Sprzężenie zwrotne dodatnie

Wyobraźcie sobie zimny pokój, w którym jest elektryczny kaloryfer. Kaloryfer ma termostat, który kontroluje temperaturę w pomieszczeniu. Im zimniej robi się w pokoju, tym cieplejszy staje się grzejnik. Kiedy w pokoju robi się coraz cieplej, termostat zmniejsza ilość ciepła wydzielanego przez grzejnik. Teraz wyobraźcie sobie, że termostat działa odwrotnie.

Im cieplej w pokoju, tym więcej ciepła wydziela kaloryfer z „odwrotnym" termostatem! To powoduje, że grzejnik ogrzewa pomieszczenie jeszcze bardziej... co z kolei podkręca termostat ... ... i tak dalej. Taki rodzaj samonapędzającego się ciągu zdarzeń nazywamy sprzężeniem zwrotnym dodatnim.

W atmosferze ziemskiej istnieje kilka mechanizmów, które działają podobnie do termostatu. Na przykład im cieplejsza staje się powierzchnia Ziemi, tym więcej ciepła emituje do przestrzeni kosmicznej. Tak jak w przypadku termostatu w kaloryferze, taki mechanizm pozwala utrzymać temperaturę na Ziemi w równowadze. Niestety istnieją też inne mechanizmy, które działają jak odwrócony termostat. W jednym z nich bierze udział śnieg. Śnieg jest biały, więc odbija światło słoneczne w przestrzeń kosmiczną.

Im więcej śniegu na Ziemi, tym więcej promieniowania słonecznego zostaje odbite. Gdy Ziemia się nagrzewa, topnieje coraz więcej śniegu i lodu. Gdy ciemniejsze obszary gruntów i wód zostają odsłonięte, odbija się mniej promieni słonecznych. Oznacza to, że im cieplej jest na Ziemi, tym więcej nasza planeta pochłania promieniowania słonecznego, zamiast je odbijać. Dochodzi wtedy do sprzężenia zwrotnego dodatniego, tak jak w grzejniku, gdzie termostat działa odwrotnie.

Kolejny mechanizm można zauważyć, gdy pijemy zimny napój gazowany. Woda gazowana to woda, w której rozpuszczony jest dwutlenek węgla. Kiedy napój jest zimny, może pomieścić w sobie bardzo dużo dwutlenku węgla. Ale kiedy napój ogrzewa się, na przykład w żołądku, rozpuszczalność dwutlenku węgla maleje i ulatuje on w postaci gazu. Ups.

W morzu także rozpuszczony jest dwutlenek węgla. Podobnie do napoju gazowanego w żołądku, ciepły ocean uwalnia więcej dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla uwolniony z morza przyczynia się do globalnego ocieplenia i sprawia, że woda uwalnia jeszcze więcej dwutlenku węgla i tak dalej... Trzeci mechanizm związany jest z tym gazem: metanem. To gaz cieplarniany, który ma około dwudziestokrotnie większy wpływ na środowisko, niż równoważna ilość CO2.

W niektórych miejscach na Ziemi, na przykład na północy Rosji i w Kanadzie, w zamarzniętej ziemi znajdują się duże ilości metanu. Jest tam tak zimno, że powierzchnia ziemi jest zamarznięta przez cały rok, a metan pozostaje w niej zamknięty przez dziesiątki tysięcy lat. Jeśli temperatura wzrośnie tak bardzo, że grunt odmarznie, cześć metanu zostanie uwolniona do atmosfery. Im więcej metanu zostanie uwolnione, tym bardziej rośnie temperatura. A im wyższa temperatura, tym więcej metanu zostaje uwolnione.

Trochę mniej oczywistym przykładem jest para wodna. Kiedy atmosfera ogrzewa się, może pomieścić więcej wody. Para wodna to gaz cieplarniany, więc wydaje się, że jej większa ilość w powietrzu powinna powodować wzrost temperatury i kolejne sprzężenie zwrotne dodatnie... Z drugiej jednak strony większa ilość pary wodnej w powietrzu oznacza, że powstają chmury, a chmury odbijają promienie słoneczne, tak jak śnieg. Tym samym więcej pary wodnej w atmosferze może schładzać Ziemię.

Nie wiemy dokładnie, który mechanizm ma większą siłę oddziaływania i czy te mechanizmy mogą się wzajemnie znosić. Takie sprzężenia zwrotne dodatnie: topniejący śnieg, odsłaniający ciemny grunt, który odbija mniej promieni... dwutlenek węgla uwalniany z ciepłych oceanów, i metan uwalniany z zamarzniętej powierzchni ziemi... ... działają na zasadzie odwróconego termostatu. Im cieplej na Ziemi, tym silniej działają te mechanizmy.

Jeden z nich może mieć niewielką siłę oddziaływania ... ... ale wspólnie mogą doprowadzić do prawdziwej katastrofy klimatycznej. W najgorszym razie tego rodzaju niekontrolowane globalne ocieplenie może trwać przez setki lat. Większość naukowców uważa, że taki scenariusz jest mało prawdopodobny, ponieważ większe promieniowanie do przestrzeni kosmicznej, czyli działający termostat, ostatecznie wyhamuje ocieplenie. Ale do tego czasu duży obszar naszej planety może nie nadawać się już do życia.