Петли климатической обратной связи

Обзор

Климатическая обратная связь возникает, когда изменение температуры изменяет другую часть системы Земли, которая затем в свою очередь влияет на температуру. Положительные отзывы усиливают первоначальные изменения; отрицательные отзывы противоречат этому.

Технические основы

Обратные связи климата обычно выражаются с использованием соотношения энергетического баланса, в котором радиационное воздействие противодействует или усиливается параметром обратной связи, измеряемым в ваттах на квадратный метр на кельвин. Радиационная реакция Планка стабилизируется, в то время как обратные связи водяного пара и альбедо льда в целом усиливаются в глобальном масштабе. Скорость замедления и реакция облаков различаются географически и могут взаимодействовать. Эффективная чувствительность климата зависит от того, как развиваются эти обратные связи по мере изменения поглощения тепла океаном, атмосферной циркуляции и структуры поверхности, поэтому один постоянный параметр является приближением, а не универсальным свойством.

Как это работает

Примеры включают увеличение количества водяного пара в атмосфере в более теплом климате, изменения отражательной способности снега и льда, реакцию облаков и обмен углерода с океанами и экосистемами. Сила обратной связи оценивается с помощью наблюдений, моделей процессов и сравнений различных климатических состояний.

Методы измерения и исследования

Ученые оценивают обратную связь на основе спутниковых радиационных балансов, радиозондов, инвентаризаций тепла океана, палеоклиматических данных и ансамблей связанных климатических моделей. Радиационные ядра рассчитывают, как изменения температуры, влажности, облаков или альбедо влияют на потоки в верхней части атмосферы. Обнаружение требует отделения вынужденных тенденций от внутренней изменчивости и учета дрейфа измерений. Исследования возникающих ограничений связывают наблюдаемый текущий процесс с будущей чувствительностью, но такие взаимосвязи нуждаются в физическом обосновании и независимой проверке, чтобы избежать систематической ошибки отбора в ограниченном ансамбле моделей.

Основные идеи

• Позитивное означает усиление, а не пользу; отрицательный означает затухание, а не вред.
• Обратная связь действует в разных регионах и в разных временных масштабах.
• Несколько обратных связей действуют одновременно и могут взаимодействовать нелинейно.

Текущий рубеж исследований

Основные вопросы исследований касаются микрофизики облаков, связи углеродного цикла и обратных связей, связанных с ледниковыми щитами, вечной мерзлотой и экосистемами. Сила обратной связи может зависеть от состояния: например, потеря сезонного снега в конечном итоге насыщается, когда снега остается мало. Медленные обратные связи могут продолжаться в течение столетий после того, как атмосферное воздействие стабилизируется. Переломные элементы включают пороговые значения и самоподдерживающиеся переходы, которые связаны с обычным линейным анализом обратной связи, но не являются его синонимами. Таким образом, оценка рисков сочетает в себе основные прогнозы с маловероятными, высокоэффективными результатами и четко указывает временные рамки, обратимость и достоверность.

Почему это важно

От обратной связи зависит, насколько сильно климат реагирует на такое воздействие, как повышение концентрации парниковых газов. Их понимание улучшает прогнозы, оценку рисков и интерпретацию прошлых изменений климата.

Ограничения и открытые вопросы

Реакция облаков и углеродного цикла сложна и остается важным источником неопределенности. Обратная связь — это не переломный момент, хотя обратная связь может способствовать резким или труднообратимым изменениям.