När världens ledare samlas vid FN:s klimatkonferens (COP26) i Glasgow, Skottland, för att vidta djärvare åtgärder mot klimatförändringarna, har mänsklig aktivitet redan värmt upp planeten 1,1°C över förindustriella nivåer.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) har varnat för att en uppvärmning på över 2°C kan få katastrofala konsekvenser och att vi måste hålla den globala uppvärmningen till 1,5°C. Världen är för närvarande på väg att överträffa båda dessa gränser. Enligt det mest optimistiska scenariot, om alla 140 länder som har aviserat nettonollmål eller överväger dem faktiskt når dessa mål, liksom deras mer ambitiösa 2030-åtaganden enligt Parisavtalet, skulle uppvärmningen kunna begränsas till 1,8°C år 2100. Men kommer ett överskridande av 1,5°C att pressa oss över klimattipppunkter, vilket utlöser irreversibla och abrupta förändringar? IPCC:s senaste rapport varnade för den möjligheten, och FN:s generalsekreterare Antonio Guterres sa nyligen:"...tiden börjar rinna ut. Oåterkalleliga klimatvändpunkter ligger oroväckande nära."

Vilka är vändpunkterna? Och hur nära är de?

En tipppunkt är den punkt där små förändringar blir tillräckligt betydande för att orsaka en större, mer kritisk förändring som kan vara abrupt, irreversibel och leda till kaskadeffekter. Begreppet tipping points introducerades av IPCC för 20 år sedan, men då trodde man att de bara skulle inträffa om den globala uppvärmningen nådde 5°C. Nya IPCC-bedömningar antydde dock att tipppunkter kunde nås mellan 1°C och 2°C för uppvärmning.

Här är de viktigaste klimattipparna.

Grönlands inlandsis

Grönlands istäcke innehåller tillräckligt med vatten för att höja den globala havsnivån med över 20 fot och smältningen accelererar. Från 1992 till 2018 förlorade den nära fyra biljoner ton is. Även om dess sönderfall sannolikt inte kommer att ske abrupt, kan det komma en punkt efter vilken dess slutliga kollaps är oåterkallelig i årtusenden.

En ny studie fann att inlandsisens höjd och smälthastigheter i Jakobshavnsbassängen, en av de snabbast smältande bassängerna på Grönland, destabiliserar inlandsisen. Det mesta av smältningen sker på isytan på grund av värmande temperaturer, men när höjden på inlandsisen minskar utsätts ytan för varmare luft på lägre höjder, vilket ytterligare påskyndar smältningen.

Dessutom gör mindre snöfall isytan mörkare så den absorberar mer av solens värme och värms snabbare. Forskare är inte säkra på om en tipppunkt har passerats men studien fann att det sannolikt skulle bli mer smältning inom en snar framtid. I annan forskning spekulerade forskare att det kritiska temperaturintervallet vid vilket Grönlands inlandsis skulle gå i irreversibel sönderfall är mellan 0,8°C och 3,2°C för uppvärmning över förindustriella nivåer.

The West Antarctic Ice Sheet (WAIS)

WAIS är sårbar för kollaps eftersom den sitter på berggrunden under havsytan och påverkas av havets uppvärmning. En studie från 2018 visade att WAIS gick från isförlust på nästan 58,5 miljarder ton per år mellan 1992 och 1997 till 175 miljarder ton från 2012 till 2017. Thwaites-glaciären på Amundsenhavet i västra Antarktis har förlorat en biljon ton is sedan början av 2000-talet , och vissa forskare tror att det kan vara på väg mot en oåterkallelig kollaps, som kan hota en stor del av WAIS och höja den globala havsnivån med två fot eller mer.

Pine Island-glaciären, också vid Amundsenhavet, tunnas också snabbt ut. En ny studie fann att nuvarande politik, som går mot nästan 3°C uppvärmning, skulle resultera i en plötslig påskyndande av isförlusten i Antarktis efter 2060, medan annan forskning tyder på att vändpunkten för WAIS ligger mellan 1,5°C och 2,0°C av uppvärmning.

