نقاط التحول في النظام المناخي

في علم المناخ ، نقطة التحول هي عتبة حرجة تؤدي عند تجاوزها إلى تغييرات كبيرة ومتسارعة وغالبًا لا رجعة فيها في نظام المناخ . ^[3] إذا تم تجاوز نقاط التحول، فمن المرجح أن يكون لها تأثيرات شديدة على المجتمع البشري وقد تؤدي إلى تسريع ظاهرة الاحتباس الحراري العالمي . ^{[4] [5]} تم العثور على سلوك التحول في جميع أنحاء نظام المناخ، على سبيل المثال في الصفائح الجليدية ، والأنهار الجليدية الجبلية ، وأنماط الدورة في المحيط ، وفي النظم البيئية ، والغلاف الجوي. ^[5] تشمل أمثلة نقاط التحول ذوبان التربة الصقيعية ، والتي ستطلق غاز الميثان ، وهو غاز دفيئة قوي ، أو ذوبان الصفائح الجليدية والأنهار الجليدية مما يقلل من بياض الأرض ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب بشكل أسرع. يعد ذوبان التربة الصقيعية عامل مضاعف للتهديد لأنه يحمل ضعف كمية الكربون المتداولة حاليًا في الغلاف الجوي. ^[6]

غالبًا ما تكون نقاط التحول مفاجئة ، ولكن ليس بالضرورة . على سبيل المثال، مع ارتفاع متوسط ​​درجة حرارة الأرض بين 0.8 درجة مئوية (1.4 درجة فهرنهايت) و3 درجات مئوية (5.4 درجة فهرنهايت)، فإن الغطاء الجليدي في جرينلاند يتجاوز نقطة تحول ويكون محكومًا عليه بالفناء، لكن ذوبانه سيحدث على مدى آلاف السنين. ^{[2] [7]} نقاط التحول ممكنة في ظل ارتفاع درجة حرارة الأرض الحالي بأكثر من درجة مئوية واحدة (1.8 درجة فهرنهايت) فوق أوقات ما قبل الصناعة ، ومن المحتمل جدًا أن تكون أعلى من درجتين مئويتين (3.6 درجة فهرنهايت) من الاحترار العالمي. ^[5] من الممكن أن تكون بعض نقاط التحول على وشك العبور أو قد تم عبورها بالفعل، مثل نقاط الصفائح الجليدية في غرب القارة القطبية الجنوبية وجرينلاند ، وغابات الأمازون المطيرة والشعاب المرجانية في المياه الدافئة . ^[8]

الخطر هو أنه إذا تم تجاوز نقطة التحول في نظام واحد، فقد يتسبب هذا في سلسلة من نقاط التحول الأخرى، مما يؤدي إلى تأثيرات شديدة وكارثية محتملة ، ^{[9] . [10]} قد يؤدي تجاوز العتبة في جزء واحد من نظام المناخ إلى تحريك عنصر تحول آخر ليتحول إلى حالة جديدة. ^[11] على سبيل المثال، سيؤدي فقدان الجليد في غرب القارة القطبية الجنوبية وجرينلاند إلى تغيير كبير في دوران المحيطات . يمكن أن يؤدي الاحترار المستمر لخطوط العرض الشمالية المرتفعة نتيجة لهذه العملية إلى تنشيط عناصر التحول في تلك المنطقة، مثل تدهور التربة الصقيعية وموت الغابات الشمالية . ^[3]

حدد العلماء العديد من العناصر في نظام المناخ والتي قد يكون لها نقاط تحول. ^{[12] [13]} اعتبارًا من سبتمبر 2022، تم معرفة تسعة عناصر تحول أساسية عالمية وسبعة عناصر تحول تأثير إقليمي . ^[2] من بين هذه العناصر، من المرجح أن يتجاوز عنصر مناخي إقليمي وثلاثة عناصر مناخية عالمية نقطة التحول إذا وصل الانحباس الحراري العالمي إلى 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت). وهي انهيار الغطاء الجليدي في جرينلاند، وانهيار الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية، وموت الشعاب المرجانية الاستوائية، والذوبان المفاجئ للتربة الصقيعية الشمالية.

توجد نقاط التحول في مجموعة من الأنظمة، على سبيل المثال في الغلاف الجليدي ، وداخل التيارات المحيطية، وفي الأنظمة الأرضية. تشمل نقاط التحول في الغلاف الجليدي: تفكك الغطاء الجليدي في جرينلاند، وتفكك الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية، وتفكك الغطاء الجليدي في شرق القارة القطبية الجنوبية ، وتراجع الجليد البحري في القطب الشمالي، وتراجع الأنهار الجليدية الجبلية ، وذوبان التربة الصقيعية. تشمل نقاط التحول لتغيرات التيارات المحيطية الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية (AMOC)، والدوامة شبه القطبية الشمالية والدورة الانقلابية للمحيط الجنوبي . أخيرًا، تشمل نقاط التحول في الأنظمة الأرضية موت غابات الأمازون المطيرة، وتحول غابات الشمال، واخضرار الساحل، ومخازن الكربون الخثية الاستوائية المعرضة للخطر.

يُعرِّف تقرير التقييم السادس الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ نقطة التحول بأنها "عتبة حرجة يمكن بعدها إعادة تنظيم النظام، غالبًا بشكل مفاجئ و/أو لا رجعة فيه". ^[14] ويمكن أن يحدث ذلك بسبب اضطراب صغير يتسبب في تغيير كبير بشكل غير متناسب في النظام. ويمكن أيضًا أن يرتبط بردود الفعل ذاتية التعزيز ، والتي قد تؤدي إلى تغييرات في نظام المناخ لا رجعة فيها على مقياس زمني بشري. ^[13] بالنسبة لأي مكون مناخي معين، قد يستغرق التحول من حالة إلى حالة مستقرة جديدة عقودًا أو قرونًا عديدة. ^[13]

يُعرِّف التقرير الخاص الصادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2019 بشأن المحيط والغلاف الجليدي في ظل مناخ متغير نقطة التحول على النحو التالي: "مستوى التغيير في خصائص النظام الذي يتجاوزه النظام، والذي غالبًا ما يكون بطريقة غير خطية، ولا يعود إلى الحالة الأولية حتى لو تم تخفيف محركات التغيير. بالنسبة لنظام المناخ، يشير المصطلح إلى عتبة حرجة يتغير عندها المناخ العالمي أو الإقليمي من حالة مستقرة إلى حالة مستقرة أخرى". ^[15]

في النظم البيئية والأنظمة الاجتماعية، يمكن لنقطة التحول أن تؤدي إلى تحول في النظام ، أو إعادة تنظيم الأنظمة الرئيسية إلى حالة مستقرة جديدة. ^[16] ولا ينبغي أن تكون مثل هذه التحولات في النظام ضارة. في سياق أزمة المناخ، تُستخدم استعارة نقطة التحول أحيانًا بمعنى إيجابي، مثل الإشارة إلى التحولات في الرأي العام لصالح العمل للتخفيف من تغير المناخ، أو إمكانية إجراء تغييرات طفيفة في السياسة لتسريع الانتقال إلى الاقتصاد الأخضر. ^{[17] [18] [19]}

