Dodatnie sprzężenie zwrotne to proces, w którym początkowa zmiana powoduje dodatkową zmianę w tym samym kierunku. Istnieją również ujemne sprzężenia zwrotne – procesy, w których początkowa zmiana powoduje dodatkową zmianę w przeciwnym kierunku. To właśnie dodatnie, a nie ujemne sprzężenia przyczyniają się do gwałtownych zmian klimatycznych. Przy sprzężeniach dodatnich niewielkie zaburzenia początkowe mogą wywołać ogromne zmiany. Przykład: gdy topniejący lód odsłania ziemię lub wodę, ich powierzchnie wchłaniają więcej promieniowania słonecznego, co podnosi poziom temperatur i powoduje dalsze topnienie lodu.
Literatura badawcza zidentyfikowała do lipca 2016 roku 67 samonapędzających się, dodatnich sprzężeń zwrotnych, które są nieodwracalne w skali czasowej istotnej z perspektywy gatunku ludzkiego. Nie uwzględnia ich w pełnym zakresie obecne modelowanie klimatu, które nie nadąża za tempem zmian zachodzących w systemie klimatycznym Ziemi.
„Nasze początkowe rozumienie, iż zwiększona koncentracja gazów cieplarnianych, która z kolei zwiększa zatrzymanie energii i tym samym prowadzi do globalnego ocieplenia, było ogromnym uproszczeniem. Odkryliśmy, że zwiększona koncentracja dwutlenku węgla zmniejsza tempo absorpcji CO2 – nazywamy to degradacją pochłaniania dwutlenku węgla (ang. sink degrade). Im wyższe są stężenia, tym szybciej zaczynają one rosnąć przy tym samym poziomie emisji. Dlatego mamy do czynienia ze sprzężeniami zwrotnymi w obrębie cyklu dwutlenku węgla, które przyspieszają zmianę klimatu. I stanowi to aż 50% dynamiki globalnego ocieplenia w porównaniu z wcześniejszymi, modelowanymi oczekiwaniami. Następnie przy dalszym wzroście temperatury inicjowane są inne dodatnie sprzężenia zwrotne. Proces ten przyspiesza. Im wyższa temperatura, tym szybciej dynamika sprzężeń napędza silnik cieplny, który zaczyna stopniowo podnosić wartość temperatury. Ta z kolei przyspiesza ‚obroty’ silnika cieplnego itd. Wówczas pojawia się możliwość, iż ten delikatnie dostrojony pod względem dynamiki sprzężeń system przestawi się nie tylko na przyspieszoną zmianę, ale na drugi porządek przyspieszenia. Przeszliśmy obecnie do nowego rozumienia systemu klimatycznego, jakim zarządzają dynamiczne procesy nieliniowe.” David Wasdell, klimatolog [styczeń 2012]
„Czy pojawi się jakiś mechanizm samoregulacji, który uratuje przed konsekwencjami wywołanego przez ludzi ocieplenia i topnienia lądolodów? Ogromne ogrzanie oceanów, będące następstwem spotęgowanego w minionych dekadach efektu cieplarnianego, odbiera jakąkolwiek nadzieję, że ujemne sprzężenia zwrotne, a nawet zmiany w promieniowaniu słonecznym, zapobiegną znacznemu ociepleniu świata. Nieliczne ujemne sprzężenia zwrotne, jakie odkryliśmy studiując lód – więcej śniegu w wyniku ocieplenia klimatu, bardziej odblaskowy szron, bardziej wydajne przenoszenie wody podlodowcowej – wyraźnie przegrywają. Na poziomie globalnym, pomimo pewnych ujemnych sprzężeń zwrotnych, nie obserwujemy chłodzenia netto. Sprzężenia zwrotne, dodatnie czy ujemne, robią swoje dopiero po efekcie początkowym. Ujemne sprzężenia zwrotne nie cofają zaburzenia.” Jason Box, glacjolog [8 kwietnia 2015]
