Un nuevo artículo científico de un equipo internacional de científicos distinguidos dirigido por la Universidad de Maryland, incluidos cinco miembros de las Academias Nacionales, argumenta que faltan retroalimentaciones bidireccionales críticas de los modelos climáticos actuales que se utilizan para informar el medio ambiente, clima, y políticas económicas. Las variables modeladas inadecuadamente más importantes son la desigualdad, consumo, y población.

En esta investigación, los autores presentan una amplia evidencia de la necesidad de un nuevo paradigma de modelado que incorpore las retroalimentaciones que el Sistema Tierra tiene sobre los humanos, y proponer un marco para la elaboración de modelos futuros que sirva como una guía más realista para la formulación de políticas y el desarrollo sostenible.

Doce del equipo interdisciplinario de 20 coautores son de la Universidad de Maryland, con muchas otras universidades (Northeastern University, Universidad de Colombia, Universidad George Mason, Universidad Johns Hopkins, y Brown University) y otras instituciones (Joint Global Change Research Institute, Corporación Universitaria de Investigación Atmosférica, el Instituto para el Medio Ambiente y la Sociedad Global, Instituto de investigación RIKEN de Japón, y el Goddard Space Flight Center de la NASA) también representados.

El estudio explica que el sistema terrestre (por ejemplo, atmósfera, Oceano, tierra, y biosfera) proporciona el sistema humano (por ejemplo, los seres humanos y su producción, distribución, y consumo) no solo las fuentes de sus insumos (por ejemplo, agua, energía, biomasa, y materiales) sino también los lavabos (p. ej., atmósfera, océanos ríos lagos y tierras) que absorben y procesan sus productos (por ejemplo, emisiones, polución, y otros desechos).

Titulado "Modelado de la sostenibilidad:población, Desigualdad, Consumo, y acoplamiento bidireccional de la Tierra y los sistemas humanos ", el documento describe cómo el rápido crecimiento en el uso de recursos, cambio de uso de la tierra, emisiones, y la contaminación ha convertido a la humanidad en el motor dominante del cambio en la mayoría de los sistemas naturales de la Tierra, y como estos cambian, Sucesivamente, tener efectos de retroalimentación críticos en los seres humanos con consecuencias costosas y graves, incluso sobre la salud y el bienestar humanos, crecimiento y desarrollo económicos, e incluso la migración humana y los conflictos sociales. Sin embargo, el documento sostiene que estas interacciones bidireccionales ("acoplamiento bidireccional") no están incluidas en los modelos actuales.

La revista multidisciplinaria de Oxford University Press Revista Nacional de Ciencias , que publicó el artículo, ha destacado el trabajo en su número actual, señalando que "la tasa de cambio de las concentraciones atmosféricas de CO2, CH4, y el N2O [los principales gases de efecto invernadero] aumentaron en más de 700, 1000, y 300 veces (respectivamente) en el período posterior a la Revolución Verde en comparación con las tasas preindustriales ". Consulte la Figura 1 del artículo Highlights, reproducido a continuación.

"Muchos conjuntos de datos, por ejemplo, los datos de la concentración total de gases de efecto invernadero atmosféricos, muestran que la población humana ha sido un fuerte impulsor del impacto total de los humanos en nuestro planeta Tierra. Esto se ve particularmente después de los dos principales cambios de régimen acelerados:la Revolución Industrial (~ 1750) y la Revolución Verde (~ 1950) ", dijo Safa Motesharrei, Científico de sistemas de la UMD y autor principal del artículo. "Para el tiempo más reciente, mostramos que el impacto total ha crecido en promedio ~ 4 por ciento entre 1950 y 2010, con contribuciones casi iguales del crecimiento de la población (~ 1,7 por ciento) y el crecimiento del PIB per cápita (~ 2,2 por ciento). Esto corresponde a una duplicación del impacto total cada ~ 17 años. Esta duplicación del impacto es sorprendentemente rápida ".

"Sin embargo, Estos impactos humanos solo pueden entenderse verdaderamente en el contexto de la desigualdad económica, ", señaló el politólogo y coautor Jorge Rivas del Instituto para el Medio Ambiente y la Sociedad Global." El uso promedio de recursos per cápita en los países ricos es de 5 a 10 veces mayor que en los países en desarrollo, y los países desarrollados son responsables de más de las tres cuartas partes de las emisiones acumuladas de gases de efecto invernadero entre 1850 y 2000 ".

