Feedback sui cambiamenti climatici - Climate change feedback

Le cause primarie e gli effetti ad ampio raggio del riscaldamento globale e dei conseguenti cambiamenti climatici. Alcuni effetti costituiscono meccanismi di feedback che intensificano il cambiamento climatico e lo spostano verso i punti critici del clima .

I feedback sui cambiamenti climatici sono importanti per la comprensione del riscaldamento globale perché i processi di feedback amplificano o diminuiscono l'effetto di ciascuna forzatura climatica , e quindi svolgono un ruolo importante nel determinare la sensibilità climatica e lo stato climatico futuro . Il feedback in generale è il processo in cui la modifica di una quantità modifica una seconda quantità e la modifica della seconda quantità a sua volta modifica la prima. Il feedback positivo (o di rinforzo) amplifica il cambiamento nella prima quantità mentre il feedback negativo (o di bilanciamento) lo riduce.

Il termine "forzatura" indica un cambiamento che può "spingere" il sistema climatico nella direzione del riscaldamento o del raffreddamento. Un esempio di forzante del clima è l'aumento delle concentrazioni atmosferiche di gas serra . Per definizione le forzature sono esterne al sistema climatico mentre le retroazioni sono interne; in sostanza, i feedback rappresentano i processi interni del sistema. Alcuni feedback possono agire in relativo isolamento rispetto al resto del sistema climatico; altri possono essere strettamente collegati; quindi può essere difficile dire quanto contribuisca un particolare processo.

Forzature e feedback insieme determinano quanto e quanto velocemente il clima cambia. Il principale feedback positivo sul riscaldamento globale è la tendenza del riscaldamento ad aumentare la quantità di vapore acqueo nell'atmosfera, che a sua volta porta a un ulteriore riscaldamento. Il principale feedback negativo deriva dalla legge di Stefan-Boltzmann , la quantità di calore irradiata dalla Terra nello spazio cambia con la quarta potenza della temperatura della superficie terrestre e dell'atmosfera. Osservazioni e studi di modellizzazione indicano che c'è un netto feedback positivo sul riscaldamento. Grandi feedback positivi possono portare a effetti improvvisi o irreversibili , a seconda della velocità e dell'entità del cambiamento climatico.

Positivo

Feedback sul ciclo del carbonio

Ci sono state previsioni e alcune prove che il riscaldamento globale potrebbe causare la perdita di carbonio dagli ecosistemi terrestri, portando ad un aumento della CO atmosferica
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livelli. Diversi modelli climatici indicano che il riscaldamento globale nel 21° secolo potrebbe essere accelerato dalla risposta del ciclo terrestre del carbonio a tale riscaldamento. Tutti gli 11 modelli dello studio C4MIP hanno scoperto che una frazione maggiore di CO 2 antropogenica rimarrà nell'aria se si tiene conto del cambiamento climatico. Alla fine del ventunesimo secolo, questa CO 2 aggiuntiva variava tra 20 e 200 ppm per i due modelli estremi, la maggior parte dei quali tra 50 e 100 ppm. I livelli più elevati di CO 2 hanno portato a un ulteriore riscaldamento climatico compreso tra 0,1° e 1,5 °C. Tuttavia, c'era ancora una grande incertezza sull'entità di queste sensibilità. Otto modelli hanno attribuito la maggior parte dei cambiamenti alla terraferma, mentre tre l'hanno attribuita all'oceano. I feedback più forti in questi casi sono dovuti all'aumento della respirazione del carbonio dai suoli nelle foreste boreali ad alta latitudine dell'emisfero settentrionale. Un modello in particolare ( HadCM3 ) indica un feedback del ciclo del carbonio secondario dovuto alla perdita di gran parte della foresta pluviale amazzonica in risposta a precipitazioni significativamente ridotte sul Sud America tropicale. Sebbene i modelli non siano d'accordo sulla forza di qualsiasi feedback del ciclo del carbonio terrestre, ciascuno di essi suggerisce che tale feedback accelererebbe il riscaldamento globale.