„Nasze społeczeństwo wpadło w rwące bystrza, czego przykładem jest zmiana klimatu. W pewnym okresie mieliśmy sposobność, by w jakimś stopniu wpłynąć na przyszły klimat poprzez decyzje dotyczące wykorzystania paliw kopalnych. Czas ten minął. W zmianie klimatu coraz bardziej dominującą rolę odgrywa seria dodatnich sprzężeń zwrotnych – takich jak cykl metanu i topnienie arktycznej pokrywy lodowej – które są poza kontrolą człowieka. Stały się one czynnikami napędowymi systemu klimatycznego. Czynnikami tymi nie są ludzie usiłujący podczas wspólnych posiedzeń uzgodnić, który z kilku prawdopodobnych rezultatów preferują najbardziej.” Dennis Meadows, profesor emeritus zarządzania systemowego, były dyrektor Instytutu Badawczego Nauk Strategicznych i Społecznych przy Uniwersytecie New Hampshire, główny autor przełomowej pracy badawczej Instytutu Technologicznego w Massachusetts pt. „Granice wzrostu” (1972) [grudzień 2015]
„Konfrontujemy się z nagłą zmianą klimatu Ziemi. Doświadczamy jej mniej więcej od 2010 roku.” Dr Jim Salinger, główny autor z nagrodzonego Noblem w 2007 Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu [listopad 2015]
***
Lista dodatnich sprzężeń zwrotnych opracowana przez Guy’a McPhersona, profesora emeritusa zasobów naturalnych, ekologii i biologii ewolucyjnej Uniwersytetu w Arizonie.
Fragmenty poprzedzone [→ ] są aktualizacjami autora przekładu.
1. Poniższy opis łączy podwodną wieczną zmarzlinę i hydraty metanu w Arktyce. Te dwa źródła metanu są wystarczająco podobne, aby uzasadnić rozpatrywanie ich we wzajemnym powiązaniu. Korporacja MSNBC doniosła o uwolnieniu metanu z dna Oceanu Arktycznego w roku 2007. Zadziwiające jest to, że dzisiaj fakt ten jest przez redakcję ignorowany. Tymczasem raport o metanie autorstwa Dahra Jamaila, laureata wielu dziennikarskich nagród, znalazł się na 6 miejscu w kompilacji Project Censored podsumowującej rok 2015. (Jest to lista artykułów poruszających najważniejsze tematy zignorowane przez media nurtu głównego.)
Około 250 pióropuszy hydratów metanu wydostaje się z płytkiego arktycznego dna morskiego, prawdopodobnie w wyniku wzrostu regionalnej temperatury o 1°C, o czym poinformowano 6 sierpnia 2009 w Geophysical Research Letters.
Metan wydobywający się z Oceanu Arktycznego opisano dodatkowo w Science z marca 2010.
W kolejnej analizie zamieszczonej w Geophysical Research Letters z czerwca 2010 stwierdzono, że niewielki wzrost temperatury spowoduje uwolnienie do 16.000 ton metanu rocznie.
Burze przyspieszają emisje według pracy badawczej opisanej 24 listopada 2013 w Nature Geoscience. Ostatnia analiza konkluduje również, że Wschodni Syberyjski Szelf Kontynentalny uwalnia rocznie do atmosfery co najmniej 17 teragramów metanu; 7 lat wcześniej wartość ta wynosiła zaledwie 0.5 teragramów (teragram to 1 milion ton).
Według projektu NASA CARVE pióropusze metanu miały szerokość do 150 km w połowie lipca 2013.
Spodziewany jest wzrost średniej globalnej temperatury o ponad 4°C przed rokiem 2030 i 10°C przed 2040 wyłącznie na podstawie emisji metanu z Oceanu Arktycznego – wykazała to analiza Sama Carany (proszę przyjrzeć się szczególnie ilustracji nr 24).
Kolejne ujawnione informacje – zwłaszcza z projektu CARVE – wskazują, że istnieje poważne zagrożenie katastrofalnymi emisjami metanu. Szybkie uwalnianie metanu w Arktyce dodatkowo potwierdza wyczerpująca analiza Nafeeza Ahmeda na łamach Guardiana z 5 sierpnia 2013 oraz Natalii Szakowej (badaczka Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego) w wywiadzie z Nickiem Breeze z 29 lipca 2013.
