改编自《物种的命运：人类为何会自我灭绝以及我们如何阻止它》，弗雷德·古特尔著 (布鲁姆斯伯里美国，2012)。
早在 20 世纪 70 年代，著名的英国科学家詹姆斯·洛夫洛克就提出了盖亚理论，该理论认为地球是一种超级有机体。它具有自我调节能力，可以将一切维持在使生命成为可能的一个狭窄范围内。如果气温过高或过低——如果阳光发生变化，或火山导致气温下降，等等——盖亚最终会进行补偿。这是一个令人欣慰的概念。正如洛夫洛克后来自己得出的结论一样，这也是错误的。“我必须告诉你们，作为地球大家庭的成员和它密不可分的一部分，你们，尤其是文明，正处于严重的危险之中，”他在 2006 年的《独立报》上写道。
自从盖亚理论盛行以来，世界已经变暖，科学家们对世界气候状况的评估也变得更加悲观。美国宇航局气候科学家詹姆斯·汉森警告说，可能会出现“金星效应”，即失控的变暖会在未来几个世纪内的某个时候将地球变成不适宜居住的沙漠，其表面温度足以熔化铅。然而，即使是汉森，与新一批气候科学家相比，也开始显得相当乐观，他们担心，如果我们特别不幸，情况可能会在短短几年甚至几个月内迅速恶化。具有讽刺意味的是，他们中的一些人是最初由乐观转为悲观的洛夫洛克的思想后代。
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真正的悲观主义者是那些通过“动力系统”的视角看待气候的科学家，动力系统是一种描述往往会突然变化且难以预测的事物的数学。它是临界点的数学——一个“系统”已经缓慢且可预测地变化，并将突然“翻转”的时刻。通俗的例子是压垮骆驼的最后一根稻草。或者，您也可以将其视为一艘在向一个方向倾斜得太远之前都保持稳定的船，然后倾覆。在这种观点下，地球的气候现在或很快就会准备好倾覆，从而导致突然的、可能具有灾难性的变化。一旦它倾覆，可能就很难再次将其扶正。
气候像动力系统一样运作的观点解决了一些传统气候变化观点的关键缺陷，即从整体上，以平均值的角度看待地球。相比之下，动力系统方法将气候视为许多不同部分的总和，每个部分都有其自身的属性，所有部分都以难以预测的方式相互依存。
在将动力系统理论应用于气候方面，最富有成效的科学家之一是英国东英吉利大学的蒂姆·伦顿。伦顿是洛夫洛克的隔代传人——他的导师是由洛夫洛克指导的。“我们正在认真研究过去的数据和可以告诉我们一些事情的观测数据，”伦顿说。“在格陵兰冰芯记录中，您会看到气候的跳跃式变化。例如，在过去的案例研究中，您会看到气候数据的突然变化。以及大约一万五千年前的后冰期末期，你会看到显著的气候变化。”到目前为止，他说，没有人发现过去这些事件发生如此突然变化的主要原因——没有陨石或火山或其他明显的事件——这表明，也许这些气候变化发生的方式本身就使其变得突然。
伦顿主要对未来感兴趣。他试图寻找可能突然且剧烈变化的事物，即使没有什么明显的事情会触发它们。他列出了一份包含九个临界点的简短清单——九个天气系统，范围是区域性的，可能会从一种状态快速过渡到另一种状态。
每年，阳光照射在印度洋黑暗的表面，潮湿的温暖空气上升并形成云。这种上升的热量和水分形成了一个强大的天气系统，一个天然的泵，将水向上抽起，并以巨大的数量将其移动到数百英里外的陆地。这就是印度季风，它给数千平方英里的农田带来降雨。大约十亿人，其中大多数是穷人，他们的日常食物依赖于反过来又依赖印度季风的可靠性和规律性的农作物。