Le osservazioni mostrano che i suoli nel Regno Unito hanno perso carbonio al ritmo di quattro milioni di tonnellate all'anno negli ultimi 25 anni, secondo un articolo su Nature di Bellamy et al. nel settembre 2005, i quali osservano che è improbabile che questi risultati siano spiegati da cambiamenti nell'uso del suolo. Risultati come questo si basano su una fitta rete di campionamento e quindi non sono disponibili su scala globale. Estrapolando a tutto il Regno Unito, stimano perdite annuali di 13 milioni di tonnellate all'anno. Questo corrisponde alle riduzioni annuali delle emissioni di anidride carbonica ottenute dal Regno Unito nell'ambito del Trattato di Kyoto (12,7 milioni di tonnellate di carbonio all'anno).

E 'stato anche suggerito (da Chris Freeman ) che il rilascio di carbonio organico disciolto (DOC) da torba torbiere nei corsi d'acqua (da cui sarebbe a sua volta entrare nell'atmosfera) costituisce un feedback positivo per il riscaldamento globale. Il carbonio attualmente immagazzinato nelle torbiere (390-455 gigatonnellate, un terzo del totale del deposito di carbonio terrestre) è oltre la metà della quantità di carbonio già presente nell'atmosfera. I livelli di DOC nei corsi d'acqua sono in sensibile aumento; L'ipotesi di Freeman è che , attraverso la stimolazione della produttività primaria , siano responsabili non temperature elevate, ma livelli elevati di CO 2 atmosferica .

Si ritiene che la morte degli alberi stia aumentando a causa del cambiamento climatico, che è un effetto di feedback positivo.

Feedback climatici del metano negli ecosistemi naturali.

Si prevede che le zone umide e gli ecosistemi di acqua dolce siano il maggior potenziale contributore a un feedback climatico globale del metano. Il riscaldamento a lungo termine modifica l'equilibrio nella comunità microbica correlata al metano all'interno degli ecosistemi di acqua dolce in modo che producano più metano mentre in proporzione meno viene ossidato in anidride carbonica.

Rilascio di metano artico

La foto mostra quelli che sembrano essere gli stagni di disgelo del permafrost nella Baia di Hudson, in Canada, vicino alla Groenlandia. (2008) Il riscaldamento globale aumenterà il permafrost e il disgelo delle torbiere, che possono provocare il crollo delle superfici degli altipiani.

Il riscaldamento è anche la variabile scatenante per il rilascio di carbonio (potenzialmente come metano) nell'Artico. Il metano rilasciato dal disgelo del permafrost , come i surgelati torba torbiere in Siberia , e dal metano clatrato sul fondo del mare, crea un feedback positivo . Nell'aprile 2019, Turetsky et al. riportato che il permafrost si stava scongelando più rapidamente del previsto. Recentemente la comprensione del feedback climatico dal permafrost è migliorata, ma le potenziali emissioni dal permafrost sottomarino rimangono sconosciute e sono - come molti altri feedback del carbonio nel suolo - ancora assenti dalla maggior parte dei modelli climatici.

Scongelamento delle torbiere del permafrost

La Siberia occidentale è la più grande torbiera del mondo , una regione di un milione di chilometri quadrati di torbiera permafrost formatasi 11.000 anni fa alla fine dell'ultima era glaciale . Lo scioglimento del suo permafrost rischia di portare al rilascio, nel corso di decenni, di grandi quantità di metano . Nei prossimi decenni potrebbero essere rilasciati fino a 70.000 milioni di tonnellate di metano, un gas serra estremamente efficace, creando un'ulteriore fonte di emissioni di gas serra. Uno scioglimento simile è stato osservato nella Siberia orientale . Lorenzo et al. (2008) suggeriscono che un rapido scioglimento del ghiaccio marino artico può avviare un ciclo di feedback che scioglie rapidamente il permafrost artico, innescando un ulteriore riscaldamento. 31 maggio 2010. La NASA ha pubblicato che a livello globale "I gas serra stanno fuggendo dal permafrost ed entrano nell'atmosfera a un ritmo crescente - fino a 50 miliardi di tonnellate ogni anno di metano, per esempio - a causa di una tendenza al disgelo globale. Ciò è particolarmente problematico perché il metano riscalda l'atmosfera con 25 volte l'efficienza dell'anidride carbonica" (l'equivalente di 1250 miliardi di tonnellate di CO
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per anno).

Nel 2019, un rapporto chiamato "Arctic pagella" stimava che le attuali emissioni di gas serra del permafrost artico fossero quasi uguali alle emissioni della Russia o del Giappone o meno del 10% delle emissioni globali dei combustibili fossili.