Wydanie Geophysical Research Letters z 16 sierpnia 2013 zawiera raport z syberyjskiego Morza Karskiego, gdzie „region arktycznego szelfu z rozległymi emisjami gazu z dna morskiego sugeruje, iż wieczna zmarzlina doświadczyła znacznie poważniejszej degradacji niż wcześniej sądzono.” Na początku listopada 2013 poziomy metanu o wartości znacznie przekraczającej 2.600 ppb odnotowano na różnych wysokościach Arktyki. W tym samym miesiącu zespół Szakowej opublikował w Nature Geoscience analizę, która sugeruje, iż „ze Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego uwalniane są znaczące ilości metanu” i podkreśla, że ‚erupcja’ metanu o wartości pięćdziesięciu miliardów ton może ogrzać Ziemię o 1.3°C. Takie zdarzenie jest „wysoce prawdopodobne w każdej chwili.”
Do 15 grudnia 2013 metan ulatniający się z dna Oceanu Arktycznego miał dość siły, aby zapobiec tworzeniu się lodu morskiego na tym obszarze. Prawie dwa lata po swojej wstępnej, często lekceważonej analizie, Malcolm Light sformułował 22 grudnia 2013 wniosek, że „przekroczyliśmy punkt krytyczny hydratów metanu i obecnie przyspieszamy w stronę wymarcia, ponieważ ‚działo klatratu’ wystrzeliwuje salwy metanu do atmosfery Arktyki.” Według analizy Lighta z końca 2013 temperatura atmosfery Ziemi będzie przypominać atmosferę Wenus jeszcze przed rokiem 2100.
Literatura badawcza mierzy się z tematem cieplarnianej Ziemi w pracy opublikowanej 9 lutego 2016 w Nature Communications: „Bogate w wodę planety takie jak Ziemia ostatecznie stają się niezdolne do utrzymania życia, ponieważ znajdująca się na powierzchni ciekła woda traci stabilność ze względu na wzrost temperatury związany ze wzrostem jasności słońca. Nie było wiadomo, czy wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze takich jak CO2 również może zniszczyć zdolność bogatych w wodę planet do utrzymania życia. Za pomocą trójwymiarowych symulacji pokazujemy w niniejszym badaniu, że wywołane przez CO2 wymuszanie destabilizuje klimat równie łatwo, jak wymuszanie słoneczne. Niestabilność klimatu spowodowana jest dodatnim sprzężeniem zwrotnym chmur i prowadzi do nowego stanu równowagi ze średnią globalną temperaturą powierzchni morza powyżej 330 K.” (330 kelwinów to około 57°C; temperatura obecna to mniej więcej 15°C.)
Dwa tygodnie po analizie z 2013 roku, w eseju akcentującym wyginięcie gatunku ludzkiego w bliskiej przyszłości, Light stwierdza: „Tempo przenoszenia prądu zatokowego uruchomiło w Arktyce ‚działo klatratu metanu’ w 2007 roku, kiedy jego energia/rok przekroczyła 10 milionów razy ilość energii/rok niezbędnej do dysocjacji arktycznych hydratów metanu.” Nic dziwnego, że nastąpiło to w 2007 roku, kiedy zasięg arktycznego lodu morskiego osiągnął punkt krytyczny.
Uruchomienie ‚działa klatratu metanu’ potwierdza również Örjan Gustafsson z Uniwersytetu w Sztokholmie, który 23 lipca 2014 podzielił się raportem z rejsu po Morzu Łaptiewów: „Wyniki wstępnych analiz próbek wody morskiej wykazały poziom rozpuszczonego metanu, który jest od 10 do 50 razy wyższy niż poziom tła.”