حدد العلماء العديد من العناصر في نظام المناخ التي قد يكون لها نقاط تحول. ^{[12] [13]} في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، بدأت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ في النظر في إمكانية نقاط التحول، والتي يشار إليها في الأصل باسم انقطاعات واسعة النطاق . في ذلك الوقت، خلصت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ إلى أنها ستكون محتملة فقط في حالة ارتفاع درجة حرارة العالم بمقدار 4 درجات مئوية (7.2 درجة فهرنهايت) أو أكثر فوق أوقات ما قبل الصناعة، ووضع تقييم مبكر آخر معظم عتبات نقطة التحول عند 3-5 درجات مئوية (5.4-9.0 درجة فهرنهايت) فوق متوسط ​​الاحترار في الفترة 1980-1999. ^[20] منذ ذلك الحين، انخفضت تقديرات عتبات الاحتباس الحراري العالمي بشكل عام، مع اعتقاد البعض بإمكانية حدوث ذلك في نطاق اتفاقية باريس (1.5-2 درجة مئوية (2.7-3.6 درجة فهرنهايت)) بحلول عام 2016. ^[21] اعتبارًا من عام 2021، يُعتقد أن نقاط التحول لها احتمالية كبيرة عند مستوى الاحترار الحالي الذي يزيد قليلاً عن 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت)، مع احتمال كبير لارتفاع درجة حرارة العالم بأكثر من 2 درجة مئوية (3.6 درجة فهرنهايت). ^[5] قد تكون بعض نقاط التحول على وشك العبور أو تم عبورها بالفعل، مثل نقاط الجليد في غرب القارة القطبية الجنوبية وجرينلاند، والشعاب المرجانية في المياه الدافئة ، وغابات الأمازون المطيرة. ^{[22] [23]}

اعتبارًا من سبتمبر 2022، تم تحديد تسعة عناصر تحول أساسية عالمية وسبعة عناصر تحول تأثير إقليمية . ^[2] ومن بين هذه العناصر، من المتوقع أن يتجاوز عنصر إقليمي واحد وثلاثة عناصر مناخية عالمية نقطة التحول إذا وصل الانحباس الحراري العالمي إلى 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت)، وهي انهيار الغطاء الجليدي في جرينلاند، وانهيار الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية، وموت الشعاب المرجانية الاستوائية، والذوبان المفاجئ للتربة الصقيعية الشمالية. ومن المتوقع حدوث نقطتي تحول إضافيتين إذا استمر الاحترار في الاقتراب من درجتين مئويتين (3.6 درجة فهرنهايت): فقدان الجليد في بحر بارنتس المفاجئ، وانهيار الدوامة القطبية البحرية في لابرادور . ^{[2] [24] [7]}

عناصر إمالة النواة العالمية ^{[7] [2]}

عنصر التحول المناخي المقترح (ونقطة التحول)	العتبة (°C)			الجدول الزمني (سنوات)			الحد الأقصى للتأثير (°C)
	مُقدَّر	الحد الأدنى	الحد الأقصى	مُقدَّر	الحد الأدنى	الحد الأقصى	عالمي	إقليمي
الغطاء الجليدي في جرينلاند (الانهيار)	1.5	0.8	3.0	10000	1000	15000	0.13	0.5 إلى 3.0
الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية (انهيار)	1.5	1.0	3.0	2000	500	13000	0.05	1.0
لابرادور-إرمينجر سيز/إس بي جي الحمل الحراري (الانهيار)	1.8	1.1	3.8	10	5	50	-0.5	-3.0
الأحواض الجليدية في شرق القارة القطبية الجنوبية (الانهيار)	3.0	2.0	6.0	2000	500	10000	0.05	؟
الجليد البحري الشتوي في القطب الشمالي (الانهيار)	6.3	4.5	8.7	20	10	100	0.6	0.6 إلى 1.2
الغطاء الجليدي في شرق القارة القطبية الجنوبية (انهيار)	7.5	5.0	10.0	؟	10000	؟	0.6	2.0
غابات الأمازون المطيرة (الموت)	3.5	2.0	6.0	100	50	200	0.1 (جزئي) 0.2 (إجمالي) [T1 1]	0.4 إلى 2.0
التربة الصقيعية الشمالية (الانهيار)	4.0	3.0	6.0	50	10	300	0.2 - 0.4 [T1 2]	~
الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية (الانهيار)	4.0	1.4	8.0	50	15	300	-0.5	-4 إلى -10

عناصر التأثير الإقليمي ^{[7] [2]}

عنصر التحول المناخي المقترح (ونقطة التحول)	العتبة (°C)			الجدول الزمني (سنوات)			الحد الأقصى للتأثير (°C)
	مُقدَّر	الحد الأدنى	الحد الأقصى	مُقدَّر	الحد الأدنى	الحد الأقصى	عالمي	إقليمي
الشعاب المرجانية في خطوط العرض المنخفضة (الانقراض)	1.5	1.0	2.0	10	~	~	~	~
التربة الصقيعية الشمالية (ذوبان مفاجئ)	1.5	1.0	2.3	200	100	300	0.04 لكل درجة مئوية بحلول عام 2100؛ 0.11 لكل درجة مئوية بحلول عام 2300 [T2 1]	~
جليد بحر بارنتس (خسارة مفاجئة)	1.6	1.5	1.7	25	؟	؟	~	+
الأنهار الجليدية الجبلية (الخسارة)	2.0	1.5	3.0	200	50	1000	0.08	+
الرياح الموسمية في الساحل وغرب أفريقيا (التخضير)	2.8	2.0	3.5	50	10	500	~	+
الغابات الشمالية (الانقراض الجنوبي)	4.0	1.4	5.0	100	50	؟	صافي -0.18 [T2 2]	-0.5 إلى -2
الغابة الشمالية (التوسع الشمالي)	4.0	1.5	7.2	100	40	؟	صافي +0.14 [T2 3]	0.5-1.0

الغطاء الجليدي في جرينلاند هو ثاني أكبر غطاء جليدي في العالم، والمياه التي يحتويها، إذا ذابت بالكامل، سترفع مستويات سطح البحر عالميًا بمقدار 7.2 مترًا (24 قدمًا). ^{[25] [26]} وبسبب الانحباس الحراري العالمي، يذوب الغطاء الجليدي بمعدل متسارع، مما يضيف ما يقرب من 1 ملم إلى مستويات سطح البحر العالمية كل عام. ^[27] يحدث حوالي نصف فقدان الجليد عن طريق ذوبان السطح، ويحدث الباقي عند قاعدة الغطاء الجليدي حيث يلامس البحر، عن طريق انفصال الجبال الجليدية عن حوافه. ^[28]

تتمتع الطبقة الجليدية في جرينلاند بنقطة تحول بسبب ردود الفعل الناتجة عن ذوبان الجليد وارتفاعه . يقلل ذوبان السطح من ارتفاع الطبقة الجليدية، ويكون الهواء على ارتفاع أقل أكثر دفئًا. ثم تتعرض الطبقة الجليدية لدرجات حرارة أعلى، مما يؤدي إلى تسريع ذوبانها. ^[29] وجد تحليل أجري عام 2021 للرواسب تحت الجليدية في قاع نواة جليدية في جرينلاند يبلغ طولها 1.4 كيلومتر (0.87 ميل) أن الطبقة الجليدية في جرينلاند ذابت مرة واحدة على الأقل خلال المليون سنة الماضية، وبالتالي يشير بقوة إلى أن نقطة تحولها أقل من أقصى زيادة في درجة الحرارة بمقدار 2.5 درجة مئوية (4.5 درجة فهرنهايت) خلال الظروف ما قبل الصناعية التي لوحظت خلال تلك الفترة. ^{[30] [31]} هناك بعض الأدلة على أن الطبقة الجليدية في جرينلاند تفقد استقرارها، وتقترب من نقطة التحول. ^[29]

