在地球上的所有生物中，人类操纵环境的次数最多。但是，在剧烈的事情发生之前，我们能把它推多远呢?
科学家们呼吁更好地了解过去的极端气候变化事件，以预测未来的变化。
进入亚利桑那州立大学的地质考古学家和人类学家 C. Michael Barton。人类进化与社会变化学院的研究员与基金会教授 Sander van der Leeuw 以及一个国际跨学科团队本周在《自然地球科学》杂志上发表了他们的分析。这篇论文描述了过去突然的气候变化，是什么导致了这些事件的“临界点”，以及随后发生的事情。
巴顿说：“长期以来，我们一直在向大气中注入大量化学物质，并改变大气的热量，而且这种方式确实集中了 150 年。”“而且，事情仍在继续。全球气温正在缓慢上升，但我们还没有看到巨大的、戏剧性的转变。然而，如果你推动太多，复杂的系统可能会变得脆弱。”
巴顿研究地球的许多系统——特别是水循环和景观——以及人类如何改变这些系统。
巴顿说：“人们倾向于在一切突然改变之前看看你能把事情推进多远。”“这就是人们认为的临界点。”
系统无处不在
对于像巴顿这样的复杂系统专家来说，几乎所有事物都可以被视为系统或循环。一棵树生长和死亡，腐烂将养分返回到土壤中。水以不同的形式在地球上循环，如雨水、径流和蒸发。
地球的一些主要系统包括水圈(水)、大气(空气)和冰冻圈(冰)。所有这些系统都是相连的。这项关于临界点的研究着眼于这些系统的历史，以量化可能导致突然、大规模变化的微小变化，同时还衡量一个突然变化如何触发其他系统的突然变化。
该论文探讨了先前对阿拉斯加湾沉积物核心、北非尘埃记录和格陵兰冰芯的研究。所有这些史前数据让地球系统建模者和科学家更好地了解数十万年前地球的真实情况。
科学家们也一直在广泛研究地球的海洋。这包括当前的盐分和氧气含量、循环模式的变化以及来自冰盖融化的淡水流入。可以将当前的海洋状况与从海底组成中收集的历史数据进行比较，以推断过去的洋流。
之前发生了重大变化
作者指出，过去极端气候事件发生得如此之快，以至于人类要么难以适应，要么无法适应新环境。
例如，大约1500年前，欧洲突然变冷，导致植被发生变化。作者指出，降温可能是由一种自然现象——火山爆发引起的。植被和农业的变化如此极端，以至于人们经历了饥荒和社会重组。这个时间与东罗马帝国的转型有关。
作者指出，由于不可预见的社会脆弱性，几个世纪前的气候事件如何引发古代文明的剧烈变化甚至崩溃。
一个例子是位于今东南亚的古城吴哥。生活在吴哥的人们通过引水种植庄稼改变了自然水循环。随着城市的发展，该地区的供水系统变得非常紧张，以至于超过了临界点。该系统无法应对更严重的干旱和洪水，吴哥城崩溃了。
仍有许多未知数
亚利桑那人知道，过去几年比往常更干燥、更热。巴顿说，目前尚不清楚西南地区是否已经过了临界点。
每年降水量和气温略有波动是正常的。但是最近对古代气候的研究让巴顿怀疑干燥的天气模式是否已成为我们一生的新常态。
巴顿还指出，研究人员仍然不知道为什么有些天气系统会发生变化。例如，过去的季风降雨在没有警告和不明原因的情况下发生了变化。这对人类来说可能是灾难性的，因为依赖季风的人会经历严重的干旱，而其他人则没有处理涌入的水的基础设施。
该领域的研究仍存在空白。需要收集和量化更多原始数据，一些现有数据缺乏创建测试模型和模拟未来突然变化所需的精度和质量。
研究人员还呼吁对气候变化期间环境系统与人类社会之间的相互作用进行更多分析。
最后，地球系统模型的改进将帮助科学家能够模拟人类在不久的将来可能会看到的突然变化。当前的模型非常擅长模拟更渐进的气候变化，但尚不能模拟记录良好的过去突然变化。
作者希望这篇论文能提高对该领域的认识，让更多人了解分析长期过去如何在不久的将来帮助我们。
例如，临界点研究的一个组成部分是识别早期预警信号。这些是系统在突然变化之前较小的波动。作者说这些警告信号是存在的，但是当整个世界都是焦点时，追踪一个系统的微小变化如何能够警告另一个系统的突然变化可能具有挑战性。
有证据表明过去的警告信号。例如，在地球上一个冰河时代大规模融化之前，北太平洋地区和格陵兰岛周围的气候发生了异常变化。
“所有组件都可以非常非常快地改变，”巴顿说。“整个系统可能会进入不同的状态……我们怎么知道什么时候离得太近了?”
作者给读者留下了最后一个想法：“作为人类，我们试图预测未来。我们现在很清楚，复杂的系统，包括现在主宰我们星球的耦合社会和生态系统，可能会发生突然的变化……如果我们无法模拟过去的突然变化，也无法预测未来的变化。”
7 月 29 日发表的论文“地球系统中过去的突然变化、临界点和级联影响”由来自世界各地的 30 多名研究人员合着，包括巴顿和范德莱乌。