[Glacjolog] Jason Box odpowiada na tę wiadomość w zachowawczy sposób – niczego innego nie spodziewam się po naukowcach akademickich – w dniu 27 lipca 2014: „Jakie znaczenie ma według mnie ta wiadomość? Podwyższony poziom atmosferycznego węgla ze spalania paliw kopalnych jest mechanizmem spustowym szturchającym klimatycznego smoka. Trajektoria, którą zdążamy, prowadzi do obudzenia niekontrolowanego ogrzania klimatu, które zdewastuje globalne systemy rolne, powodując masowy głód i konflikty. W porównaniu z nimi wzrost poziomu morza będzie drobnostką.” Podczas późniejszego wywiadu z Vice, opublikowanego 1 sierpnia 2014, Box nieco się rozluźnił mówiąc: „Nawet jeśli niewielki ułamek arktycznego węgla zostanie uwolniony do atmosfery, mamy przesrane.” Zaufaj mi Jason, jest po wszystkim.
Równolegle z misją na Morzu Łaptiewów na Syberii odkryto kilka ogromnych kraterów. Wstępna reakcja w literaturze naukowej, analiza opublikowana 31 lipca 2014 w Nature, wskazuje na poziom atmosferycznego metanu 50.000 razy wyższy od normalnego. Artykuł z 4 sierpnia 2014 w TruthOut rozważa kwestię kraterów: „Jeśli kiedykolwiek zastanawialiście się, czy może zobaczycie koniec znanego nam świata za swojego życia, prawdopodobnie nie powinniście czytać tego artykułu, studiować wykresów, ani patrzeć na zdjęcia utworzonych przez metan kraterów zwanych ‚smoczym oddechem’.”
Jeden z autorów dwóch prac badawczych dotyczących syberyjskiego Morza Karskiego 22 grudnia 2014: „Jeśli temperatura oceanów wzrośnie o dwa stopnie, jak sugerują pewne raporty, to nastąpi ekstremalne przyspieszenie topnienia. Ocieplający się klimat może doprowadzić do wybuchowego uwolnienia gazu z płycizn.” Jak już wiadomo od kilku lat, wzrost o 2°C jest już przesądzony.
Pod koniec lutego 2015 w mediach popularnych powróciła saga o syberyjskich kraterach, które są „liczniejsze i bardziej przerażające niż ktokolwiek przypuszczał”. Oczywiście raporty koncentrują się na skutkach gospodarczych i potrzebie kontynuowania obserwacji i analiz.
Według badaczy cytowanych 22 września 2015 przez Siberian Times – wyjątkową publikację, która gotowa jest poruszać kwestię nagłej zmiany klimatu w znaczący sposób – te ogromne jamalskie kratery zostały faktycznie utworzone przez uwolnienie metanu. Ponadto można spodziewać się większej ich liczby ze względu na erupcje spowodowane przez dalsze topnienie wiecznej zmarzliny.
Okazuje się, że te gigantyczne, emitujące metan kratery w regionie jamalskim Syberii mają swoje podwodne odpowiedniki. Badanie zamieszczone 7 sierpnia 2015 w Journal of Geophysical Research: Earth Science łączy kratery naziemne z tymi, które znajdują się w sąsiednim, płytkim Morzu Karskim. Według streszczenia w Siberian Times: „Duże kopce – określane mianem ‚pingów’ – zidentyfikowano na dnie morza u wybrzeży Półwyspu Jamalskiego, a ich powstawanie postrzegane jest jako konsekwencja topnienia podwodnej wiecznej zmarzliny, które powoduje ‚wysoką akumulację’ metanu.”
Wagi metanu nie sposób wyolbrzymić. Coraz więcej dowodów wskazuje na emisje metanu jako główną przyczynę Wymierania permskiego, o czym informuje Proceedings of the National Academy of Sciences z 31 marca 2014. Jak poinformował 14 lipca 2014 Malcolm Light: „W podmorskich hydratach Arktyki zalegają tak ogromne rezerwy metanu, że nawet jeśli uwolnionych zostanie tylko kilka procent, doprowadzi to do wzrostu średniej temperatury atmosfery Ziemi o 10°C i wywoła masowe wymieranie na skalę permskiego, które zakończy życie nas wszystkich.”