Idrata

Il clatrato di metano , chiamato anche idrato di metano, è una forma di ghiaccio d' acqua che contiene una grande quantità di metano all'interno della sua struttura cristallina . Depositi estremamente grandi di clatrato di metano sono stati trovati sotto i sedimenti sui fondali marini e oceanici della Terra. L'improvviso rilascio di grandi quantità di gas naturale dai depositi di clatrato di metano, in un evento di riscaldamento globale incontrollato , è stato ipotizzato come causa di cambiamenti climatici passati e forse futuri. Il rilascio di questo metano intrappolato è un potenziale risultato importante di un aumento della temperatura; si pensa che questo potrebbe aumentare di per sé la temperatura globale di altri 5°, poiché il metano è molto più potente come gas serra dell'anidride carbonica. La teoria prevede anche che ciò influenzerà notevolmente il contenuto di ossigeno disponibile nell'atmosfera. Questa teoria è stata proposta per spiegare l'evento di estinzione di massa più grave sulla terra noto come evento di estinzione del Permiano-Triassico e anche l' evento di cambiamento climatico massimo termico del Paleocene-Eocene . Nel 2008, una spedizione di ricerca per l' American Geophysical Union ha rilevato livelli di metano fino a 100 volte superiori al normale nell'Artico siberiano, probabilmente rilasciato da clatrati di metano rilasciati da fori in un "coperchio" ghiacciato di permafrost del fondale marino , intorno allo sbocco di il fiume Lena e l'area compresa tra il mare di Laptev e il mare della Siberia orientale .

Nel 2020 è stata scoperta la prima perdita di metano dal fondo del mare in Antartide. Gli scienziati non sono sicuri di cosa l'abbia causato. L'area in cui è stato trovato non si era ancora riscaldata in modo significativo. È sul fianco di un vulcano, ma sembra che non provenga da lì. Il metano - mangia microbi, mangia il metano molto meno di quanto si supponeva, e i ricercatori pensano che questo dovrebbe essere incluso nei modelli climatici. Affermano anche che c'è molto altro da scoprire sul problema in Antartide. Un quarto di tutto il metano marino si trova nella regione dell'Antartide

Bruschi aumenti del metano atmosferico

Le valutazioni della letteratura del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC) e del Programma scientifico sui cambiamenti climatici degli Stati Uniti (CCSP) hanno preso in considerazione la possibilità che futuri cambiamenti climatici previsti portino a un rapido aumento del metano atmosferico . Il terzo rapporto di valutazione dell'IPCC , pubblicato nel 2001, ha esaminato possibili rapidi aumenti di metano dovuti a riduzioni del pozzo chimico atmosferico o al rilascio di giacimenti di metano interrati . In entrambi i casi, è stato giudicato che tale rilascio sarebbe stato "eccezionalmente improbabile" (meno dell'1% di probabilità, in base al giudizio di esperti). La valutazione del CCSP, pubblicata nel 2008, ha concluso che un brusco rilascio di metano nell'atmosfera sembrava "molto improbabile" (probabilità inferiore al 10%, in base al giudizio di esperti). La valutazione del CCSP, tuttavia, ha rilevato che il cambiamento climatico "molto probabilmente" (probabilità superiore al 90%, in base al giudizio di esperti) accelererebbe il ritmo delle emissioni persistenti sia dalle fonti di idrati che dalle zone umide.

Il 10 giugno 2019 Louise M. Farquharson e il suo team hanno riferito che il loro studio di 12 anni sul permafrost canadese aveva "osservato che le profondità massime di disgelo nei nostri siti stanno già superando quelle previste entro il 2090. Tra il 1990 e il 2016, un aumento fino a Sono stati osservati 4 °C nel permafrost terrestre e si prevede che questa tendenza continui poiché la temperatura media annuale dell'aria nell'Artico aumenta a una velocità doppia rispetto a quella delle latitudini più basse". Determinare l'estensione del nuovo sviluppo termocarsico è difficile, ma non c'è dubbio che il problema sia diffuso. Farquharson e il suo team ipotizzano che circa 231.000 miglia quadrate (600.000 chilometri quadrati) di permafrost, o circa il 5,5% della zona che è permafrost tutto l'anno, è vulnerabile al rapido scongelamento della superficie.