印度是一个快速发展的国家，拥有数亿想要进入中产阶级的公民，他们想开汽车并用空调为房屋降温。它也是一个贫穷的国家，许多人仍然依靠燃烧农业废弃物来加热房屋和做饭。家庭火灾产生的烟雾一直是次大陆的主要污染源，它也可能扰乱季风。这些火灾以及越来越拥挤的城市中的汽车和公共汽车产生的烟尘上升到大气中，并漂浮到印度洋上，改变了季风所依赖的大气动力学。气溶胶（烟尘）阻止了大部分太阳能到达地表，这意味着季风不会以相同的力量开始，并且需要更长的时间才能积聚动力。到达农作物的雨水减少。
与此同时，主要来自北半球发达国家的温室气体累积对印度夏季季风产生了截然不同的影响：它会使季风变得更强。
这两种相反的影响使得季风的命运难以预测且易受不稳定性的影响。一个很小的影响——大气中二氧化碳多一点，棕色雾霾多一点——都可能产生巨大的影响。伦顿认为，季风可能会在一年之内从一种状态翻转到另一种状态。那么会发生什么呢？伦顿无法确定地回答这个问题，但他预见到了两种可能性。
一种是季风的力量和强度增加，但来的频率降低。我们已经在报纸上看到了这方面的迹象。在过去的几年里，降雨变得不规律且频率降低，但当它们来临时，往往会倾泻大量的水，而且在通常不会出现降雨的地方降雨。这对农民来说几乎和干旱一样糟糕，因为雨水以额外的力量落在干涸的地面上，大部分雨水在没有渗入地面的情况下就流失了，而且还会冲走土壤和植物，造成破坏。2011 年巴基斯坦发生的洪水就是一个例子。如果这种趋势继续下去并强度增加，那么对于依赖农业的印度三分之二的劳动力来说，这将是一个坏消息。这对印度经济来说将是不利的——农业占 GDP 的 25%。一个长期不规律且恶劣的季风会降低农作物产量，增加农场侵蚀，并导致全球食品价格上涨，因为印度将被迫进口更多食品。
另一种可能性更糟糕：季风可能会完全停止。这将是一场不折不扣的灾难。季风雨的突然停止（占印度降雨量的 80%）可能会使 10 亿人面临饥饿的危险。它将改变印度的景观，消灭当地的动植物物种，迫使农场破产，并加剧已经造成冲突的水资源短缺。印度政府几乎肯定无法应对如此规模的灾难。数以亿计的难民将涌入孟买和班加罗尔等大城市，寻求生存的希望。这将造成前所未有的人道主义危机。伦顿预见到西非季风也存在类似的突变危险，这是第二个临界点。
伦顿名单中的第三个临界点是北极海冰。多年来，冰层在夏季变得越来越薄并不断退缩。很快，它可能会在夏季完全消失。我们可能已经达到了这个临界点——向北极在夏季无冰的新状态过渡已经迫在眉睫。最终，北极可能会翻转，全年都无冰。这种转变的连锁反应将是巨大的——这将导致极地地区的变暖显著增加，因为开阔水域比冰覆盖的海域吸收更多的太阳能。全年无冰的北极效应就像在平底锅上加热格陵兰岛一样。
第四个临界点是格陵兰岛的冰川，它蕴藏着足够的水，足以导致海平面上升 20 多英尺。当然，融化这么多冰需要一段时间。目前，政府间气候变化专门委员会的预测表明，这将需要大约一千年的时间。科学家们目前对如此大的冰块如何融化没有很好的把握。出于多种原因，这种情况可能发生得更快——最近的观测表明，融化不仅超出了模型的预测，而且也开始加速。沿海地区冰层的显著退缩导致了相对温暖的海洋水的涌入，这促进了融化。
所有这些都使伦顿得出结论，格陵兰岛冰盖可能在 300 年而不是 1000 年或更长时间内过渡到另一种状态。格陵兰岛如此快速的融化将对北大西洋上运行的洋流产生连锁反应，给北欧和斯堪的纳维亚半岛带来温暖，即大西洋温盐环流。这种洋流的突然变化可能会使欧洲大部分地区重新进入冰河时代。几年前，科学家们对此可能性感到紧张，直到进一步的研究表明，洋流的任何转变都还需要很长时间——可能需要一千年的时间。伦顿认为，格陵兰岛的加速融化将比这些令人放心的计算所考虑的要向北大西洋倾泻更多的淡水。“煤矿里的金丝雀是北极失去了夏季海冰覆盖，”伦顿说。“我真的很担心格陵兰冰盖。它已经在流失质量并且正在缩小。”