Dyskusja na temat uwolnienia metanu z Oceanu Arktycznego stała się gorąca (gra słów zamierzona). [Fizyk-klimatolog] Paul Beckwith został skrytykowany przez zachowawczą witrynę Skeptical Science. Jego odpowiedź z dnia 9 sierpnia 2013 znajduje się tutaj.
24 lutego 2014 Robert Scribbler przedstawia porażające podsumowanie i kończy: „W Oceanie Arktycznym zaobserwowano dwa szczególnie duże i niepokojące wybuchy metanu z morskiego dna do atmosfery.” Takie zdarzenie nie miało miejsca w ciągu ostatnich 45 milionów lat. Ostateczna konkluzja Scribblera: „Wygląda na to, że nadszedł czas niebezpiecznego i wybuchowego przebudzenia.”
Sam Carana w analizie z 10 września 2014 zamieścił poniższy wykres. Sporządzony na podstawie danych z kilku wiarygodnych źródeł [Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu, Amerykańska Narodowa Służba Oceaniczna i Meteorologiczna, Światowa Organizacja Meteorologiczna, Meteorologiczny Operacyjny program satelitarny], wyraźnie pokazuje, że trwa wykładnicze uwalnianie metanu. Robert Scribbler w końcu dochodzi do tego samego wniosku 8 grudnia 2014.
Badanie opublikowane 22 grudnia 2015 w internetowej edycji Proceedings of the National Academy of Sciences donosi, „że emisje w czasie zimnej pory roku (od września do maja) stanowią ≥50% rocznego ujścia metanu z tundry Alaski, co ustalono na podstawie strumieni uzyskanych z miejsc kowariancji wirowych oraz strumieni regionalnych obliczonych na podstawie danych z samolotów. […] Dominacja emisji z sezonu zimowego, wrażliwość na warunki glebowe i znaczenie suchej tundry nie są obecnie symulowane w większości globalnych modeli klimatycznych.”
→ Podczas rozpoczętej we wrześniu 2016, 40-dniowej ekspedycji na Morze Łaptiewów zespół badaczy pod wodzą profesora Igora Semiletowa odkrył, że rozkład tamtejszej podwodnej zmarzliny mocno przyspieszył. Z dna wydobywają się coraz większe ilości metanu. „Obszar rozprzestrzeniania się potężnych emisji metanu odnotował znaczny wzrost w porównaniu z danymi, jakie zebrano w latach 2011-2014,” powiedział badacz. „Obserwacje mogą wskazywać na szybsze tempo degradacji podwodnej zmarzliny.”
2. Ciepła woda Atlantyku rozmraża Arktykę, przebijając się przez Cieśninę Frama (Science, styczeń 2011).
Zasięg arktycznego lodu morskiego przekroczył punkt krytyczny w 2007 według badania opublikowanego w The Cryosphere w lutym 2013.
Według oceny NASA z 17 grudnia 2014 „ilość wchłanianego w Arktyce promieniowania słonecznego w czerwcu, lipcu i sierpniu wzrosła o pięć procent” w stosunku do roku 2000. „Ta uśredniona w skali globalnej zmiana albedo stanowi ekwiwalent 25% bezpośredniego wymuszania [ang. forcing] ze strony CO2 w ciągu ostatnich 30 lat,” stwierdza badanie opublikowane 17 lutego 2014 przez Proceedings of the National Academy of Sciences.
Destabilizacja głębokiej cyrkulacji w Atlantyku może odnotować „raczej spazmatyczny i nagły, a nie bardziej stopniowy wzrost”, którego oczekiwano, czytamy w Science z 21 lutego 2014.
Modele wciąż zaniżają skalę i intensywność zjawisk w porównaniu z obserwacjami, podaje 10 marca 2014 Geophysical Research Letters.
Szybkie topnienie lodu w regionie wyjaśnione jest jako „produkt adwekcji powietrza, transformacji ciepłych mas powietrza i mgły” w Geophysical Research Letters z czerwca 2015
Czytaj więcej na Blog Exignoranta