Decomposizione

La materia organica immagazzinata nel permafrost genera calore mentre si decompone in risposta allo scioglimento del permafrost. Man mano che i tropici si bagnano, come prevedono molti modelli climatici, è probabile che i suoli sperimentino maggiori tassi di respirazione e decomposizione, limitando le capacità di stoccaggio del carbonio dei suoli tropicali.

Decomposizione della torba

La torba , presente naturalmente nelle torbiere , è un deposito di carbonio significativo su scala globale. Quando la torba si asciuga si decompone e può inoltre bruciare. L' adeguamento della falda freatica dovuto al riscaldamento globale può causare significative escursioni di carbonio dalle torbiere. Questo può essere rilasciato come metano , che può esacerbare l'effetto di feedback, a causa del suo alto potenziale di riscaldamento globale .

Essiccazione della foresta pluviale

Le foreste pluviali , in particolare le foreste pluviali tropicali , sono particolarmente vulnerabili al riscaldamento globale. Gli effetti che possono verificarsi sono numerosi, ma due sono particolarmente preoccupanti. In primo luogo, la vegetazione più secca può causare il collasso totale dell'ecosistema della foresta pluviale . Ad esempio, la foresta pluviale amazzonica tenderebbe a essere sostituita da ecosistemi di caatinga . Inoltre, anche gli ecosistemi delle foreste pluviali tropicali che non collassano del tutto possono perdere proporzioni significative del loro carbonio immagazzinato a causa dell'essiccamento, a causa dei cambiamenti nella vegetazione.

incendi boschivi

Il quarto rapporto di valutazione dell'IPCC prevede che molte regioni di media latitudine, come l'Europa mediterranea, sperimenteranno una diminuzione delle precipitazioni e un aumento del rischio di siccità, il che a sua volta consentirebbe il verificarsi di incendi boschivi su scala più ampia e con maggiore regolarità. Questo rilascia più carbonio immagazzinato nell'atmosfera di quanto il ciclo del carbonio possa riassorbire naturalmente, oltre a ridurre l'area forestale complessiva del pianeta, creando un ciclo di feedback positivo. Parte di questo ciclo di feedback è una crescita più rapida delle foreste sostitutive e una migrazione delle foreste verso nord man mano che le latitudini settentrionali diventano climi più adatti per sostenere le foreste. C'è da chiedersi se la combustione di combustibili rinnovabili come le foreste debba essere considerata come un contributo al riscaldamento globale. Cook & Vizy hanno anche scoperto che gli incendi boschivi erano probabili nella foresta pluviale amazzonica , determinando infine una transizione verso la vegetazione di Caatinga nella regione amazzonica orientale.

desertificazione

La desertificazione è una conseguenza del riscaldamento globale in alcuni ambienti. I terreni del deserto contengono poco humus e supportano poca vegetazione. Di conseguenza, la transizione verso ecosistemi desertici è tipicamente associata a escursioni di carbonio.

Risultati della modellazione

Le proiezioni sul riscaldamento globale contenute nel Quarto Rapporto di Valutazione dell'IPCC (AR4) includono feedback sul ciclo del carbonio. Gli autori di AR4, tuttavia, hanno notato che la comprensione scientifica dei feedback del ciclo del carbonio era scarsa. Le proiezioni in AR4 si basavano su una serie di scenari di emissioni di gas serra e suggerivano un riscaldamento tra la fine del XX e la fine del XXI secolo da 1,1 a 6,4 °C. Questo è l'intervallo "probabile" (maggiore del 66% di probabilità), basato sul giudizio esperto degli autori dell'IPCC. Gli autori hanno notato che l'estremità inferiore dell'intervallo "probabile" sembrava essere meglio vincolata rispetto all'estremità superiore dell'intervallo "probabile", in parte a causa dei feedback del ciclo del carbonio. L' American Meteorological Society ha commentato che sono necessarie ulteriori ricerche per modellare gli effetti dei feedback del ciclo del carbonio nelle proiezioni del cambiamento climatico.

Isaken et al. (2010) hanno considerato come il futuro rilascio di metano dall'Artico potrebbe contribuire al riscaldamento globale. Il loro studio ha suggerito che se le emissioni globali di metano dovessero aumentare di un fattore compreso tra 2,5 e 5,2 al di sopra (allora) delle emissioni attuali, il contributo indiretto al forcing radiativo sarebbe rispettivamente di circa il 250% e il 400% del forcing che può essere direttamente attribuito a metano. Questa amplificazione del riscaldamento del metano è dovuta ai cambiamenti previsti nella chimica atmosferica.