إن الغطاء الجليدي الغربي للقارة القطبية الجنوبية (WAIS) عبارة عن غطاء جليدي كبير في القارة القطبية الجنوبية؛ في بعض الأماكن يزيد سمكه عن 4 كيلومترات (2.5 ميل). يقع على صخور أساسية تحت مستوى سطح البحر في الغالب، بعد أن شكل حوضًا تحت جليدي عميق بسبب وزن الغطاء الجليدي على مدى ملايين السنين. ^[32] وعلى هذا النحو، فهو على اتصال بالحرارة من المحيط مما يجعله عرضة لفقدان الجليد السريع وغير القابل للعكس. يمكن الوصول إلى نقطة تحول بمجرد تراجع خطوط التأريض الخاصة بـ WAIS (النقطة التي لم يعد الجليد يجلس فيها على الصخور ويصبح أرففًا جليدية عائمة ) خلف حافة الحوض تحت الجليدي، مما يؤدي إلى تراجع ذاتي الاستدامة إلى الحوض الأعمق - وهي العملية المعروفة باسم عدم استقرار الغطاء الجليدي البحري (MISI). ^{[33] [34]} يساعد ترقق وانهيار أرفف الجليد في WAIS في تسريع تراجع خط التأريض هذا. إذا ذاب تمامًا، فإن WAIS سيساهم في ارتفاع مستوى سطح البحر بحوالي 3.3 مترًا (11 قدمًا) على مدى آلاف السنين. ^[13]

إن فقدان الجليد من منطقة غرب المحيط الهادئ يتسارع، ومن المقدر أن بعض الأنهار الجليدية الخارجة تقترب من نقطة التراجع الذاتي أو ربما تكون قد تجاوزتها بالفعل. ^{[35] [36] [37]} تشير السجلات القديمة إلى أنه خلال مئات الآلاف من السنين الماضية، اختفت منطقة غرب المحيط الهادئ إلى حد كبير استجابة لمستويات مماثلة من الاحترار وسيناريوهات انبعاثات _ثاني أكسيد الكربون المتوقعة للقرون القليلة القادمة. ^[38]

كما هو الحال مع الصفائح الجليدية الأخرى، هناك ردود فعل سلبية مضادة - حيث تعمل ظاهرة الاحتباس الحراري الأكبر أيضًا على تكثيف تأثيرات تغير المناخ على دورة المياه ، مما يؤدي إلى زيادة هطول الأمطار فوق الصفيحة الجليدية في شكل ثلوج خلال فصل الشتاء، والتي من شأنها أن تتجمد على السطح، وهذه الزيادة في توازن الكتلة السطحية (SMB) تعاكس جزءًا من فقدان الجليد. في تقرير التقييم الخامس للجنة الدولية للتغيرات المناخية ، اقترح أن هذا التأثير يمكن أن يتغلب على فقدان الجليد المتزايد في ظل المستويات الأعلى من الاحتباس الحراري ويؤدي إلى اكتساب جليد صافٍ صغير، ولكن بحلول وقت تقرير التقييم السادس للجنة الدولية للتغيرات المناخية ، أثبتت النمذجة المحسنة أن تفكك الأنهار الجليدية سوف يتسارع باستمرار بمعدل أسرع. ^{[39] [40]}

تُعد الطبقة الجليدية في شرق القارة القطبية الجنوبية أكبر طبقة جليدية وأكثرها سمكًا على وجه الأرض، حيث يبلغ أقصى سمك لها 4800 متر (3.0 ميل). ومن شأن التفكك الكامل أن يرفع مستويات سطح البحر العالمية بمقدار 53.3 مترًا (175 قدمًا)، ولكن هذا قد لا يحدث حتى ترتفع درجة حرارة الأرض بمقدار 10 درجات مئوية (18 درجة فهرنهايت)، في حين أن فقدان ثلثي حجمها قد يتطلب ارتفاعًا في درجة الحرارة بمقدار 6 درجات مئوية (11 درجة فهرنهايت) على الأقل. ^[41] كما سيحدث ذوبانها على مدى فترة زمنية أطول من فقدان أي جليد آخر على الكوكب، حيث لا يستغرق الأمر أقل من 10000 عام حتى تنتهي. ومع ذلك، قد تكون أجزاء الحوض تحت الجليدي من الطبقة الجليدية في شرق القارة القطبية الجنوبية عرضة للانقلاب عند مستويات أقل من الاحترار. ^[7] يشكل حوض ويلكس مصدر قلق خاص، حيث يحتوي على ما يكفي من الجليد لرفع مستويات سطح البحر بحوالي 3-4 أمتار (10-13 قدمًا). ^[3]

تم تحديد الجليد البحري في القطب الشمالي ذات يوم كعنصر تحول محتمل. يؤدي فقدان الجليد البحري العاكس لأشعة الشمس خلال الصيف إلى كشف المحيط (المظلم)، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته. من المرجح أن يذوب الغطاء الجليدي البحري في القطب الشمالي بالكامل حتى في ظل مستويات منخفضة نسبيًا من الاحترار، وقد افترض أن هذا قد ينقل في النهاية ما يكفي من الحرارة إلى المحيط لمنع تعافي الجليد البحري حتى لو انعكس الانحباس الحراري العالمي. تُظهر النماذج الآن أن انتقال الحرارة هذا خلال صيف القطب الشمالي لا يتغلب على التبريد وتكوين الجليد الجديد خلال شتاء القطب الشمالي . وعلى هذا النحو، فإن فقدان الجليد في القطب الشمالي خلال الصيف ليس نقطة تحول طالما ظل شتاء القطب الشمالي باردًا بما يكفي لتمكين تكوين جليد بحري جديد في القطب الشمالي. ^{[42] [43]} ومع ذلك، إذا منعت مستويات الاحترار الأعلى تكوين جليد قطبي جديد حتى خلال فصل الشتاء، فقد يصبح هذا التغيير غير قابل للرجوع فيه. وبالتالي، تم تضمين الجليد البحري الشتوي في القطب الشمالي كنقطة تحول محتملة في تقييم عام 2022. ^[7]

بالإضافة إلى ذلك، زعم نفس التقييم أنه في حين أن بقية الجليد في المحيط المتجمد الشمالي قد يتعافى من الخسارة الكلية في الصيف خلال فصل الشتاء، فإن الغطاء الجليدي في بحر بارنتس قد لا يتجدد خلال الشتاء حتى أقل من 2 درجة مئوية (3.6 درجة فهرنهايت) من الاحترار. ^[7] وذلك لأن بحر بارنتس هو بالفعل أسرع جزء من القطب الشمالي في الاحترار: في عامي 2021-2022، وجد أنه في حين أن الاحترار داخل الدائرة القطبية الشمالية كان بالفعل أسرع بأربع مرات من المتوسط ​​العالمي منذ عام 1979، ^{[44] [45]} ارتفعت درجة حرارة بحر بارنتس إلى سبع مرات أسرع من المتوسط ​​العالمي. ^{[46] [47]} هذه النقطة الحرجة مهمة بسبب التاريخ الممتد لعقد من الزمان للبحث في الروابط بين حالة جليد بحر بارنتس وكارا وأنماط الطقس في أماكن أخرى في أوراسيا . ^{[48] [49] [50] [51] [52]}

