλαγές, ότι οι κίνδυνοι είναι "πολύ πιο πιθανό και πολύ πιο επικείμενοι" και ότι ορισμένοι "ενδέχεται να έχουν ήδη παραβιαστεί". Για ορισμένα από τα σημεία καμπής που περιγράφονται παραπάνω, μπορεί να είναι δυνατό να εντοπιστεί εάν αυτό το τμήμα του κλιματικού συστήματος πλησιάζει σε ένα σημείο καμπής. Ωστόσο, η ανίχνευση μπορεί να σημειώσει μόνο ότι είναι πιθανές απότομες αλλαγές, ενώ οι προβλέψεις για το πότε και το πού θα συμβούν παραμένει δύσκολες. Ένας πρωταρχικός τρόπος ανίχνευσης για αυτά τα προειδοποιητικά σήματα είναι μέσω φυσικών καταγραφών όπως ιζήματα, παγοκύστες και δακτύλιοι δέντρων, όπου μπορούν να παρατηρηθούν προηγούμενες αλλαγές στο κλίμα. Όλα τα μέρη του κλιματικού συστήματος μερικές φορές διαταράσσονται από καιρικά φαινόμενα. Μετά τη διαταραχή, το σύστημα επιστρέφει στην ισορροπία του. Μια καταιγίδα μπορεί να βλάψει τον θαλάσσιο πάγο, ο οποίος μεγαλώνει ξανά μετά την παρέλευση της καταιγίδας. Εάν ένα σύστημα πλησιάζει περισσότερο στην καμπή, αυτή η αποκατάσταση στην κανονική του κατάσταση μπορεί να διαρκέσει όλο και περισσότερο, κάτι που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως προειδοποιητικό σήμα καμπής. Μια μελέτη του UNEP το 2019 δείχνει ότι τουλάχιστον για το πάγο της Αρκτικής και της Γροιλανδίας έχει ήδη επιτευχθεί σημείο καμπής. Λόγω της αποξήρανσης του πέρμαφροστ, περισσότερο μεθάνιο (εκτός από άλλους βραχυπρόθεσμους ρύπους του κλίματος) θα μπορούσε να εισέλθει στην ατμόσφαιρα νωρίτερα από ό, τι είχε προβλεφθεί προηγουμένως και η απώλεια ανακλαστικών προστατευτικών πάγου έχει ξεκινήσει έναν ισχυρό βρόχο θετικής ανάδρασης που οδηγεί σε ολοένα και υψηλότερες θερμοκρασίες. Η προκύπτουσα επιταχυνόμενη κλιματική αστάθεια στην πολική περιοχή έχει τη δυνατότητα να επηρεάσει το παγκόσμιο κλίμα, ξεπερνώντας τις προηγούμενες προβλέψεις σχετικά με το χρονικό σημείο στο μέλλον όπου θα συμβεί παγκόσμια καμπή. Ένα πιο περιφερειακό σημείο καμπής μπορεί να έχει ήδη επιτευχθεί με τη μορφή μαζικής ύφεσης του πάγου της Αρκτικής. Σύμφωνα με τον Ron Lindsay από το εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον, ένα σημείο καμπής στην Αρκτική υλοποιείται ως θετικός βρόχος ανατροφοδότησης, όπου "η αύξηση της καλοκαιρινής τήξης σημαίνει μειωμένη ανάπτυξη το χειμώνα και στη συνέχεια ακόμη περισσότερο τήξη το επόμενο καλοκαίρι, και ούτω καθεξής." Η απώλεια του πάγου της Αρκτικής, ενώ είναι επιζήμια για την περιοχή, έχει επίσης σοβαρές συνέπειες για τον υπόλοιπο κόσμο. Κρίσιμος είναι ο ρόλος του θαλάσσιου πάγου στην αύξηση της ανακλαστικότητας της Γης. Ο θαλάσσιος πάγος έχει επίπεδο albedo 0,5 έως 0,7, αντανακλώντας 50-70% της εισερχόμενης ενέργειας, ενώ ο ωκεανός έχει albedo 0,06 μόνο, αντανακλώντας μόνο το 6% της εισερχόμενης ενέργειας. Καθώς ο θαλάσσιος πάγος μειώνεται και εκθέτει τον λιγότερο ανακλαστικό ωκεανό, το albedo μειώνεται σε όλη την περιοχή. Ο καλοκαιρινός θαλάσσιος πάγος έχει ιδιαίτερη σημασία, αντανακλώντας περίπου το 50% της εισερχόμενης ακτινοβολίας πίσω στο διάστημα σε μια στιγμή που υπάρχει ήδη αύξηση του φωτός της ημέρας στην Αρκτική. Η NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) σημειώνει ότι τον Σεπτέμβριο του 2019, "η κάλυψη του θαλάσσιου πάγου έφτασε το ετήσιο ελάχιστο του καλοκαιριού, ισοφαρίζοντας τις επιδόσεις του 2007 και του 2016 για τη δεύτερη μικρότερη μέτρηση όλων των εποχών."Τον Ιούνιο του 2019, δορυφορικές εικόνες από όλη την Αρκτική έδειξαν πυρκαγιές να συμβαίνουν βορειότερα και να είναι μεγαλύτερου μεγέθους από οποιαδήποτε προηγούμενη λήψη στα 16 χρόνια δορυφορικών καταγραφών, και μερικές από τις πυρκαγιές φαίνεται να έχουν αναφλέξει τύρφες. Η τύρφη είναι μια συσσώρευση άνθρακα από την αργή μερική αποσύνθεση φυτικών υπολειμμάτων και είναι ένας αποτελεσματική καταβόθρα άνθρακα. Οι επιστήμονες ανησυχούν διότι οι πυρκαγιές μακράς διάρκειας απελευθερώνουν τον αποθηκευμένο άνθρακα πίσω στην ατμόσφαιρα, συμβάλλοντας στην περαιτέρω θέρμανση. Οι πυρκαγιές τον Ιούνιο του 2019, για παράδειγμα, απελευθέρωσαν τόσο διοξείδιο του άνθρακα όσο οι ετήσιες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου της Σουηδίας. Εάν το κλίμα μετατραπεί σε ένα έντονο σενάριο θερμοκηπίου, ορισμένοι επιστήμονες προειδοποιούν για έλλειψη τροφίμων και νερού, εκατοντάδες εκατομμύρια άνθρωποι εκτοπίζονται από την άνοδο της στάθμης της θάλασσας, τις ανθυγιεινές και ασυνήθιστες συνθήκες και τις παράκτιες καταιγίδες που έχουν μεγαλύτερες επιπτώσεις. Μια έντονη κλιματική αλλαγή 4–5 °C μπορεί να καταστήσει ακατοίκητες τις περιοχές του πλανήτη γύρω από τον ισημερινό, με τη στάθμη της θάλασσας να ανεβαίνει έως 60 μέτρα από εκεί που είναι σήμερα. Οι άνθρωποι δεν θα μπορούν να επιβιώσουν εάν ο αέρας είναι πολύ υγρός και ζεστός, κάτι που θα συνέβαινε για την πλειονότητα των ανθρώπινων πληθυσμών εάν οι παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξηθούν κατά 11-12 °C, καθώς οι μάζες της γης θερμαίνονται γρηγορότερα από τον παγκόσμιο μέσο όρο. Επιπτώσεις όπως αυτές έχουν δημοσιευθεί σε βιβλία όπως Η ακατοίκητη γη και Το τέλος της φύσης.