En annan ny studie fann att om WAIS smälte kunde det höja havsnivån tre fot mer än tidigare prognoser på 10,5 fot; Antarktis som helhet innehåller tillräckligt med is för att höja den globala havsnivån med över 200 fot.

Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC)

AMOC är en av de viktigaste globala havsströmmarna och är avgörande för att reglera klimatet. Kallt saltvatten, som är tätt och tungt, sjunker djupt ner i havet i Nordatlanten och rör sig längs botten tills det stiger till ytan nära ekvatorn, vanligtvis i Stilla havet och Indiska oceanen. Värme från solen värmer sedan vattnet, och avdunstning gör vattnet saltare. Det varma salta vattnet färdas upp längs kusten via Golfströmmen och värmer den amerikanska östkusten och Västeuropa. När vattnet väl släpper ut sin värme och når Nordatlanten blir det kallt och tätt igen, och kretsloppet, som kan ta vatten 1 000 år att slutföra, fortsätter. Men när glaciärer och inlandsisar smälter tillför de färskt, mindre tätt vatten till Nordatlanten, vilket hindrar vattnet från att sjunka och hindrar cirkulationen. Det kan vara anledningen till att AMOC har bromsat 15 procent sedan 1950-talet. En färsk studie visade att AMOC är i sitt svagaste tillstånd på 1 000 år. Dessutom kan det senaste klimatmodellprojektet som fortsatte global uppvärmning försvaga AMOC med 34 till 45 procent år 2100.

Om AMOC stängs av skulle det orsaka betydande nedkylning längs USA:s och Västeuropas östkust. Detta skulle i sin tur ändra nederbördsmönster, få havsnivån att stiga, orsaka mer uttorkning och minska jordbruket i Storbritannien. Det kan också potentiellt leda till andra tipppunkter. Och även om den globala uppvärmningen vänds, när den väl stängts av, skulle AMOC inte slås på igen på länge. Forskare tror att detta inträffade under den senaste istiden när en glaciärsjö brast och hällde ut sötvatten i Atlanten. När AMOC lades ner gick norra halvklotet in i en köldperiod som varade i 1 000 år.

Även om det fortfarande finns många osäkerheter, tyder vissa studier på att AMOC:s tipppunkt kan nås mellan 3°C och 5,5°C för uppvärmning.

Amazon regnskog

Amazonas regnskog, världens största tropiska regnskog, lagrar 200 miljarder ton kol – motsvarande cirka fem år av globala koldioxidutsläpp från förbränning av fossila bränslen – och är hem för miljontals arter av växter och vilda djur. Fukten från Amazonas nederbörd återgår till atmosfären från marken genom avdunstning och från växter genom transpiration. Denna självförsörjande process skapar moln och mer nederbörd.

På grund av avverkning, ranching, gruvdrift, jordbruk och bränder har Amazonas förlorat cirka 17 procent av sitt trädtäcke och kan med nuvarande avskogningstakt nå en förlust på 27 procent till 2030. Brasiliens utvecklingspresidents politik , Jair Bolsonaro, har lett till omfattande kalhygge och avskogningstakten i Brasilien är den högsta sedan 2008.

Om 20–25 procent av Amazonas avskogades skulle dess tipppunkt kunna korsas, enligt en studie. Färre träd skulle innebära mindre evapotranspiration, och utan tillräckligt med regn för att upprätthålla sig själv kan Amazonas börja dö tillbaka. Med andra ord kan delar av regnskogen övergå till en savann, ett torrare ekosystem som kännetecknas av gräsmarker och få träd. I processen skulle det potentiellt släppa ut 90 gigaton CO₂ , vilket förvärrar klimatförändringarna. Att korsa denna vändpunkt skulle också resultera i förlust av biologisk mångfald och ekosystemtjänster, påverka globala vädermönster och hota livet för 30 miljoner människor, många inhemska, som är beroende av regnskogen för att överleva. En studie fann att återfall skulle inträffa om vi når 3°C av uppvärmning.

Amazonas känner redan effekterna av klimatförändringarna, eftersom temperaturen i regionen har ökat med 1°C till 1,5°C under det senaste århundradet. Amazonas upplever längre och varmare torrperioder som gör den mer sårbar för skogsbränder, minskad evapotranspiration som svar på högre nivåer av CO₂ , och det finns nu fler torktoleranta trädarter.

