Naše klima, přesněji klimatický systém, je velmi složitá a do jisté míry i křehká věc. Projevuje se to tím, že v případě narušení rovnováhy tohoto systému může následovat celý řetězec událostí, který v extrémním případě vyústí až v markantní změnu klimatu. Příčinou jsou tzv. zpětné vazby, tedy řetězec navzájem podmíněných reakcí různých složek klimatického systému. Pokud je prvotní impulz, který vedl k narušení rovnováhy, utlumen, mluvíme o záporných (negativních) zpětných vazbách. Je-li naopak tento původní impulz zesilován, uplatňují se kladné (pozitivní) zpětné vazby.

Příkladem negativní zpětné vazby je vliv oteplování na tvorbu oblačnosti. S rostoucí teplotou totiž roste výpar z moří a oceánů, což zvyšuje množství vodní páry ve vzduchu a následně to může vést k výraznější tvorbě oblaků. A víc oblaků znamená tlumení slunečního záření dopadajícího na zemský povrch, což následně poněkud vykompenzuje nárůst teploty. Záleží ale samozřejmě na tom, o jaký typ oblaků jde – nízké oblaky povedou k výraznějšímu ochlazení než oblaky střední nebo dokonce vysoké. Negativních zpětných vazeb je v našem klimatickém systému samozřejmě víc a zaručují, že drobnější narušení rovnováhy budou tlumena a nepovedou k nějakým fatálním změnám podnebí.


Schéma negativní zpětné vazby – oteplování zvýší množství vodní páry v atmosféře, jejíž kondenzací vznikne více oblaků a ty pak tlumí sluneční paprsky a snižují ohřátí povrchu, zdroj: uoregon.edu

Podstatně větší pozornost je ale věnována pozitivním zpětným vazbám. Ty totiž můžou vést k dramatickým a prudkým změnám klimatu, které se pak projeví výrazným narušením podoby počasí, ale ve výsledku můžou mít i zásadní vliv na změny různých ekologických společenstev (například narušení fungování amazonského pralesa). Počáteční impuls přitom nemusí být nijak velký nebo výrazný, ale právě vlivem zesilujících zpětných vazeb může vést k masivní odezvě. Klasickým případem pozitivní zpětné vazby je změna albeda (tedy schopnosti odrážet dopadající sluneční záření) při tání mořského ledu v Arktidě. Led sám o sobě má vysoké albedo. Jakmile ale roztaje a je nahrazen mořskou vodou, albedo povrchu dramaticky klesá (o desítky procent). Tmavší povrch moře pohltí více energie ze slunečního záření, což ve výsledku znamená větší oteplení. Větší oteplení ale znamená více roztátého ledu, což zvětší plochu moře, které pohltí víc sluneční energie atd. Roztočí se tedy spirála, která může vést až k úplnému zániku mořského ledu v Arktidě. A teplejší voda Severního ledového oceánu následně ovlivní nejen podmínky v pobřežních oblastech Arktidy, ale i ve vzdálenějších oblastech Země – včetně střední Evropy. Oteplení severních oblastí totiž sníží šířkový rozdíl teploty mezi subtropy a Arktidou, a následně může vést ke zpomalení a změně drah postupu tlakových níží našich šířek. Důsledkem můžou být třeba změny srážkového režimu atd. Jinými slovy, na první pohled poměrně malá změna v polárních oblastech může mít dalekosáhlé dopady.


Pozitivní zpětné vazby v arktické oblasti – tající led zvýší albedo, tím se zvýší množství pohlcené energie od slunce a dojde k oteplení, čímž roztaje více ledu , zdroj: dw.com

Ne vždy je ale působení zpětných vazeb tak jednoduché a jen pozitivní nebo negativní. Někdy se při vychýlení klimatického systému z rovnováhy uplatní obojí. Například zvýšení vodní páry v atmosféře. Na jedné straně působí pozitivní vazba v důsledku skleníkového efektu vodní páry (a to tedy podporuje další oteplování), na straně druhé to ale může lokálně vést k vlhčímu režimu podnebí a podpořit růst vegetace včetně stromů. Ty pak spotřebují více oxidu uhličitého ze vzduchu, čímž se skleníkový efekt naopak zeslabí. Zde je ale vhodné podotknout, že u srážkového režimu hrozí i větší rozkolísanost, a tedy častější sucha i povodně, což samozřejmě může jiné existující lesní porosty naopak ohrozit (viz častější požáry severských lesů).

A další na první pohled ne úplně zřejmý příklad je spojen s táním pevninských ledovců (například v Grónsku či na Islandu). To obecně vede k nárůstu hladiny moří. Led ale současně působí svou tíhou na povrch, který tlačí dolů. Jakmile led roztaje, zatížení povrchu se sníží, a výsledkem pak může být vyvýšení podkladu. Lokálně pak tedy můžeme pozorovat například v dříve ledovci pokrytých zátokách spíš pokles hladiny moří.


Změna výšky hladin oceánů při roztání každých 362 gigatun ledu na Islandu - v oblasti ostrova to povede k poklesu hladiny oceánů, ve vzdálenějších oblastech naopak k růstu, zdroj: edition.cnn.com

Z toho je patrné, že systém zpětných vazeb není rozhodně nic jednoduché, opak je pravdou, jde o velmi komplikovaný systém. Ty známé vazby jsou samozřejmě zahrnuty v klimatických modelech, které slouží k simulaci vývoje budoucího klimatu. Je ale pravděpodobné, že některé zpětné vazby známe jen částečně, a nemusíme ani zatím umět odhadnout jejich celkový dopad na naše klima.


Komplexní pohled na velmi složitý systém zpětných vazeb v atmosféře, zdroj: uoregon.edu