تُعد الأنهار الجليدية الجبلية أكبر مستودع للجليد المرتبط بالأرض بعد الصفائح الجليدية في جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية، كما تخضع أيضًا للذوبان نتيجة لتغير المناخ. نقطة تحول الأنهار الجليدية هي عندما تدخل في حالة عدم توازن مع المناخ وستذوب ما لم تنخفض درجات الحرارة. ^{[54] [55]} تشمل الأمثلة الأنهار الجليدية في سلسلة جبال نورث كاسكيد ، حيث كانت 67٪ من الأنهار الجليدية التي تم رصدها في حالة عدم توازن حتى عام 2005 ولن تنجو من استمرار المناخ الحالي، ^{[56] أو} جبال الألب الفرنسية ، حيث من المتوقع أن تختفي أنهار أرجنتيير ومير دي جلاس الجليدية تمامًا بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين إذا استمرت اتجاهات المناخ الحالية. ^[57] في المجمل، قُدِّر في عام 2023 أن 49% من الأنهار الجليدية في العالم ستُفقَد بحلول عام 2100 عند 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) من الانحباس الحراري العالمي، وأن 83% من الأنهار الجليدية ستُفقَد عند 4 درجات مئوية (7.2 درجة فهرنهايت). وهذا يعادل ربع ونصف خسارة كتلة الأنهار الجليدية الجبلية على التوالي، حيث ستنجو الأنهار الجليدية الأكبر حجمًا والأكثر مرونة فقط من القرن. كما سيساهم فقدان الجليد هذا بنحو 9 سم ( 3+1 ⁄ 2  بوصة) وحوالي 15 سم (6 بوصات) لارتفاع مستوى سطح البحر، في حين أن المسار الحالي المحتمل البالغ 2.7 درجة مئوية (4.9 درجة فهرنهايت) من شأنه أن يؤدي إلى مساهمة ارتفاع مستوى سطح البحر بحوالي11 سم ( 4+1 ⁄ 2  بوصة) بحلول عام 2100. ^[53]

تقع أكبر كمية من جليد الأنهار الجليدية في منطقة هندوكوش هيمالايا ، والتي تُعرف عاميًا باسم القطب الثالث للأرض نتيجة لذلك. ويُعتقد أن ثلث هذا الجليد سيُفقد بحلول عام 2100 حتى لو اقتصر الاحترار على 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت)، في حين من المرجح أن تؤدي سيناريوهات تغير المناخ المتوسطة والشديدة ( مسارات التركيز التمثيلية (RCP) 4.5 و 8.5) إلى فقدان 50٪ و> 67٪ من الأنهار الجليدية في المنطقة خلال نفس الإطار الزمني. ومن المتوقع أن يؤدي ذوبان الأنهار الجليدية إلى تسريع تدفقات الأنهار الإقليمية حتى تبلغ كمية المياه الذائبة ذروتها حوالي عام 2060، ثم الدخول في انحدار لا رجعة فيه بعد ذلك. وبما أن هطول الأمطار الإقليمية سيستمر في الزيادة حتى مع انخفاض مساهمة مياه ذوبان الأنهار الجليدية، فمن المتوقع أن تتضاءل تدفقات الأنهار السنوية فقط في الأحواض الغربية حيث تكون مساهمة الرياح الموسمية منخفضة: ومع ذلك، لا يزال يتعين على الري وتوليد الطاقة الكهرومائية التكيف مع التقلبات السنوية الأكبر وانخفاض تدفقات ما قبل الرياح الموسمية في جميع أنهار المنطقة. ^{[58] [59] [60]}

تغطي التربة الصقيعية الدائمة، أو التربة الصقيعية ، أجزاء كبيرة من الأرض - خاصة في سيبيريا وألاسكا وشمال كندا وهضبة التبت - ويمكن أن يصل سمكها إلى كيلومتر واحد. ^{[61] [13] توجد أيضًا التربة الصقيعية تحت سطح البحر} التي يصل سمكها إلى 100 متر في قاع البحر تحت جزء من المحيط المتجمد الشمالي. ^[62] تحتوي هذه الأرض المتجمدة على كميات هائلة من الكربون من النباتات والحيوانات التي ماتت وتحللت على مدى آلاف السنين. يعتقد العلماء أن كمية الكربون في التربة الصقيعية تعادل ضعف الكمية الموجودة في الغلاف الجوي للأرض. ^[62]

مع ارتفاع درجة حرارة المناخ وبدء ذوبان التربة الصقيعية، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون والميثان في الغلاف الجوي. مع ارتفاع درجات الحرارة، تصبح الميكروبات نشطة وتحلل المواد البيولوجية في التربة الصقيعية، والتي يتم فقد بعضها بشكل لا رجعة فيه. ^[63] في حين أن معظم الذوبان تدريجي وسيستغرق قرونًا، يمكن أن يحدث ذوبان مفاجئ في بعض الأماكن حيث التربة الصقيعية غنية بالكتل الجليدية الكبيرة، والتي بمجرد ذوبانها تتسبب في انهيار الأرض أو تكوين بحيرات "الكارست الحراري" على مدى سنوات إلى عقود. ^{[64] [65]} يمكن أن تصبح هذه العمليات مكتفية ذاتيًا، مما يؤدي إلى ديناميكيات تحول موضعية، ويمكن أن تزيد من انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري بنحو 40٪. ^[66] نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون _{والميثان} كلاهما غازات دفيئة، فإنهما يعملان كردود فعل ذاتية التعزيز على ذوبان التربة الصقيعية، ولكن من غير المرجح أن يؤديا إلى نقطة تحول عالمية أو عملية احترار جامحة. ^{[67] [68] [69]}

الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية (AMOC)، والمعروفة أيضًا باسم نظام تيار الخليج، هي نظام كبير من التيارات المحيطية . ^{[70] [71]} وهي مدفوعة باختلافات في كثافة الماء؛ الماء الأكثر برودة وملوحة أثقل من الماء العذب الأكثر دفئًا. ^[71] تعمل الدورة الانقلابية الأطلسية الزوالية كحزام ناقل، يرسل المياه السطحية الدافئة من المناطق الاستوائية شمالًا، ويحمل المياه العذبة الباردة إلى الجنوب. ^[70] عندما تتدفق المياه الدافئة شمالًا، يتبخر بعضها مما يزيد من الملوحة. كما تبرد عندما تتعرض للهواء البارد. المياه الباردة المالحة أكثر كثافة وتبدأ في الغرق ببطء. على بعد عدة كيلومترات تحت السطح، تبدأ المياه الباردة الكثيفة في التحرك جنوبًا. ^[71] تؤدي زيادة هطول الأمطار وذوبان الجليد بسبب الانحباس الحراري العالمي إلى تخفيف المياه السطحية المالحة، ويؤدي الانحباس الحراري إلى تقليل كثافتها بشكل أكبر. تكون المياه الأخف وزناً أقل قدرة على الغرق، مما يؤدي إلى إبطاء الدورة. ^[13]

وتشير النظريات والنماذج المبسطة وإعادة بناء التغيرات المفاجئة في الماضي إلى أن الدورة الأطلسية للمحيط المتجمد الشمالي وصلت إلى نقطة تحول. فإذا وصلت مدخلات المياه العذبة من ذوبان الأنهار الجليدية إلى حد معين، فقد تنهار إلى حالة من التدفق المنخفض. وحتى بعد توقف الذوبان، قد لا تعود الدورة الأطلسية للمحيط المتجمد الشمالي إلى حالتها الحالية. ومن غير المرجح أن تنقلب الدورة الأطلسية للمحيط المتجمد الشمالي في القرن الحادي والعشرين، ^[72] ولكنها قد تفعل ذلك قبل عام 2300 إذا كانت انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري مرتفعة للغاية. ومن المتوقع أن تضعف الدورة الأطلسية للمحيط المتجمد الشمالي بنسبة تتراوح بين 24% و39% اعتمادًا على انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري، حتى بدون سلوكيات الانقلاب. ^[73] وإذا توقفت الدورة الأطلسية للمحيط المتجمد الشمالي عن العمل، فقد تنشأ حالة مستقرة جديدة تستمر لآلاف السنين، مما قد يؤدي إلى نقاط تحول أخرى. ^[13]

