Ačkoliv to zatím nevíme, tak klimatický systém naší planety je plný zpětných vazeb a při modelování klimatických předpovědí je přesná znalost zpětných vazeb 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. Teď přichází ale důvod, proč se bavíme o vazbách zpětných. Snížené množství kořisti totiž zpětně působí na dravce – nemají co žrát, umírají hlady a počty dravců se snižují a naopak počty zajíců a hrabošů mohou růst.

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 celkem prima, protože zaručují, že je systém stabilní, v rovnováze. Třeba jako u populace hrabošů nemůže jejich počet rapidně růst, protože by ji dravci rychle zredukovali.

Pozitivní zpětné vazby

Pozitivní zpětné vazby fungují jinak. Pokud jste někdy byli na ne úplně prvotřídním koncertě, tak jednu z nich znáte. Pokud postavíte mikrofon příliš blízko reproduktoru, stane se taková nepříjemná věc. Když do mikrofonu promluví, tak reproduktor zvuk zesílí a do mikrofonu přijde nový zesílený zvuk, který reproduktor znovu zesílí a tak to jde dál a dál.

Vzniká tak pozitivní zpětná vazba, protože původní impuls je systémem zpětně ještě zesilován. Pozitivní zpětné vazby svým působením narušují rovnováhu systému. Proč ale zmiňuji zpětné vazby u klimatu? Pojďme se prvně podívat na příklady těchto klimatických vazeb.

Pozitivní klimatické zpětné vazby

Tání ledovců

Asi nejčastěji zmiňovanou pozitivní zpětnou vazbou je tání ledovců. Led, popř. sníh, velmi dobře odráží sluneční záření, tzn. pohltí málo záření. Led má vysokou odrazivost, cizím termínem albedo. Pokud se ale zvýší teplota okolí, tak led začne tát, odkrývá se povrch 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.

Tání permafrostu

V poslední době mediálně často probíraná zpětná vazba se týká permafrostu. Permafrost je označení pro půdu, jejíž teplota byla pod bodem mrazu více než 2 roky. Bavíme se tedy o Sibiři, severu kanady, Grónsku, Aljašce, Antarktidě, ale i o vysokohorských oblastech jako např. Tibet nebo Andy. Permafrost funguje jako velký mrazák. Při běžných teplotách, pokud rostlina nebo živočich zemře, se mikrobi pustí do rozkládání. Při tomto rozkladu vzniká mimo jiné metan a oxid uhličitý – skleníkové plny. Tím, že ale tato těla zamrznou, se rozklad zastaví. Do téhle chvíle je vše ok.

Když k tomu ale přidáme náhlé zvýšení teploty, jaké zažíváme posledních dekádách, tak se permafrostovému mrazáku otevřou dveře a jídlo uvnitř se začne kazit. Konkrétně se rozeběhnou rozkladné procesy v organické hmotě uložené v permafrostu po stovky až tisíce let. Tím se uvolní velké množství (jak až velké, někde bylo napsané, že tam je snad 2x tolik co v atmosféře) skleníkových plynů, které zvýší teplotu atmosféry a budou dále urychlovat tání permafrostu. Pozitivní zpětná vazba jak vyšitá.

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 její tepelné ztráty. Je to stejné jako s domem v zimě. Čím vyšší teplota v něm je, tím více tepla z něj uniká do okolí, což vám působí proti původní změně. Proto musíte víc topit, abyste teplotu v domě udrželi.

Oblačnost

Oblaka mají velký dopad na zemské klima, protože odrážejí až třetinu dopadajícího záření ze Slunce. Díky nárůstu teploty roste množství vypařené vody i množství mraků. Ty tak mohou odrážet více slunečního záření, což tlumí další nárůst teploty. Aby to však nebylo úplně snadné, mraky mají částečně i opačný vliv a to např. v noci, kdy se při oblačném nebi tepelné záření ze Země odráží díky mrakům zpět.

Závěr

Asi se ptáte, které vazby jsou silnější? To nelze snadno stanovit, spíš bych to položil takto: Neexistuje systém, s dokonalou pozitivní zpětnou vazbou, např. že by se teplota na zemi mohla libovolně zvyšovat nebo hluk z reproduktorů 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. 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.

Proč jsme se vůbec o zpětných vazbách bavili? Zpětné vazby nám pomáhají pochopit fyziku klimatu a předpovídat jeho změny. S jejich znalosti pochopíme střídání dob ledových a meziledových a budeme velmi odolní vůči různým dezinformačním kampaním, které využívají toho, že se jedná o složité téma a málo lidí se v něm dobře orientuje.

https://blogs.ei.columbia.edu/2018/05/18/climate-models-accuracy přesnost klimatických modelů + najdi podklady k tání antarktidy