如果格陵兰岛翻转到完全无冰状态，这将导致海平面大幅上升——大约六到七米。即使这需要 300 年才能发生，“那将是一场绝对的灾难，”伦顿说，“一个真正的改变游戏规则的因素”。以这种海平面上升速度，保护海岸线将变得越来越困难。低洼地区将不得不放弃。其中包括纽约、洛杉矶、旧金山、伦敦、东京和香港等城市，更不用说整个佛罗里达州和印度支那的广大地区了。
第六个临界点——南极西部冰盖——更可怕。它上面有足够的冰，足以使海平面上升约 80 米。冰层正在融化，但速度很慢——大多数最坏的情况都认为冰层需要几个世纪才能融化。但是，对于南极西部冰盖是否会像冰川收缩一样比预期更快地崩解入海，存在一些令人担忧的疑问。如果这种情况发生，它将在一个世纪内使海平面上升 5 米。大多数专家认为这种情况不太可能发生，但如果这种情况真的发生，伦顿认为，冰盖可能会在短短 300 年内翻转——比大多数模型预测的速度快三倍。
水和冰并不是唯一令人担忧的问题。亚马逊雨林，伦顿提出的第七个临界点，也正面临危险。雨林通常都很潮湿，但它们也有旱季，而这些旱季被证明是动植物生存的限制因素。随着伐木工人减少产生水分以补充降雨的树木数量，旱季变得越来越干燥，持续时间也越来越长。最近，亚马逊的旱季变得更加严重，对构成雨林冠层的许多树木的生存造成了限制，而树冠是雨林生态系统的支柱。随着旱季的持续延长，植物从土壤中吸收越来越多的水分，最终导致土壤开始干涸。树木受到胁迫并开始死亡。森林地面上出现了更多可燃物，导致野火更容易发生。这并非假设，而是已经开始发生的事实。在2010年的干旱期间，亚马逊估计发生了12000起野火，我们已经看到了这种情况。随着森林失去越来越多的树木，它也失去了为天气模式提供温暖湿润空气的能力。
如果亚马逊转变为更干燥的状态，它将对天气模式产生重大影响。亚马逊基本上是热带地区的一大片湿地。砍伐树木并失去潮湿的空气，区域环流模式也会随之改变。类似的转变也可能发生在加拿大的北方森林（第八个临界点）。这些森林的枯死将释放出目前封存在永久冻土中的500亿至1000亿吨碳。
我们在天气图上熟悉的常见天气模式也可能发生快速变化。其中之一就是厄尔尼诺-南方涛动，这是伦顿提出的第九个也是最后一个临界点。厄尔尼诺现象涉及太平洋西侧的一团暖水向东移动，并带来温暖潮湿的空气。当这股暖水冷却并向西回流时，厄尔尼诺现象结束，拉尼娜现象开始。这两种模式大约每五年交替出现一次。通过观察，科学家们已经开始看到这两种模式之间的交替变得更加不规律。他们担心天气模式可能会转向某种不同的状态，例如更频繁地在两种模式之间切换。伦顿说，这将对亚马逊产生不利影响，加剧已经威胁到雨林的趋势。
真正的噩梦场景是当所有这些变化开始相互加强时。北极夏季海冰消失，导致格陵兰冰盖融化，并促使北方森林也发生变化。淡水径流改变了温盐环流动力学并影响急流。厄尔尼诺-南方涛动和亚马逊相互作用，从而加强彼此，可能还会影响印度和非洲的季风。“如果说干预一个，你可能会影响另一个，这并不是一件荒谬的事情，”伦顿说。“因果关系的方向并不总是显而易见的。我们知道它们是相连的，我们知道它们是非线性的，我们知道它们以某种方式耦合在一起。当你看到一个变化时，你会看到其他方面的变化。”
“然后我们开始谈论多米诺骨牌效应，”伦顿说。“最糟糕的情况是，你引发了一件事，而这件事又会促使另一件事的发生。你会得到这些级联效应。”
要出现这种最坏的情况，需要一系列完美的气候转变。但是，如果它真的发生了，至少它会很快发生。