في عام 2021، قدرت دراسة استخدمت نموذجًا بدائيًا للمحيط ذي الفروق المحدودة أن انهيار الدورة المحيطية الأطلسية يمكن أن يحدث بسبب زيادة سريعة بدرجة كافية في ذوبان الجليد حتى لو لم يصل أبدًا إلى العتبات الشائعة للانقلاب التي تم الحصول عليها من التغير الأبطأ. وبالتالي، فإن هذا يعني أن انهيار الدورة المحيطية الأطلسية أكثر احتمالية مما تقدره عادةً نماذج المناخ المعقدة وواسعة النطاق. ^[74] وجدت دراسة أخرى أجريت عام 2021 إشارات إنذار مبكر في مجموعة من مؤشرات الدورة المحيطية الأطلسية، مما يشير إلى أن الدورة المحيطية الأطلسية قد تكون على وشك الانقلاب. ^[75] ومع ذلك، فقد تناقضت مع دراسة أخرى نُشرت في نفس المجلة في العام التالي، والتي وجدت أن الدورة المحيطية الأطلسية مستقرة إلى حد كبير ولم تتأثر حتى الآن بتغير المناخ بما يتجاوز تقلبها الطبيعي. ^[76] كما اقترحت دراستان أخريان نُشرتا في عام 2022 أن مناهج النمذجة المستخدمة عادةً لتقييم الدورة المحيطية الأطلسية تبدو مبالغًا فيها في تقدير خطر انهيارها. ^{[77] [78]}

غابات الأمازون المطيرة هي أكبر الغابات المطيرة الاستوائية في العالم. وهي ضعف مساحة الهند وتمتد عبر تسع دول في أمريكا الجنوبية. وتنتج حوالي نصف أمطارها عن طريق إعادة تدوير الرطوبة من خلال التبخر والنتح أثناء تحرك الهواء عبر الغابة. ^[13] تعمل إعادة تدوير الرطوبة هذه على توسيع المنطقة التي يوجد فيها ما يكفي من الأمطار للحفاظ على الغابات المطيرة، وبدونها يشير أحد النماذج إلى أن حوالي 40٪ من مساحة الغابات الحالية ستكون جافة جدًا بحيث لا تدعم الغابات المطيرة. ^[97] ومع ذلك، عندما تُفقد الغابات بسبب تغير المناخ (من الجفاف وحرائق الغابات) أو إزالة الغابات ، سيكون هناك أمطار أقل في المناطق الواقعة في اتجاه الريح، مما يزيد من إجهاد الأشجار ووفياتها هناك. في النهاية، إذا فقدت غابة كافية، يمكن الوصول إلى عتبة قد تموت بعدها أجزاء كبيرة من الغابات المطيرة المتبقية وتتحول إلى غابات متدهورة أو مناظر طبيعية للسافانا ، خاصة في الجنوب والشرق الأكثر جفافًا. ^{[98] [99]} في عام 2022، أفادت دراسة أن الغابات المطيرة فقدت مرونتها منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ^[100] تُقاس المرونة من خلال وقت التعافي من الاضطرابات قصيرة المدى ، مع العودة المتأخرة إلى توازن الغابات المطيرة والتي يطلق عليها التباطؤ الحرج . يعزز فقدان المرونة الملحوظ النظرية القائلة بأن الغابات المطيرة قد تقترب من انتقال حرج ، على الرغم من أنها لا تستطيع تحديد متى أو ما إذا كانت نقطة التحول ستصل إلى وجهتها بالضبط. ^{[101] [102]}

خلال الربع الأخير من القرن العشرين، شهدت منطقة خطوط العرض التي تشغلها التايغا بعضًا من أكبر الزيادات في درجات الحرارة على وجه الأرض. ارتفعت درجات الحرارة في الشتاء أكثر من درجات الحرارة في الصيف. في الصيف، ارتفعت درجة الحرارة المنخفضة اليومية أكثر من درجة الحرارة المرتفعة اليومية. ^[103] وقد افترض البعض أن البيئات الشمالية لديها عدد قليل فقط من الحالات التي تكون مستقرة على المدى الطويل - التندرا / السهوب الخالية من الأشجار ، والغابات التي تغطيها الأشجار بنسبة >75٪ والغابات المفتوحة التي تغطيها الأشجار بنسبة ~20٪ و ~45٪. وبالتالي، فإن تغير المناخ المستمر سيكون قادرًا على إجبار بعض غابات التايغا الموجودة حاليًا على الأقل على التحول إلى إحدى حالتي الغابات أو حتى إلى سهوب خالية من الأشجار - ولكن يمكن أن يحول أيضًا مناطق التندرا إلى حالات غابات أو غابات مع ارتفاع درجة حرارتها وزيادة ملاءمتها لنمو الأشجار. ^[104]

تم اكتشاف هذه الاتجاهات لأول مرة في الغابات الشمالية الكندية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ^{[105] [106] [107] [108]} كما ثبت أن ارتفاع درجات الحرارة في الصيف يزيد من الإجهاد المائي ويقلل من نمو الأشجار في المناطق الجافة من الغابات الشمالية الجنوبية في وسط ألاسكا وأجزاء من أقصى شرق روسيا. ^{[109] في سيبيريا، يتحول التايغا من أشجار} الصنوبر التي تتساقط إبرها في الغالب إلى أشجار صنوبرية دائمة الخضرة استجابةً لارتفاع درجة حرارة المناخ.

وجدت الأبحاث اللاحقة في كندا أنه حتى في الغابات التي لم تتغير فيها اتجاهات الكتلة الحيوية، كان هناك تحول كبير نحو الأشجار عريضة الأوراق المتساقطة ذات القدرة الأعلى على تحمل الجفاف على مدى السنوات الـ 65 الماضية. ^[110] وجد تحليل لاندسات لـ 100000 موقع غير مضطرب أن المناطق ذات الغطاء الشجري المنخفض أصبحت أكثر خضرة استجابة للاحتباس الحراري، لكن موت الأشجار (التحول إلى اللون البني) أصبح الاستجابة السائدة مع زيادة نسبة الغطاء الشجري الحالي. ^[111] وجدت دراسة أجريت عام 2018 على الأنواع السبعة من الأشجار المهيمنة في غابات شرق كندا أنه في حين أن ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 2 درجة مئوية (3.6 درجة فهرنهايت) وحده يزيد من نموها بنحو 13٪ في المتوسط، فإن توفر المياه أكثر أهمية من درجة الحرارة. أيضًا، فإن المزيد من الاحترار بما يصل إلى 4 درجات مئوية (7.2 درجة فهرنهايت) من شأنه أن يؤدي إلى انخفاضات كبيرة ما لم يقابله زيادة في هطول الأمطار. ^[112]

أكدت ورقة بحثية أجريت عام 2021 أن الغابات الشمالية تتأثر بتغير المناخ بشكل أقوى بكثير من أنواع الغابات الأخرى في كندا وتوقعت أن تصل معظم الغابات الشمالية في شرق كندا إلى نقطة تحول حوالي عام 2080 في ظل سيناريو RCP 8.5، والذي يمثل أكبر زيادة محتملة في الانبعاثات البشرية. ^[113] توقعت دراسة أخرى أجريت عام 2021 أنه في ظل سيناريو SSP2-4.5 المعتدل ، ستشهد الغابات الشمالية زيادة بنسبة 15٪ في الكتلة الحيوية على مستوى العالم بحلول نهاية القرن، ولكن هذا سيعوضه أكثر من انخفاض الكتلة الحيوية بنسبة 41٪ في المناطق الاستوائية. ^[114] في عام 2022، أظهرت نتائج تجربة الاحتباس الحراري التي استمرت لمدة 5 سنوات في أمريكا الشمالية أن صغار أنواع الأشجار التي تهيمن حاليًا على الهوامش الجنوبية للغابات الشمالية هي الأسوأ استجابةً حتى لارتفاع درجة الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) أو 3.1 درجة مئوية (5.6 درجة فهرنهايت) والانخفاضات المرتبطة بها في هطول الأمطار. في حين أن الأنواع المعتدلة التي قد تستفيد من مثل هذه الظروف موجودة أيضًا في الغابات الشمالية الجنوبية، إلا أنها نادرة ولديها معدلات نمو أبطأ. ^[115]