Forskare är osäkra på om Amazonas har en enda övergripande tipppunkt, eller när exakt den kan nås, och ekosystemet har en viss förmåga att anpassa sig till förändrade förhållanden. Men bränder och torka kan orsaka lokala förändringar som sprider torkförhållanden till andra regioner på grund av en total minskning av fukt. Tjugoåtta procent av den östra delen av Amazonas förlorar redan mer kol än vad den absorberar på grund av avskogning. Och vissa klimatmodeller förutspår att 2035 kommer Amazonas att vara en permanent källa till kol.

Tinande permafrost

Permafrost är mark som förblir frusen i två eller flera år i följd och består av sten, jord, sediment och is. En del permafrost har varit frusen i tiotals eller hundratusentals år. Den finns på norra halvklotet utan glaciärer, inklusive delar av Sibirien, Alaska, norra Kanada och Tibet. På södra halvklotet finns permafrost i delar av Patagonien, Antarktis och Nya Zeelands södra alper.

Fjortonhundra miljarder ton kol tros vara fruset i Arktis permafrost, vilket är dubbelt så mycket kol som för närvarande finns i atmosfären. Men Arktis värms upp två gånger snabbare än resten av planeten – den har redan värmts upp 2°C över förindustriella nivåer. När den värmer och tinar permafrosten kommer mikrober ut ur viloläget och bryter ner det organiska kolet i jorden och frigör CO₂ och metan, som sedan utlöser ännu mer uppvärmning och smältning. 2019 Arctic Report Card från NOAA fann att Arktis tinande permafrost kan släppa ut 300 till 600 miljoner ton kol per år i atmosfären.

Metan som lagras i isliknande formationer som kallas hydrater finns också i permafrost i havssediment. Denna metan kan frigöras när hydrater tinas upp genom att värma havsvatten. Forskare upptäckte nyligen att metan läckte från en gigantisk gammal reservoar av metan under permafrosten i Laptevhavet i östra Sibiriska Ishavet.

Forskare vet inte exakt hur mycket kol som i slutändan skulle kunna frigöras vid upptining av permafrost eller när. Enligt en rapport kan en uppvärmning på 2°C innebära förlusten av 40 procent av världens permafrost.

ENSO

El Niño och La Niña är de varma och svala, naturligt förekommande vädermönstren över det tropiska Stilla havet – El Niño-Southern Oscillation, eller ENSO. Vartannat till vart sjunde år växlar mönstret, vilket leder till störningar i temperatur och nederbörd. El Niño orsakar effekter runt om i världen, som mer torka i Indien, Indonesien och Brasilien, och översvämningar i Peru. När havet värms upp kan det driva ENSO förbi en tipppunkt, vilket skulle göra El Niño-händelserna mer allvarliga och frekventa och kan öka torkan i Amazonas.

Tipping point-interaktioner

En nyligen genomförd studie av WAIS, Grönlands inlandsis, AMOC, ENSO och Amazonas regnskogs tipppunkter visade att de kunde interagera med varandra innan temperaturen når 2°C. Denna interaktion skulle göra det möjligt att tippa vid lägre tröskelvärden än vad som tidigare förväntats. Riskanalysen fann att en kaskad potentiellt kan börja med avsmältningen av inlandsisarna eftersom deras kritiska trösklar är lägre. Till exempel, när inlandsisen på Grönland släpper ut färskvatten i Nordatlanten, kan AMOC sakta ner. Det skulle leda till att mindre värme transporteras norrut. När norr blev kallare kan det potentiellt hjälpa till att stabilisera Grönlands inlandsis. Det skulle dock också resultera i varmare vatten i södra oceanen och detta kan leda till mer torka i vissa delar av Amazonas medan andra får mer nederbörd. Förändringar i AMOC kan också utlösa förändringar i ENSO, vilket leder till ett mer permanent El Niño-tillstånd, vars effekter kan sänka den kritiska tröskeln för Amazon-död.