Schafer et al. (2011) hanno considerato come il carbonio rilasciato dal permafrost potrebbe contribuire al riscaldamento globale. Il loro studio ha proiettato i cambiamenti nel permafrost sulla base di uno scenario di emissioni di gas serra medie ( SRES A1B). Secondo lo studio, entro il 2200, il feedback del permafrost potrebbe contribuire cumulativamente con 190 (+/- 64) gigatoni di carbonio nell'atmosfera. Schafer et al. (2011) ha commentato che questa stima potrebbe essere bassa.

Implicazioni per la politica climatica

L'incertezza sui feedback sui cambiamenti climatici ha implicazioni per la politica climatica. Ad esempio, l'incertezza sui feedback del ciclo del carbonio può influire sugli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra. Gli obiettivi di emissione sono spesso basati su un livello obiettivo di stabilizzazione delle concentrazioni atmosferiche di gas serra, o su un obiettivo per limitare il riscaldamento globale a una particolare grandezza. Entrambi questi obiettivi (concentrazioni o temperature) richiedono la comprensione dei futuri cambiamenti nel ciclo del carbonio. Se i modelli proiettano in modo errato futuri cambiamenti nel ciclo del carbonio, gli obiettivi di concentrazione o temperatura potrebbero non essere rispettati. Ad esempio, se i modelli sottovalutano la quantità di carbonio rilasciato nell'atmosfera a causa di feedback positivi (ad esempio, a causa dello scioglimento del permafrost), possono anche sottovalutare l'entità delle riduzioni delle emissioni necessarie per raggiungere un obiettivo di concentrazione o temperatura.

Feedback sul cloud

Si prevede che il riscaldamento cambierà la distribuzione e il tipo di nubi. Viste dal basso, le nuvole emettono radiazioni infrarosse verso la superficie, esercitando così un effetto riscaldante; viste dall'alto, le nuvole riflettono la luce solare ed emettono radiazioni infrarosse nello spazio, esercitando così un effetto di raffreddamento. Il fatto che l'effetto netto sia il riscaldamento o il raffreddamento dipende da dettagli come il tipo e l'altitudine della nuvola. Le nuvole basse tendono a intrappolare più calore in superficie e quindi hanno un feedback positivo, mentre le nuvole alte normalmente riflettono più luce solare dall'alto, quindi hanno un feedback negativo . Questi dettagli erano scarsamente osservati prima dell'avvento dei dati satellitari e sono difficili da rappresentare nei modelli climatici. I modelli climatici globali mostravano un feedback cloud netto positivo da quasi zero a moderatamente forte, ma l'effettiva sensibilità climatica è aumentata notevolmente nell'ultima generazione di modelli climatici globali. Le differenze nella rappresentazione fisica delle nuvole nei modelli guidano questa maggiore sensibilità climatica rispetto alla precedente generazione di modelli.

Una simulazione del 2019 prevede che se i gas serra raggiungono il triplo del livello attuale di anidride carbonica atmosferica, le nuvole stratocumuli potrebbero disperdersi improvvisamente, contribuendo ad un ulteriore riscaldamento globale.

Rilascio di gas

Il rilascio di gas di origine biologica può essere influenzato dal riscaldamento globale, ma la ricerca su tali effetti è in una fase iniziale. Alcuni di questi gas, come il protossido di azoto rilasciato dalla torba o lo scongelamento del permafrost , influenzano direttamente il clima. Altri, come il dimetil solfuro rilasciato dagli oceani, hanno effetti indiretti.

Feedback ghiaccio-albedo

Fotografia aerea che mostra una sezione di ghiaccio marino. Le aree blu più chiare sono stagni di fusione e le aree più scure sono acque libere; entrambi hanno un albedo più basso del bianco ghiaccio marino. Il ghiaccio che si scioglie contribuisce al feedback ghiaccio-albedo .