يشير التقرير الخاص بشأن الانحباس الحراري العالمي بمقدار 1.5 درجة مئوية وتقرير التقييم الخامس للجنة الدولية للتغيرات المناخية إلى أن الانحباس الحراري العالمي من المرجح أن يؤدي إلى زيادة هطول الأمطار في معظم أنحاء شرق إفريقيا وأجزاء من وسط إفريقيا وموسم الأمطار الرئيسي في غرب إفريقيا. ^{[116] : 16–17} ومع ذلك، هناك قدر كبير من عدم اليقين فيما يتعلق بهذه التوقعات وخاصة بالنسبة لغرب إفريقيا. ^{[116] : 16–17} في الوقت الحالي، أصبحت منطقة الساحل أكثر خضرة ولكن هطول الأمطار لم يتعاف تمامًا إلى المستويات التي بلغتها في منتصف القرن العشرين. ^{[117] : 267}

وخلصت دراسة أجريت عام 2022 إلى ما يلي: "من الواضح أن وجود عتبة تحول مستقبلية لمنطقة الرياح الموسمية في غرب إفريقيا ومنطقة الساحل لا يزال غير مؤكد كما هو الحال مع إشاراتها، ولكن بالنظر إلى التحولات المفاجئة المتعددة في الماضي، والضعف المعروف في النماذج الحالية، والتأثيرات الإقليمية الضخمة ولكن ردود الفعل المناخية العالمية المتواضعة، فإننا نحتفظ بمنطقة الساحل/منطقة الرياح الموسمية في غرب إفريقيا كعنصر تحول محتمل للتأثير الإقليمي (ثقة منخفضة)." ^[2]

وقد أظهرت بعض عمليات المحاكاة للاحتباس الحراري وزيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون زيادة كبيرة في هطول الأمطار في منطقة الساحل/الصحراء. ^{[118] : 4} وهذا النمو المتزايد للنبات الناجم مباشرة عن ثاني أكسيد الكربون ^{[119] : 236} قد يؤدي إلى توسع الغطاء النباتي في الصحراء الحالية، على الرغم من أنه قد يكون مصحوبًا بتحول نحو الشمال للصحراء، أي جفاف أقصى شمال أفريقيا. ^{[117] : 267}

يعتمد حوالي 500 مليون شخص حول العالم على الشعاب المرجانية في الغذاء والدخل والسياحة وحماية السواحل. ^[127] منذ الثمانينيات، أصبح هذا مهددًا بسبب زيادة درجات حرارة سطح البحر مما يؤدي إلى تبييض جماعي للشعاب المرجانية ، وخاصة في المناطق شبه الاستوائية . ^[128] ارتفاع مستمر في درجة حرارة المحيط بمقدار 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت) فوق المتوسط ​​​​يكفي للتسبب في التبييض. ^[129] تحت الضغط الحراري، تطرد الشعاب المرجانية الطحالب الملونة الصغيرة التي تعيش في أنسجتها، مما يتسبب في تحولها إلى اللون الأبيض. تتمتع الطحالب، المعروفة باسم زوزانتلي ، بعلاقة تكافلية مع المرجان بحيث بدونها، تموت الشعاب المرجانية ببطء. ^[130] بعد اختفاء هذه الزوانتلي، تصبح الشعاب المرجانية عرضة للانتقال نحو نظام بيئي يهيمن عليه الأعشاب البحرية ، مما يجعل من الصعب للغاية العودة إلى نظام بيئي يهيمن عليه المرجان. ^[131] تقدر اللجنة الدولية للتغيرات المناخية أنه بحلول الوقت الذي ترتفع فيه درجات الحرارة إلى 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) فوق أوقات ما قبل الصناعة، من المتوقع أن تنخفض الشعاب المرجانية بنسبة 70-90٪ أخرى عند 1.5 درجة مئوية؛ وأنه إذا ارتفعت درجة حرارة العالم بمقدار 2 درجة مئوية (3.6 درجة فهرنهايت)، فإنها ستصبح نادرة للغاية. ^[132]

إن تجاوز عتبة ما في جزء واحد من نظام المناخ قد يؤدي إلى تحريك عنصر تحول آخر ليتحول إلى حالة جديدة. تسمى مثل هذه التسلسلات من العتبات نقاط التحول المتتالية ، وهي مثال على تأثير الدومينو . ^[11] سيؤدي فقدان الجليد في غرب القارة القطبية الجنوبية وجرينلاند إلى تغيير كبير في دوران المحيطات . يمكن أن يؤدي الاحترار المستمر لخطوط العرض الشمالية المرتفعة نتيجة لهذه العملية إلى تنشيط عناصر التحول في تلك المنطقة، مثل تدهور التربة الصقيعية، وموت الغابات الشمالية . ^[3] يعد ذوبان التربة الصقيعية عامل مضاعف للتهديد لأنه يحتفظ بكمية من الكربون تعادل ضعف الكمية المتداولة حاليًا في الغلاف الجوي. ^[6] من المحتمل أن يؤدي فقدان الجليد في جرينلاند إلى زعزعة استقرار الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية من خلال ارتفاع مستوى سطح البحر، والعكس صحيح، خاصة إذا ذابت جرينلاند أولاً حيث أن غرب القارة القطبية الجنوبية معرض بشكل خاص للتلامس مع مياه البحر الدافئة. ^[10]

أظهرت دراسة أجريت عام 2021 باستخدام ثلاثة ملايين محاكاة حاسوبية لنموذج مناخي أن ما يقرب من ثلث تلك المحاكاة أسفرت عن تأثيرات الدومينو، حتى عندما اقتصرت الزيادات في درجات الحرارة على درجتين مئويتين (3.6 درجة فهرنهايت) - الحد الأعلى الذي حددته اتفاقية باريس في عام 2015. ^{[10] [138]} قال مؤلفو الدراسة إن علم نقاط التحول معقد للغاية لدرجة أن هناك قدرًا كبيرًا من عدم اليقين بشأن كيفية تطورها، ولكن مع ذلك، زعموا أن إمكانية حدوث نقاط تحول متتالية تمثل "تهديدًا وجوديًا للحضارة". ^[139] اقترح تحليل نموذج الشبكة أن التجاوزات المؤقتة لتغير المناخ - زيادة درجة الحرارة العالمية بما يتجاوز أهداف اتفاقية باريس مؤقتًا كما هو متوقع غالبًا - يمكن أن تزيد بشكل كبير من مخاطر حدوث سلاسل تحول المناخ ("بنسبة تصل إلى 72٪ مقارنة بسيناريوهات عدم التجاوز"). ^{[140] [141]}

