Zpětné vazby klimatických změn

Příklady pozitivní (kladné) zpětné vazby a negativní (záporné) zpětné vazby při oteplování klimatu.

Zpětné vazby klimatických změn jsou důležité pro pochopení klimatických změn, protože zpětné vazby zesilují nebo zeslabují účinek jednotlivých klimatických faktorů a hrají tak důležitou roli při určování citlivosti klimatu a budoucího stavu klimatu. Zpětná vazba obecně je proces, při kterém změna jedné veličiny mění druhou veličinu a změna druhé veličiny zase mění první veličinu. Pozitivní (neboli posilující) zpětná vazba změnu první veličiny zesiluje, zatímco negativní (neboli vyrovnávací) zpětná vazba ji snižuje.^[1]

Termín „forcing“ znamená změnu, která může „tlačit“ klimatický systém směrem k oteplování nebo ochlazování. Příkladem klimatického forcingu je zvýšená koncentrace skleníkových plynů v atmosféře.^[2] Podle definice jsou forcingy vůči klimatickému systému vnější, zatímco zpětné vazby jsou vnitřní; zpětné vazby v podstatě představují vnitřní procesy systému. Některé zpětné vazby mohou působit relativně izolovaně od zbytku klimatického systému, jiné mohou být úzce propojené,^[3] proto může být obtížné určit, jakou měrou k tomu který proces přispívá.^[4]

Vlivy a zpětné vazby společně určují, jak moc a jak rychle se klima mění. Hlavní pozitivní zpětnou vazbou při globálním oteplování Země je tendence oteplování zvyšovat množství vodní páry v atmosféře, což následně vede k dalšímu oteplování.^[5] Hlavní negativní zpětná vazba vychází ze Stefanova–Boltzmannova zákona, množství tepla vyzářeného ze Země do vesmíru se mění se čtvrtou mocninou teploty zemského povrchu a atmosféry. Pozorování a modelové studie naznačují, že existuje čistá pozitivní zpětná vazba na oteplování.^[6] Velké pozitivní zpětné vazby mohou vést k náhlým nebo nevratným účinkům v závislosti na rychlosti a rozsahu klimatické změny.^[4][7]

Body zvratu klimatického systému představují práh, při jehož překročení dojde ke změně stavu klimatického systému. Nový stav se stabilizuje pomocí negativní zpětné vazby, která převažuje u nového stavu. V páté hodnotící zprávě IPCC se uvádí, že „se zdá, že je velmi pravděpodobné, že lidskou činností nelze vyvolat 'nekontrolovatelný skleníkový efekt' (runaway greenhouse effect) – analogický s Venuší.“^[8] Tedy, že pozitivní zpětnou vazbu při oteplování klimatu nakonec překoná stabilizační negativní zpětná vazba, která zastaví oteplování.

Pozitivní zpětné vazby

Při oteplování klimatu

Při oteplování dochází k tání ledu. Led ale odráží více záření, takže když už není, zvyšuje se absorbovaná energie záření a tak dochází k dalšímu oteplování.

Při oteplování se vypařuje více vody. Vypařováním vzniká vodní pára, což je skleníkový plyn, takže dochází k dalšímu oteplování.

Zpětné vazby uhlíkového cyklu

Existují predikce a některé důkazy, že globální oteplování může způsobit úbytek uhlíku ve suchozemských ekosystémech a způsobovat tak zvýšení koncentrace atmosférického CO₂. Několik klimatických modelů naznačuje, že globální oteplování v průběhu 21. století by mohlo být urychleno reakcí suchozemského koloběhu uhlíku na takové oteplování.^[9] Všech 11 modelů ve studii C⁴MIP (součást CMIP6) zjistilo, že větší část antropogenního CO₂ zůstane ve vzduchu, pokud se zohlední změna klimatu. Do konce 21. století se tento dodatečný CO₂ pohyboval mezi 20 a 200 ppm u dvou extrémních modelů, většina modelů ležel přírůstek mezi 50 a 100 ppm. Vyšší množství CO₂ vedlo k dodatečnému oteplení klimatu v rozmezí 0,1 až 1,5 °C. Stále však existovala velká nejistota ohledně velikosti těchto citlivostí. Osm modelů přisuzovalo většinu změn pevnině, zatímco tři oceánu.^[10] Nejsilnější zpětné vazby jsou v těchto případech způsobeny zvýšenou respirací uhlíku z půdy v boreálních lesích severní polokoule ve vysokých zeměpisných šířkách. Zejména jeden model (HadCM3) naznačuje sekundární zpětnou vazbu uhlíkového cyklu v důsledku ztráty velké části amazonského deštného pralesa v reakci na výrazné snížení srážek nad tropickou Jižní Amerikou.^[11] Ačkoli se modely neshodují v názoru na sílu jakékoli zpětné vazby pozemského uhlíkového cyklu, každý z nich naznačuje, že jakákoli taková zpětná vazba by urychlila globální oteplování.

Při ochlazování klimatu

Při ochlazování klimatu dochází k rozšiřování zalednění. Klesá tak odrazivost a tím i teplota ze záření. To vede k dalšímu rozšiřování zalednění a tedy se jedná o pozitivní zpětnou vazbu. Někteří vědci se v rámci teorie sněhové koule domnívají, že mohla být takto pokryta převážná část Země.

