Znaczenie sprzężeń zwrotnych w systemie klimatycznym współczesnego świata
Sprzężeniami zwrotnymi zwykło się nazywać takie procesy dynamiczne, które albo dążą do równowagi systemu (ujemne) albo dążą do zaburzeń systemu (dodatnie). W tym przypadku chodzi oczywiście o system klimatyczny. Można zadać dociekliwe pytanie, a jak nazwalibyśmy sprzężenia zwrotne 115 tysięcy lat temu, gdy kończył się eem (interglacjał) i zaczynał się wurm (ostatni glacjał)? Zapewne, sprzężenia zwrotne byśmy rozpatrywali wówczas na odwrót. A więc także (znając naturę ludzką) negatywnie patrzylibyśmy na wzmocnienia ochłodzenia, jak dziś na wzmocnienia ocieplenia. Dziś jednak przywykliśmy do zdarzeń nam współczesnych. Więc zasadniczo ujemną rolę w przyrodzie dla nas odgrywają sprzężenia dodatnie (wzmacniające), a nie ujemne (stabilizujące). Tak więc i my przyjrzymy się współczesnym zagrożeniom i próbom przeciwdziałań tymże zagrożeniom (Sandrine Bony i in., 2006).
Rysunek: Wybrane sprzężenia zwrotne (źródło)
Dodatnie i ujemne sprzężenia zwrotne
Najistotniejszym dodatnim sprzężeniem zwrotnym jest wzmocnienie pary wodnej, która reaguje na większy przyrost temperatury w powietrzu. Najczęściej intensyfikuje się ona w synergii z koncentracją dwutlenku węgla. Jest coraz cieplej, a więc to sprzężenie akurat wzrasta bez ograniczeń (Brian Soden i in., 2005).
Następnym istotnym sprzężeniem zwrotnym jest obniżanie się albedo lodu w Arktyce i w Antarktyce. Właściwie, coraz więcej gromadzącej się energii cieplnej ze Słońca w troposferze Ziemi, dzięki blokadzie rosnącej liczby gazów cieplarnianych antropogenicznego pochodzenia, sprzyja coraz intensywniejszemu topnieniu pokryw lodowych i śniegowych na całym świecie, także wysoko w górach na wszystkich kontynentach naszej planety (Donald K. Perovich i in., 2007).
Kolejnym istotnym, zarówno dodatnim, jak i ujemnym sprzężeniem zwrotnym są chmury. Chmury wysokie, zwłaszcza cirrusy, po przepuszczeniu światła słonecznego, łatwo absorbują dużą część promieniowania podczerwonego podobnie jak dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane. Z kolei chmury niskie takie jak cumulusy i stratusy, zarówno w porze dziennej odbijają dużą część promieniowania słonecznego, przyczyniając się do ochłodzenia powierzchni Ziemi, jak i wyłapują promieniowanie w podczerwieni, ale tylko w ciągu nocy, które z powodu globalnego ocieplenia od kilku dekad stają się znacznie cieplejsze niż dni. Sumarycznie efekt chmur jest ocieplający dla klimatu (Andrew A. Dessler, 2010)
Jeszcze jednym sprzężeniem zwrotnym, zarówno dodatnim, jak i ujemnym, prowadzącym do zakłóceń klimatycznych jest dynamiczna anomalia oceaniczna ENSO (El Niño Oscylacja Południowopacyficzna). Gdy pojawia się prąd oceaniczny El Niño, wydziela się z powierzchniowych wód Pacyfiku mnóstwo ciepła do atmosfery, wpływając w pewnym okresie czasu (1-3 lata) na ocieplenie klimatu na dużej części obszarów kuli ziemskiej. Z kolei prąd oceaniczny La Niña pochłania sporą ilość ciepła z atmosfery w głębiny oceanu, przynosząc na pewien czas ochłodzenie globalnego klimatu (Seul-Hee Im i in., 2015).
Dominacja sprzężeń zwrotnych dodatnich nad sprzężeniami zwrotnymi ujemnymi – tak być nie musi
Nasza Ziemia jest zdominowana przez sprzężenia zwrotne dodatnie. Gdyby jednak nie było ujemnych sprzężeń zwrotnych świat, pod względem klimatycznym, byłby bardziej niebezpiecznie rozregulowany.
Już w tej chwili powinniśmy zastanawiać się nad adaptacją do cieplejszego świata w niedalekiej przyszłości. Dopóki będziemy inwestować i popierać rozwój przemysłu paliw kopalnych, dopóki będzie rosła przewaga sprzężeń zwrotnych dodatnich (zaburzających system klimatyczny Ziemi) nad sprzężeniami zwrotnymi ujemnymi (stabilizującymi system klimatyczny Ziemi).
Decyzja należy do nas. Jeśli naprawdę myślimy racjonalnie, to jak najszybciej przeorganizujmy świat gospodarczy tak, żeby jak najszybciej zrezygnować z paliw kopalnych na rzecz odnawialnych źródeł energii oraz energetyki jądrowej.
http://ziemianarozdrozu.pl/artykul/1734/przewodnik-naukowy-do-sceptycyzmu-globalnego-ocieplenia-23
https://science.sciencemag.org/content/310/5749/841.abstract
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2007GL031480
https://science.sciencemag.org/content/330/6010/1523
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015GL064853