Feedbackurile climatice

Un feedback climatic apare când o schimbare inițială modifică un proces care, la rândul lui, influențează schimbarea. Dacă încălzirea topește gheața și zăpada, suprafața mai întunecată de dedesubt poate absorbi mai multă energie solară și poate amplifica încălzirea: acesta este un feedback pozitiv. Alte procese pot atenua o schimbare și se numesc feedbackuri negative. „Pozitiv” și „negativ” descriu sensul efectului, nu dacă rezultatul este bun sau rău pentru oameni.

Carbonul din soluri înghețate poate fi eliberat când acestea se dezgheață, contribuind la încălzire, dar mărimea efectului depinde de condiții și este cercetată. Nu confunda feedbackul cu forțarea inițială: emisiile umane de gaze cu efect de seră cresc concentrațiile, iar feedbackurile pot modifica răspunsul sistemului. Într-o schemă, trasează un cerc cu săgeți și verifică dacă efectul final amplifică sau reduce schimbarea de la început. O relație cu două săgeți nu este automat feedback dacă nu revine asupra variabilei inițiale. Lecțiile Schimbările climatice și amprenta ecologică și Ciclul carbonului și efectul de seră oferă contextul energiei și al depozitelor de carbon.

Feedbackul albedo al zăpezii și gheții este amplificator. Vaporii de apă oferă un feedback pozitiv la încălzire, deoarece aerul mai cald poate conține mai multă umezeală. Răspunsurile carbonului din soluri, vegetație și oceane au incertitudini și scări de timp diferite. Forțarea radiativă externă, precum emisiile antropice, trebuie separată de reacțiile interne ale sistemului. Sensibilitatea climatică depinde de ansamblul feedbackurilor.

Topirea gheții reduce albedoul: suprafața mai întunecată absoarbe mai multă radiație, ceea ce favorizează încălzirea și topirea suplimentară. Acesta este un feedback pozitiv, adică amplifică schimbarea inițială. În schimb, o creștere a radiației termice emise de un corp mai cald poate acționa ca feedback negativ; „pozitiv” nu înseamnă benefic.

Un feedback pozitiv amplifică schimbarea inițială; un feedback negativ o atenuează. Exemple de feedbackuri pozitive: reducerea albedoului prin topirea gheții, creșterea concentrației vaporilor de apă din aerul mai cald, eliberarea de dioxid de carbon și metan din solurile înghețate (permafrost) care se dezgheață. Exemple de feedbackuri negative: creșterea radiației infraroșii emise de un corp mai cald (efect Planck) și creșterea fotosintezei la concentrații mai mari de CO₂, în limitele disponibilității apei și a nutrienților. Rolul norilor este încă incert, fiindcă unii reflectă lumina solară, iar alții rețin căldura.

Exemplu rezolvat 1: calculul albedoului. Radiația absorbită pe metru pătrat este $(1-\alpha )\cdot S$, unde $\alpha$ este albedoul, iar $S$ radiația solară incidentă. Pentru $S=300{\text{W/m}}^2$:

1. Zăpada proaspătă are $\alpha \approx 0,8$: absorbită $=(1-0,8)\cdot 300=60{\text{W/m}}^2$.
2. Apa oceanului sau solul întunecat au $\alpha \approx 0,1$: absorbită $=(1-0,1)\cdot 300=270{\text{W/m}}^2$.
3. După topirea zăpezii, suprafața absoarbe $\frac{270}{60}=4,5$ ori mai multă energie, ceea ce încălzește aerul și duce la topirea unei cantități suplimentare de zăpadă.

Exemplu rezolvat 2: stabilirea sensului unui feedback. Se numără legăturile negative din cerc.

1. Cercul albedo: temperatura crește $\to$ gheața scade (legătură negativă); gheața mai puțină $\to$ albedo mai mic (legătură pozitivă, deoarece albedoul crește cu gheața); albedo mai mic $\to$ temperatură mai mare (legătură negativă). Două legături negative, număr par: feedback pozitiv.
2. Cercul Planck: temperatura crește $\to$ radiația emisă crește (pozitivă); radiația emisă crește $\to$ temperatura scade (negativă). O legătură negativă, număr impar: feedback negativ.

Feedbackurile explică de ce regiunile polare se încălzesc mai repede decât media planetei (amplificarea arctică): pierderea gheții marine din Arctica expune apa întunecată a oceanului, care absoarbe mai multă radiație. Permafrostul conține cantități mari de carbon organic, acumulat din plante moarte nedescompuse în solul înghețat; când se dezgheață, microorganismele îl descompun și eliberează CO₂ și metan, gaze cu efect de seră. Intensitatea acestor procese se estimează cu modele și rămâne în cercetare, dar sensul lor este cunoscut.

Greșeli frecvente

• Greșit: Un feedback climatic pozitiv este întotdeauna benefic.
  Corect: Pozitiv înseamnă că amplifică schimbarea inițială, nu că este benefic.
• Greșit: Emisiile inițiale produse de oameni sunt feedback climatic.
  Corect: Ele reprezintă o forțare; feedbackul este răspunsul sistemului la schimbarea inițială.
• Greșit: Un feedback negativ înseamnă răcirea climei.
  Corect: Feedbackul negativ reduce schimbarea inițială, indiferent dacă aceasta este încălzire sau răcire.

Înainte și după