Negativní zpětné vazby

Při oteplování klimatu

Při oteplování klimatu hraje roli oblačnost, růst rostlin, sluneční záření a teplota planety.^[12] S rostoucím zářením se zvyšuje teplota, což způsobuje větší oblačnost a zvyšuje se tím albedo, takže se množství dopadajícího záření snižuje.^[13] Oblačnost je také ovlivňována koloběhem vody.^[14] Je to tedy stabilizační negativní zpětná vazba.^[15]

Chemické zvětrávání dlouhodobě odebírá oxid uhličitý z atmosféry. S oteplováním klimatu se zvětrávání zvyšuje, takže přes snižování skleníkového jevu působí jako negativní zpětná vazba.^[16]

Dle Stefan–Boltzmannova zákona se čtvrtou mocninou rostoucí termodynamické teploty Země roste záření opouštějící Zemi.

Při ochlazování klimatu

Při ochlazování klimatu působí jako negativní zpětná vazba například pokles hladiny oceánů.^[17]

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Climate change feedback na anglické Wikipedii.

1. IPCC TAR Appendix I – Glossary. archive.ipcc.ch [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. 
2. Climate Change: Lines of Evidence | PDF | Global Warming | Climate Change. Scribd [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. (anglicky) 
3. LENTON, Timothy M.; ROCKSTRÖM, Johan; GAFFNEY, Owen. Climate tipping points — too risky to bet against. Nature. 2019-11-28, roč. 575, čís. 7784, s. 592–595. Dostupné online [cit. 2021-11-16]. ISSN 0028-0836. DOI 10.1038/d41586-019-03595-0. (anglicky) 
4. Understanding Climate Change Feedbacks. Washington, D.C.: National Academies Press Dostupné online. ISBN 978-0-309-09072-8. DOI 10.17226/10850. DOI: 10.17226/10850. 
5. IPCC AR4 WGI 8.6.3.1 Water Vapour and Lapse Rate: Climate Models and their Evaluation. IPCC [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. 
6. IPCC AR5 WG1 - Technical Summary [online]. [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. 
7. IPCC AR4 Climate Change 2007: Synthesis Report — IPCC [online]. IPCC [cit. 2021-11-16]. Dostupné online. 
8. Scoping of the IPCC 5th Assessment Report Cross Cutting Issues. [s.l.]: [s.n.] Dostupné v archivu pořízeném dne 2009-11-09. Je zde použita šablona {{Cite book}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. Archivovaná kopie. www.ipcc.ch [online]. [cit. 2019-07-28]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu. 
9. COX, Peter M.; BETTS, Richard A.; JONES, Chris D. Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model. Nature. 2000-11-09, roč. 408, čís. 6809, s. 184–187. Dostupné online [cit. 2021-11-17]. ISSN 0028-0836. DOI 10.1038/35041539. (anglicky) 
10. FRIEDLINGSTEIN, P.; COX, P.; BETTS, R. Climate–Carbon Cycle Feedback Analysis: Results from the C4MIP Model Intercomparison. Journal of Climate. 2006-07-15, roč. 19, čís. 14, s. 3337–3353. Dostupné online [cit. 2021-11-17]. ISSN 1520-0442. DOI 10.1175/JCLI3800.1. (anglicky) 
11. STAFF, Guardian. 5.5C temperature rise in next century. the Guardian [online]. 2003-05-29 [cit. 2021-11-17]. Dostupné online. (anglicky) 
12. CHARLSON, Robert J.; LOVELOCK, James E.; ANDREAE, Meinrat O.; WARREN, Stephen G. Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate. Nature. 1987, s. 655–661. ISSN 1476-4687. DOI 10.1038/326655a0. S2CID 4321239. Bibcode 1987Natur.326..655C. (anglicky) Je zde použita šablona {{Cite journal}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
13. WINTON, Michael. Amplified Arctic climate change: What does surface albedo feedback have to do with it?. Geophysical Research Letters. 2006, s. L03701. ISSN 1944-8007. DOI 10.1029/2005GL025244. Bibcode 2006GeoRL..33.3701W. (anglicky) Je zde použita šablona {{Cite journal}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
14. STEPHENS, Graeme L. Cloud Feedbacks in the Climate System: A Critical Review. Journal of Climate. 2005, s. 237–273. ISSN 0894-8755. DOI 10.1175/JCLI-3243.1. S2CID 16122908. Bibcode 2005JCli...18..237S. Je zde použita šablona {{Cite journal}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
15. GIANNINI, Alessandra; BIASUTTI, Michela; VERSTRAETE, Michel M. A climate model-based review of drought in the Sahel: Desertification, the re-greening and climate change. Global and Planetary Change. 2008, s. 119–128. ISSN 0921-8181. DOI 10.1016/j.gloplacha.2008.05.004. Bibcode 2008GPC....64..119G. Je zde použita šablona {{Cite journal}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
16. Sigurdur R. Gislason; ERIC H. OELKERS; EYDIS S. EIRIKSDOTTIR; MARIN I. KARDJILOV; GUDRUN GISLADOTTIR; BERGUR SIGFUSSON; ARNI SNORRASON. Direct evidence of the feedback between climate and weathering. Earth and Planetary Science Letters. 2009, s. 213–222. DOI 10.1016/j.epsl.2008.10.018. Bibcode 2009E&PSL.277..213G. Je zde použita šablona {{Cite journal}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
17. Multi-proxy evidence for sea level fall at the onset of the Eocene-Oligocene transition. www.nature.com [online]. [cit. 2023-08-21]. Dostupné online. 

Související články

• Polární zesílení

Externí odkazy