El geógrafo y coautor de la Universidad de Maryland Klaus Hubacek agregó:"La disparidad es aún mayor cuando se incluye la desigualdad dentro de los países. Por ejemplo, alrededor del 50 por ciento de la población mundial vive con menos de $ 3 al día, 75 por ciento con menos de $ 8,50, y el 90 por ciento con menos de $ 23. Un efecto de esta desigualdad es que el 10 por ciento superior produce casi tantas emisiones totales de carbono como el 90 por ciento inferior combinado ".

El estudio explica que el aumento de la desigualdad económica, consumo per cápita, y la población total están impulsando este rápido crecimiento del impacto humano, pero que los principales modelos científicos de la interacción Tierra-Sistema Humano no acoplan bidireccionalmente (interactivamente) los Modelos del Sistema Tierra con los principales impulsores del cambio del Sistema Humano, como la demografía, desigualdad, crecimiento económico, y migración.

Los investigadores argumentan que los modelos actuales, en cambio, generalmente usan independientes, proyecciones externas de esos impulsores. "Esta falta de acoplamiento bidireccional hace que los modelos actuales probablemente pierdan retroalimentaciones críticas en el sistema combinado Tierra-Humano, "dijo Eugenia Kalnay, miembro de la Academia Nacional de Ingeniería y coautora, profesor universitario distinguido de ciencias atmosféricas y oceánicas en la Universidad de Maryland.

"Sería como intentar predecir El Niño con un modelo atmosférico sofisticado, pero con las temperaturas de la superficie del mar tomadas del exterior, proyecciones independientes por, por ejemplo, las Naciones Unidas, ", dijo Kalnay." Sin incluir los comentarios reales, las predicciones para sistemas acoplados no pueden funcionar; el modelo se alejará de la realidad muy rápidamente ".

"Ignorar este acoplamiento bidireccional de la Tierra y los sistemas humanos puede llevar a perder algo importante, incluso decisivo, por el destino de nuestro planeta y nuestra especie, "dijo el coautor Mark Cane, G. Unger Vetlesen Profesor de Ciencias de la Tierra y el Clima en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, quien recientemente ganó el Premio Vetlesen por crear el primer modelo acoplado océano-atmósfera con retroalimentaciones que predijeron con éxito El Niño.

Coautor Matthias Ruth, Director y Profesor de la Escuela de Políticas Públicas y Asuntos Urbanos, Universidad del Noroeste, dijo:"El resultado de no modelar dinámicamente estas retroalimentaciones críticas del Sistema Humano-Tierra sería que los desafíos ambientales que enfrenta la humanidad pueden ser significativamente subestimados. Además, No se asigna un papel explícito a las políticas e inversiones para dar forma activa al curso en el que se desarrolla la dinámica. Bastante, como los modelos están diseñados ahora, cualquier intervención —casi por definición— proviene del exterior y se percibe como un costo. Tal modelado, y la mentalidad que lo acompaña, no deja lugar a la creatividad para resolver algunos de los desafíos más urgentes ".

"El documento destaca correctamente que otros factores estresantes humanos, no solo las climáticas, son muy importantes para la sostenibilidad a largo plazo, incluida la necesidad de reducir la desigualdad '', dijo Carlos Nobre (no coautor), uno de los principales científicos del sistema terrestre del mundo, quien recientemente ganó el prestigioso premio Volvo Environment Prize in Sustainability por su papel en la comprensión y protección de la Amazonía. "La igualdad social y económica empodera a las sociedades para emprender caminos sostenibles, que incluye, por cierto, no solo el uso sostenible de los recursos naturales, sino también la desaceleración del crecimiento de la población, para disminuir activamente la huella humana en el medio ambiente ".

Michael Mann, Profesor distinguido y director del Earth System Science Center en Penn State University, que no era coautor del artículo, comentó:"No podemos separar los problemas del crecimiento de la población, consumo de recursos, la quema de combustibles fósiles, y riesgo climático. Son parte de un sistema dinámico acoplado, y, como muestran los autores, esto tiene graves consecuencias potenciales para el colapso social. Las implicaciones no podrían ser más profundas ".