Quando il ghiaccio si scioglie, la terra o l'acqua aperta prendono il suo posto. Sia la terra che l'acqua aperta sono in media meno riflettenti del ghiaccio e quindi assorbono più radiazione solare. Ciò provoca più riscaldamento, che a sua volta provoca più fusione, e questo ciclo continua. Durante i periodi di raffreddamento globale , il ghiaccio aggiuntivo aumenta la riflettività, che riduce l'assorbimento della radiazione solare, determinando un maggiore raffreddamento attraverso un ciclo continuo. Questo è considerato un meccanismo di feedback più veloce.

1870–2009 Estensione del ghiaccio marino dell'emisfero settentrionale in milioni di chilometri quadrati. L'ombreggiatura blu indica l'era pre-satellite; i dati sono quindi meno affidabili. In particolare, l'estensione del livello quasi costante nell'autunno fino al 1940 riflette la mancanza di dati piuttosto che una reale mancanza di variazione.

Il cambiamento dell'albedo è anche il motivo principale per cui l' IPCC prevede che le temperature polari nell'emisfero settentrionale aumenteranno fino al doppio di quelle del resto del mondo, in un processo noto come amplificazione polare . Nel settembre 2007, l' area del ghiaccio marino artico ha raggiunto circa la metà delle dimensioni dell'area minima estiva media tra il 1979 e il 2000. Sempre nel settembre 2007, il ghiaccio marino artico si è ritirato abbastanza da consentire al Passaggio a nord-ovest di diventare navigabile per la navigazione per la prima volta in storia registrata. Le perdite record del 2007 e del 2008 potrebbero, tuttavia, essere temporanee. Mark Serreze del National Snow and Ice Data Center degli Stati Uniti vede il 2030 come una "stima ragionevole" per quando la calotta polare artica estiva potrebbe essere priva di ghiaccio. L' amplificazione polare del riscaldamento globale non è previsto che si verifichi nel sud del mondo. Il ghiaccio marino antartico ha raggiunto la massima estensione mai registrata dall'inizio dell'osservazione nel 1979, ma l'aumento di ghiaccio nel sud è superato dalla perdita nel nord. La tendenza per il ghiaccio marino globale, l'emisfero settentrionale e l'emisfero meridionale combinati è chiaramente un declino.

La perdita di ghiaccio può avere processi di feedback interni, poiché lo scioglimento del ghiaccio sulla terraferma può causare un aumento eustatico del livello del mare , causando potenzialmente instabilità delle piattaforme di ghiaccio e inondazioni di masse di ghiaccio costiere, come le lingue dei ghiacciai. Inoltre, esiste un potenziale ciclo di feedback dovuto ai terremoti causati dal rimbalzo isostatico che destabilizza ulteriormente le piattaforme di ghiaccio, i ghiacciai e le calotte glaciali.

Anche il ghiaccio-albedo in alcune foreste subartiche sta cambiando, poiché i boschi di larice (che perdono gli aghi in inverno, permettendo alla luce solare di riflettersi sulla neve in primavera e in autunno) vengono sostituiti da abeti (che mantengono i loro aghi scuri tutto l'anno).

Feedback sul vapore acqueo

Se le atmosfere vengono riscaldate, la pressione del vapore di saturazione aumenta e la quantità di vapore acqueo nell'atmosfera tenderà ad aumentare. Poiché il vapore acqueo è un gas serra, l'aumento del contenuto di vapore acqueo riscalda ulteriormente l'atmosfera; questo riscaldamento fa sì che l'atmosfera trattenga ancora più vapore acqueo (un feedback positivo ), e così via fino a quando altri processi non interrompono il ciclo di feedback. Il risultato è un effetto serra molto più grande di quello dovuto alle emissioni di CO 2 da solo. Sebbene questo processo di feedback provochi un aumento del contenuto di umidità assoluta dell'aria, l' umidità relativa rimane pressoché costante o addirittura diminuisce leggermente perché l'aria è più calda. I modelli climatici incorporano questo feedback. Il feedback del vapore acqueo è fortemente positivo, con la maggior parte delle prove che supportano una grandezza da 1,5 a 2,0 W/m 2 /K, sufficiente a raddoppiare all'incirca il riscaldamento che altrimenti si verificherebbe. Il feedback del vapore acqueo è considerato un meccanismo di feedback più veloce.