Forskarna säger att dessa förändringar skulle ske över långa tidsskalor, och att gränserna för datorkraft gör det omöjligt att representera varje klimatsystems vändpunkt eller deras interaktioner exakt.

Kan vi undvika klimattipparna?

Sjuttiotre procent av människorna i G20-länderna tror att jorden är nära klimatvändpunkter, enligt en undersökning från Global Commons Alliance. Och mycket forskning tyder på att om vi inte omedelbart dämpar våra koldioxidutsläpp för att hålla den globala uppvärmningen under 2°C är vi på väg mot oåterkalleliga och katastrofala förhållanden. Men vissa experter är mer sansade.

Robin Bell, en polarforskare vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, som är specialiserad på inlandsisens dynamik, tror inte att inlandsisen är vid en tipppunkt ännu.

"Den senaste vetenskapen tyder på att kanske några av de skenande mekanismerna vi var oroliga för kanske inte inträffar," sa hon. "Till exempel, när det gäller WAIS, kan trycket på den gigantiska isfloden hindra den från att flöda. Det betyder antingen att vi bara behöver hålla isberg i vägen, eller så kanske det är något vi kan tänka på om teknik. Det är inte så att vi måste hålla tillbaka det hela, vi måste bara sätta lite press på det, och det kommer möjligen inte att kollapsa - inlandsisen kanske inte är så dålig som vi trodde och kanske har vi lite tid på oss att ta tag i det."

Bell oroar sig mer för de sociala vändpunkterna än de fysiska. Kommer de att inträffa tillräckligt snabbt för att förhindra klimatvändpunkter? Sociala tipppunkter är de punkter där många medlemmar av samhället snabbt och dramatiskt ändrar sitt beteende eller tänkande. En studie från 2020 föreslog sex sociala tipppunkter som kan hjälpa till att stabilisera jordens klimat:ta bort subventioner till fossila bränslen och stimulera decentraliserad energiproduktion, bygga koldioxidneutrala städer, avyttra tillgångar kopplade till fossila bränslen, klargöra de moraliska konsekvenserna av fossila bränslen, expandera klimatet utbildning och engagemang, och göra växthusgasutsläpp transparenta.

"Den verkliga frågan är:Finns det en social vilja att agera?" sa Bell. "Och det verkar som om den sociala viljan växer fram. Vi börjar verkligen ha allvarliga samtal. Människor från individskala till regeringsskala vidtar åtgärder, och det är vad som måste hända."

Steve Cohen, senior vice dekanus vid Columbia Universitys School of Professional Studies och professor i Practice of Public Affairs vid Columbias School of International and Public Affairs, sätter sitt hopp till teknik. "Den viktigaste drivkraften för förändring i den moderna världen har varit tekniken", sa han. "Och det är en ganska enkel ekvation:teknisk förändring leder till ekonomisk förändring, leder till social och kulturell förändring, som leder till politisk förändring."

Tekniska förändringar kan vara svåra att förutsäga men kan ibland leda till snabba förändringar, sa Cohen och nämnde den allestädes närvarande och oumbärliga smarttelefonen som ett utmärkt exempel. "Telefonen är det viktigaste du tar när du lämnar huset eftersom det är en bärbar dator som du tar med dig. Skulle någon ha förutsett det för 25 år sedan?"

Han sätter också stort hopp till unga människor. "Om du tittar på enkätdata, förstår unga människor med stor marginal klimatfrågan. Och det går tvärs över ideologi, tvärsöver allt. Om du är under 30, du vet, det finns en klimatkris."

De löften som länder gör i Glasgow vid COP26 och den politik de implementerar efteråt kommer i slutändan att avgöra hur nära världen kommer att komma klimatvändpunkter.

Greta Thunberg, den 18-åriga svenska klimataktivisten med miljontals unga följare, åkte till Glasgow för att gå med i en klimatstrejk och sätta press på politikerna för att få dem att göra verkliga åtaganden för att bromsa klimatförändringarna.

"Vi vet att förändring är möjlig eftersom vi kan titta tillbaka i historien och se att det har skett massiva förändringar i samhället som har varit utan motstycke", sa Thunberg. "Om vi ​​kände att det inte fanns något hopp, skulle vi inte vara aktivister."