كانت إمكانية أن تكون ظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي (ENSO) عنصرًا مائلًا قد جذبت الانتباه في الماضي. ^[10] تهب الرياح القوية عادةً غربًا عبر جنوب المحيط الهادئ من أمريكا الجنوبية إلى أستراليا . كل عامين إلى سبعة أعوام، تضعف الرياح بسبب تغيرات الضغط ويسخن الهواء والماء في وسط المحيط الهادئ، مما يتسبب في حدوث تغييرات في أنماط حركة الرياح حول العالم. يُعرف هذا باسم النينيو ويؤدي عادةً إلى الجفاف في الهند وإندونيسيا والبرازيل وزيادة الفيضانات في بيرو . في عامي 2015/2016، تسبب هذا في نقص الغذاء الذي أثر على أكثر من 60 مليون شخص. [ 142 ^] قد تزيد حالات الجفاف الناجمة عن النينيو من احتمالية اندلاع حرائق الغابات في الأمازون . ^[143] تم تقدير عتبة الانقلاب بين 3.5 درجة مئوية (6.3 درجة فهرنهايت) و 7 درجات مئوية (13 درجة فهرنهايت) من الانحباس الحراري العالمي في عام 2016. ^[21] بعد الانقلاب، سيكون النظام في حالة النينيو الدائمة، بدلاً من التذبذب بين حالات مختلفة. لقد حدث هذا في ماضي الأرض، في عصر البليوسين ، لكن تخطيط المحيط كان مختلفًا بشكل كبير عن الآن. ^[10] حتى الآن، لا يوجد دليل قاطع يشير إلى تغييرات في سلوك النينيو، ^[143] وخلص تقرير التقييم السادس للجنة الدولية للتغيرات المناخية إلى أنه "من المؤكد تقريبًا أن النينيو سيظل النمط السائد للتباين السنوي في عالم أكثر دفئًا". ^[144] وبالتالي، لم يعد تقييم عام 2022 يتضمنه في قائمة عناصر الانقلاب المحتملة. ^[7]

إن الرياح الموسمية الصيفية الهندية هي جزء آخر من نظام المناخ الذي كان يُشتبه في أنه معرض للانهيار غير القابل للإصلاح في الأبحاث السابقة. ^[145] ومع ذلك، فقد أظهرت الأبحاث الأحدث أن الانحباس الحراري يميل إلى تقوية الرياح الموسمية الهندية، ^[146] ومن المتوقع أن تشتد في المستقبل. ^[147]

كان يُعتقد ذات يوم أن رواسب هيدرات الميثان في القطب الشمالي معرضة لخطر التفكك السريع الذي قد يكون له تأثير كبير على درجات الحرارة العالمية، في سيناريو دراماتيكي يُعرف باسم فرضية بندقية الكلاثرات . ووجدت الأبحاث اللاحقة أن الأمر يستغرق آلاف السنين حتى تستجيب هيدرات الميثان للاحترار، ^[148] في حين نادرًا ما تنتقل انبعاثات الميثان من قاع البحر من عمود الماء إلى الغلاف الجوي. ^{[149] [150] [151] يذكر} تقرير التقييم السادس للجنة الدولية للتغيرات المناخية "من غير المرجح للغاية أن تؤدي الكلاثرات الغازية (معظمها ميثان) في التربة الصقيعية الأرضية العميقة والكلاثرات تحت سطح البحر إلى انحراف يمكن اكتشافه عن مسار الانبعاثات خلال هذا القرن". ^[152]

يمكن وصف سلوك نقطة التحول في المناخ بمصطلحات رياضية. وقد تم تحديد ثلاثة أنواع من نقاط التحول - التشعب ، والضوضاء ، والمعتمدة على المعدل . ^{[153] [154]}

يحدث الانقلاب الناجم عن التفرع عندما تتجاوز معلمة معينة في المناخ (على سبيل المثال تغير في الظروف البيئية أو القوة ) مستوى حرجًا - وعند هذه النقطة يحدث التفرع - وتفقد الحالة المستقرة استقرارها أو تختفي ببساطة. ^{[154] [155]} تعد الدورة الانقلابية المحيطية الأطلسية (AMOC) مثالاً على عنصر الانقلاب الذي يمكن أن يُظهر انقلابًا ناتجًا عن التفرع. قد تدفع التغييرات البطيئة في معلمات التفرع في هذا النظام - ملوحة ودرجة حرارة الماء - الدورة نحو الانهيار. ^{[156] [157]}

تظهر العديد من أنواع التشعبات ظاهرة الهستيريسيس ، ^[158] والتي تعتمد عليها حالة النظام في تاريخه. على سبيل المثال، اعتمادًا على مدى دفئه في الماضي، يمكن أن تكون هناك كميات مختلفة من الجليد على القطبين عند نفس تركيز الغازات المسببة للانحباس الحراري أو درجة الحرارة. ^[159]

بالنسبة لنقاط التحول التي تحدث بسبب التفرع، قد يكون من الممكن اكتشاف ما إذا كان النظام يقترب من نقطة التحول، حيث يصبح أقل مرونة تجاه الاضطرابات عند الاقتراب من عتبة التحول. تعرض هذه الأنظمة تباطؤًا حرجًا ، مع زيادة الذاكرة (ارتفاع الارتباط الذاتي ) والتباين . اعتمادًا على طبيعة نظام التحول، قد تكون هناك أنواع أخرى من إشارات التحذير المبكر. ^{[160] [161]} التغيير المفاجئ ليس إشارة تحذير مبكرة (EWS) لنقاط التحول، حيث يمكن أن يحدث التغيير المفاجئ أيضًا إذا كانت التغييرات قابلة للعكس بالنسبة لمعلمة التحكم. ^{[162] [163]}

غالبًا ما يتم تطوير واختبار أنظمة الإنذار المبكر هذه باستخدام سلاسل زمنية من السجل القديم، مثل الرواسب، والغطاء الجليدي، وحلقات الأشجار، حيث يمكن ملاحظة أمثلة سابقة للانقلاب. ^{[160] [164]} ليس من الممكن دائمًا القول ما إذا كان التباين المتزايد والارتباط الذاتي هو مقدمة للانقلاب، أو ناتج عن التباين الداخلي، على سبيل المثال في حالة انهيار الدورة المحيطية الأطلسية. ^[164] تزيد القيود النوعية للبيانات القديمة من تعقيد تطوير أنظمة الإنذار المبكر. ^[164] تم تطويرها للكشف عن الانقلاب بسبب الجفاف في الغابات في كاليفورنيا، ^[165] وذوبان نهر باين آيلاند الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية، ^[163] من بين أنظمة أخرى. باستخدام إشارات الإنذار المبكر (زيادة الارتباط الذاتي والتباين في سلسلة زمنية لمعدل الذوبان)، اقترح أن الغطاء الجليدي في جرينلاند يفقد حاليًا مرونته، بما يتفق مع إشارات الإنذار المبكر النموذجية للغطاء الجليدي. ^[166]

قد تكون التغيرات الناجمة عن الأنشطة البشرية في نظام المناخ سريعة للغاية بحيث لا تصبح إشارات الإنذار المبكر واضحة، وخاصة في الأنظمة ذات القصور الذاتي. ^[167]

الانقلاب الناجم عن الضوضاء هو الانتقال من حالة إلى أخرى بسبب التقلبات العشوائية أو التباين الداخلي للنظام. لا تظهر التحولات الناجمة عن الضوضاء أيًا من إشارات التحذير المبكر التي تحدث مع التشعبات. وهذا يعني أنها غير متوقعة لأن الإمكانات الأساسية لا تتغير. ولأنها غير متوقعة، غالبًا ما توصف مثل هذه الأحداث بأنها حدث "يحدث مرة واحدة في عام". ^[168] ومن الأمثلة على ذلك أحداث دانزجارد-أويشجر خلال العصر الجليدي الأخير ، مع 25 حالة من التقلبات المناخية المفاجئة على مدى فترة 500 عام. ^[169]

