Co jsou zpětné klimatické vazby a proč některé urychlují globální oteplování? – seriál Klimatická změna 7/8

Datum 14.08.2021

Klimatický systém Země je plný zpětných vazeb a při tvorbě klimatických modelů je jejich přesná znalost naprosto klíčová. Co to tedy zpětné vazby jsou a jak fungují?

Negativní zpětné vazby

Zpětné vazby se týkají vzájemného ovlivňování prvků v nějakém systému. Vezměme si třeba dravé ptáky a jejich kořist – zajíce, hraboše apod. Pokud bude růst počet dravců, tak budou více lovit svou kořist a její množství se bude snižovat. Snížené množství kořisti ale zpětně působí na dravce – ti totiž nemají co žrát, umírají hlady a počty dravců se snižují. Naopak počty zajíců a hrabošů rostou.^[1]

To je příklad negativní zpětné vazby. Systém je zde nastaven tak, že impuls působí na systém jedním směrem, ale systém působí na impuls opačným směrem. I přes svůj název jsou paradoxně negativní zpětné vazby žádoucí, protože zaručují, že je systém stabilní, v rovnováze. Např. populace hrabošů nemůže rapidně růst, protože by ji dravci rychle zredukovali.

Pozitivní zpětné vazby

Pozitivní zpětné vazby fungují jinak. Jednu z nich znáte i z koncertů. Pokud postavíte mikrofon příliš blízko reproduktoru, může vzniknout akustická zpětná vazba. Když do mikrofonu promluvíte, tak reproduktor zvuk zesílí a do mikrofonu přijde nový zesílený zvuk, který reproduktor znovu zesílí a tak to jde dál a dál.^[2]

Vzniká tak pozitivní zpětná vazba, protože původní impuls je systémem zpětně ještě zesilován. Pozitivní zpětné vazby svým působením narušují rovnováhu systému. 

Pozitivní klimatické zpětné vazby

Vazba vodní parou

Při oteplení atmosféry se zvýší kapacita vzduchu absorbovat vodní páru a také se zintenzivní vypařování vody. Díky tomu se do ovzduší dostane více vodní páry a protože se jedná o skleníkový plyn, tak se zvýší teplota atmosféry, která opět zesiluje výpad vody. Uvádí se, že tato zpětná vazba je schopna zdvojnásobit již existující oteplení.^[7]

Tání ledovců

Led, popř. sníh, velmi dobře odráží sluneční záření, tzn. pohltí málo záření. Led má vysokou odrazivost, cizím slovem albedo. Pokud se ale zvýší teplota okolí, tak led začne tát a odkrývá se povrch pod ním s nižší odrazivostí – půda popř. moře. Vzniká tak smyčka, kdy teplota okolí roste, led díky tomu roztává, odkrývá se povrch více absorbující sluneční záření, což způsobuje další nárůst teploty okolí a další tání.^[3]

Tání permafrostu

Permafrost je označení pro půdu, jejíž teplota byla pod bodem mrazu více než 2 roky v kuse.^[6] Bavíme se tedy o Sibiři, severu Kanady, Grónsku, Aljašce, Antarktidě apod. Permafrost obsahuje velké množství zamrzlé organické hmoty, která se nerozkládá. Když se teploty dostanou nad bod mrazu, tak při jejím rozkladu vzniká metan a oxid uhličitý – skleníkové plyny. Tyto uvolněné plyny dále zvýší teplotu atmosféry, což způsobuje další tání permafrostu.^[4] 

Negativní klimatické zpětné vazby

Zvýšená radiace Země

Tato negativní zpětná vazba stojí na jednoduchém fyzikálním principu. Čím teplejší těleso je, tím více tepla z něj uniká do okolí. Rostou jeho tepelné ztráty.^[5] Čím je planeta teplejší tím více tepla do vesmíru z ní uniká, což tlumí další nárůst teploty.

Závěr

Asi se ptáte, které vazby jsou silnější – negativní nebo pozitivní? To nelze snadno stanovit, spíš bych řekl jinak. Neexistuje systém s dokonalou pozitivní zpětnou vazbou, např. že by se teplota na Zemi mohla libovolně zvyšovat nebo hluk z reproduktorů mohl růst nad všechny meze při akustické zpětné vazbě. Vždy nějaká negativní zpětná vazba převáží a uvede systém do rovnováhy.

Zdaleka to ale neznamená, že negativní zpětné vazby mají sílu vrátit klimatický systém nazpátek, třeba do doby před průmyslovou revoluci, kdy současná změna klimatu začala. Negativní zpětné vazby mají moc ustálit klimatický systém v určitém rovnovážném stavu. Jaký ten stav bude a jaká teplota při něm bude, to se ještě uvidí.

1) http://resources.hwb.wales.gov.uk/VTC/env-sci/w26_id_pred.htm

2) https://mynewmicrophone.com/microphone-feedback/

3) https://climate.nasa.gov/nasa_science/science/

4) https://archive.epa.gov/climatechange/kids/impacts/signs/permafrost.html

5) https://energyeducation.ca/encyclopedia/Negative_climate_feedback

6) https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/permafrost/

7) https://web.archive.org/web/20100714153743/http://geotest.tamu.edu/userfiles/216/dessler09.pdf

Radek Zeman