Feedback sul riscaldamento dell'oceano

Secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration degli Stati Uniti: Il riscaldamento degli oceani fornisce un buon esempio di un potenziale meccanismo di feedback positivo. Gli oceani sono un importante pozzo di CO2 attraverso l'assorbimento del gas nella superficie dell'acqua. All'aumentare della CO2, aumenta il potenziale di riscaldamento dell'atmosfera. Se la temperatura dell'aria è calda, dovrebbe riscaldare gli oceani. La capacità dell'oceano di rimuovere la CO2 dall'atmosfera diminuisce con l'aumentare della temperatura. Per questo motivo, l'aumento della CO2 nell'atmosfera potrebbe avere effetti che in realtà intensificano l'aumento della CO2 nell'atmosfera.

Negativo

Radiazione del corpo nero

All'aumentare della temperatura di un corpo nero , l'emissione di radiazione infrarossa nello spazio aumenta con la quarta potenza della sua temperatura assoluta secondo la legge di Stefan-Boltzmann. Ciò aumenta la quantità di radiazioni in uscita mentre la Terra si riscalda. Si chiama risposta di Planck e talvolta è considerato un feedback negativo (il feedback di Planck ).

Ciclo del carbonio

Il principio di Le Chatelier

Seguendo il principio di Le Chatelier , l'equilibrio chimico del ciclo del carbonio terrestre cambierà in risposta alle emissioni di CO 2 di origine antropica . Il motore principale di questo è l'oceano, che assorbe la CO 2 di origine antropica tramite la cosiddetta pompa di solubilità . Attualmente questo rappresenta solo circa un terzo delle emissioni attuali, ma alla fine la maggior parte (~75%) della CO 2 emessa dalle attività umane si dissolverà nell'oceano in un periodo di secoli: "Una migliore approssimazione della vita dei fossili combustibile CO 2 per la discussione pubblica potrebbe durare 300 anni, più il 25% che dura per sempre". Tuttavia, la velocità con cui l'oceano lo assorbirà in futuro è meno certa e sarà influenzata dalla stratificazione indotta dal riscaldamento e, potenzialmente, dai cambiamenti nella circolazione termoalina dell'oceano .

invecchiamento chimico

L'erosione chimica nel lungo periodo geologico agisce per rimuovere la CO 2 dall'atmosfera. Con l'attuale riscaldamento globale , gli agenti atmosferici sono in aumento, dimostrando feedback significativi tra il clima e la superficie terrestre. Il biosequestro cattura e immagazzina anche la CO 2 attraverso processi biologici. La formazione di conchiglie da parte di organismi nell'oceano, in un tempo molto lungo, rimuove la CO 2 dagli oceani. La conversione completa della CO 2 in calcare richiede da migliaia a centinaia di migliaia di anni.

Produttività primaria netta

La produttività primaria netta cambia in risposta all'aumento di CO 2 , poiché la fotosintesi delle piante aumenta in risposta all'aumento delle concentrazioni. Tuttavia, questo effetto è sommerso da altri cambiamenti nella biosfera dovuti al riscaldamento globale.

Gradiente

La temperatura dell'atmosfera diminuisce con l'altezza nella troposfera . Poiché l'emissione di radiazione infrarossa varia con la temperatura, la radiazione a onde lunghe che fuoriesce nello spazio dall'atmosfera superiore relativamente fredda è inferiore a quella emessa verso il suolo dalla bassa atmosfera. Pertanto, l'intensità dell'effetto serra dipende dal tasso di diminuzione della temperatura dell'atmosfera con l'altezza. Sia la teoria che i modelli climatici indicano che il riscaldamento globale ridurrà il tasso di diminuzione della temperatura con l'altezza, producendo un feedback negativo del lapse rate che indebolisce l'effetto serra. Tuttavia, nelle regioni con forti inversioni , come le regioni polari, il feedback del lapse rate può essere positivo perché la superficie si riscalda più velocemente rispetto alle altitudini più elevate, con conseguente raffreddamento a onde lunghe inefficiente . Le misurazioni della velocità di variazione della temperatura con l'altezza sono molto sensibili a piccoli errori nelle osservazioni, rendendo difficile stabilire se i modelli concordano con le osservazioni.

Impatti sull'uomo

Cicli di feedback dal libro Al Gore (2006). Una verità scomoda.

Il grafico suggerisce che l'effetto complessivo del cambiamento climatico sul numero e sullo sviluppo umano sarà negativo.

Guarda anche

Variazione della temperatura media.svg Portale sul riscaldamento globale

Appunti

Riferimenti

link esterno