يحدث الانقلاب الناتج عن المعدل عندما يكون التغيير في البيئة أسرع من القوة التي تعيد النظام إلى حالته المستقرة. ^[154] في أراضي الخث ، على سبيل المثال، بعد سنوات من الاستقرار النسبي، يمكن أن يؤدي الانقلاب الناتج عن المعدل إلى " إطلاق متفجر لكربون التربة من أراضي الخث إلى الغلاف الجوي" - يُعرف أحيانًا باسم "عدم استقرار قنبلة السماد". ^{[170] [171]} قد يظهر AMOC أيضًا انقلابًا ناتجًا عن المعدل: إذا زاد معدل ذوبان الجليد بسرعة كبيرة، فقد ينهار، حتى قبل أن يصل ذوبان الجليد إلى القيمة الحرجة حيث يخضع النظام للتشعب. ^[172]

يمكن أن يكون لنقاط التحول تأثيرات شديدة للغاية. ^[3] يمكن أن تؤدي إلى تفاقم التأثيرات الخطيرة الحالية لتغير المناخ ، أو تؤدي إلى تأثيرات جديدة. قد تحدث بعض نقاط التحول المحتملة فجأة، مثل الاضطرابات في الرياح الموسمية الهندية ، مع تأثيرات شديدة على الأمن الغذائي لمئات الملايين. من المرجح أن تحدث تأثيرات أخرى على مدى فترات زمنية أطول، مثل ذوبان القمم الجليدية . سيتطلب ارتفاع مستوى سطح البحر بحوالي 10 أمتار (33 قدمًا) من ذوبان جرينلاند وغرب القارة القطبية الجنوبية نقل العديد من المدن إلى الداخل على مدار قرون، ولكنه سيعمل أيضًا على تسريع ارتفاع مستوى سطح البحر هذا القرن، مع توقع عدم استقرار الغطاء الجليدي في القارة القطبية الجنوبية لتعريض 120 مليون شخص إضافي للفيضانات السنوية في سيناريو الانبعاثات المتوسطة. ^[173] من شأنه أن يتسبب انهيار الدورة الانقلابية الأطلسية في تبريد يزيد عن 10 درجات مئوية في أجزاء من أوروبا، ويسبب الجفاف في أوروبا وأمريكا الوسطى وغرب إفريقيا وجنوب آسيا، ويؤدي إلى حوالي 1 متر ( 3+1 ⁄ 2  قدم) من ارتفاع مستوى سطح البحر في شمال الأطلسي. ^{[5] [174] [175]} سيكون لتأثيرات انهيار الدورة الأطلسية الأفريقية عواقب وخيمة على الأمن الغذائي، حيث يُظهر أحد التوقعات انخفاضًا في غلة المحاصيل الرئيسية في معظم مناطق العالم، على سبيل المثال، حيث أصبحت الزراعة الصالحة للزراعة غير مجدية اقتصاديًا في بريطانيا. ^{[176] [177]} يمكن أن تحدث هذه التأثيرات في وقت واحد في حالة نقاط التحول المتتالية. ^[148] أظهرت مراجعة للتغيرات المفاجئة على مدى الثلاثين ألف عام الماضية أن نقاط التحول يمكن أن تؤدي إلى مجموعة كبيرة من التأثيرات المتتالية في المناخ والأنظمة البيئية والاجتماعية. على سبيل المثال، أدى الإنهاء المفاجئ للفترة الرطبة الأفريقية إلى سلسلة متتالية، وأدى التصحر وتحولات النظام إلى تراجع المجتمعات الرعوية في شمال إفريقيا وتغيير السلالة الحاكمة في مصر . ^[164]

اقترح بعض العلماء عتبة، إذا تم تجاوزها، يمكن أن تؤدي إلى نقاط تحول متعددة وحلقات تغذية مرتدة ذاتية التعزيز من شأنها أن تمنع استقرار المناخ، مما يتسبب في ارتفاع درجات الحرارة وارتفاع مستوى سطح البحر بشكل أكبر بكثير ويؤدي إلى اضطراب شديد في النظم البيئية والمجتمع والاقتصادات. ^[178] يُطلق على هذا السيناريو أحيانًا سيناريو الأرض الحارة . اقترح الباحثون أن هذا السيناريو يمكن أن يتكشف إلى ما هو أبعد من عتبة حوالي 2 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة. ومع ذلك، في حين أن هذا السيناريو ممكن، فإن وجود وقيمة هذه العتبة لا يزالان تخمينيين، وقد أثيرت الشكوك حول ما إذا كانت نقاط التحول ستؤدي إلى ارتفاع إضافي كبير في درجات الحرارة في الأمد القريب. ^{[179] [180]} يمكن أن تؤثر القرارات المتخذة على مدى العقد المقبل على مناخ الكوكب لعشرات إلى مئات الآلاف من السنين وربما تؤدي حتى إلى ظروف غير مضيافة للمجتمعات البشرية الحالية. ويشير التقرير أيضًا إلى أن هناك احتمالية لحدوث سلسلة من نقاط التحول حتى لو تم تحقيق الهدف المحدد في اتفاقية باريس للحد من الانحباس الحراري إلى 1.5-2.0 درجة مئوية (34.7-35.6 درجة فهرنهايت). ^[178]

يُظهر السجل الجيولوجي العديد من التغييرات المفاجئة التي تشير إلى أن نقاط التحول ربما تم تجاوزها في عصور ما قبل التاريخ. ^[181] على سبيل المثال، كانت أحداث دانزجارد-أويشجر خلال العصر الجليدي الأخير عبارة عن فترات من الاحترار المفاجئ (في غضون عقود) في جرينلاند وأوروبا، والتي ربما تضمنت تغييرات مفاجئة في التيارات المحيطية الرئيسية. أثناء ذوبان الجليد في أوائل العصر الهولوسيني ، لم يكن ارتفاع مستوى سطح البحر سلسًا، ولكنه ارتفع فجأة أثناء نبضات المياه الذائبة . شهد موسم الرياح الموسمية في شمال إفريقيا تغييرات مفاجئة على فترات زمنية عقدية خلال الفترة الرطبة الأفريقية . كما انتهت هذه الفترة، التي امتدت من 15000 إلى 5000 عام مضت، فجأة بحالة أكثر جفافًا.

إن تأثير الاحتباس الحراري الجامح هو نقطة تحول شديدة للغاية لدرجة أن المحيطات تتبخر ^[182] ويهرب بخار الماء إلى الفضاء، وهي حالة مناخية لا رجعة فيها حدثت على كوكب الزهرة . ^[183] ​​إن تأثير الاحتباس الحراري الجامح ليس له أي فرصة تقريبًا لأن يكون سببه البشر. ^{[184] [ يحتاج إلى مزيد من التوضيح ]} تتطلب الظروف المشابهة لكوكب الزهرة على الأرض قوة كبيرة طويلة المدى من غير المرجح أن تحدث حتى تشرق الشمس بنسبة عشرة في المائة، وهو ما سيستغرق 600 - 700 مليون سنة. ^[185]

• سيناريو تغير المناخ  - تمثيل افتراضي للظروف المستقبلية المحتملة
• حساسية المناخ  – مفهوم في علم المناخ
• الأرض الدفيئة والأرض الجليدية  – حالات مناخية متعارضة على الأرض
• الحدود الكوكبية  – حدود لا ينبغي تجاوزها إذا أرادت البشرية البقاء في نظام بيئي آمن
• تحذير علماء العالم للإنسانية  – وثيقة صادرة عام 1992 عن البصمة الكربونية البشرية

• نقاط التحول العالمية والبحث حول نقاط التحول في جامعة إكستر
• نقاط التحول المناخية - فيلم وثائقي إذاعي من إنتاج هيئة الإذاعة البريطانية (بي بي سي) 2022
• نقاط التحول في تغير المناخ - وأين نحن الآن، محاضرة TED لجوهان روكستروم