4. Sprzężenia zwrotne

Sprzężenie zwrotne ma miejsce, gdy skutek jakiegoś zjawiska wzmaga to zjawisko (dodatnie sprzężenie) lub hamuje (ujemne sprzężenie). Lawina kamienna jest przykładem dodatniego sprzężenia (spadający kamień wprawia w ruch kilka innych, z których każdy wprawia w ruch kilka innych), i zjawiska mające miejsce z udziałem dodatniego sprzężenia zwrotnego są często nazywane “lawinowymi”. Ich wspólną cechą jest to, że sytuacja może w pewnym momencie zacząć się zmieniać BARDZO SZYBKO, w porównaniu do początkowo powolnych i niegroźnie wyglądających zmian. Mały ogień, powoli nagrzewając swoje otoczenie, doprowadzi jego temperaturę do punktu zapłonu, i nagle zamieni się w znacznie większy ogień, który będzie coraz szybciej nagrzewać coraz większe otoczenie. W miarę początkowo powolnego zatapiania „wodoszczelnych” grodzi wzrośnie przechył tonącego statku, który w miarę wzrostu przechyłu będzie nabierać wody coraz szybciej, i przechylać się coraz bardziej, zatapiając kolejne „wodoszczelne” grodzie coraz bardziej raptownie. Państwo pożyczające pieniądze na obsługę swojego długu będzie musiało pożyczać coraz więcej pieniędzy na obsługę coraz szybciej rosnącego długu. I w którymś momencie nastąpi kataklizm: nieduży pożar zamieni się w huragan ognia, powoli przechylający się statek przechyli się gwałtownie i zatonie, finanse państwa upadną pod ciężarem niepohamowanie rosnącego zadłużenia. Jaki to ma związek z globalnym ociepleniem? Taki, że jest wiele możliwych dodatnich sprzężeń zwrotnych, które mogą spowodować, że w miarę ocieplenia będzie coraz szybciej przybywać gazów szklarniowych, gdyż podgrzanie Ziemi otworzy nowe źródła tych gazów. Wymieńmy kilka z nich. Wyższe temperatury mogą spowodować dłuższe okresy suszy (w wielu miejscach świata notowane są od paru dziesiątek lat rekordowo długie susze) co z kolei spowoduje większe pożary lasów i stepów, wprowadzając do atmosfery dodatkowy dwutlenek węgla – co spowoduje wzrost temperatury – a do tego utrata zadrzewienia zmniejszy zdolność terenu do zatrzymania wody, wzmagając tendencje do suszy... Z tającej wiecznej zmarźliny będzie uwalniany metan (dwadzieścia jeden razy silniejszy czynnik szklarniowy niż dwutlenek węgla) powodując wzmożone ocieplenie i wzmożone odtajanie zmarźliny – i wzmożone uwalnianie metanu. Ocieplenie okolic podbiegunowych spowoduje wysuszenie ogromnych połaci mokradeł i torfowisk, także uwalniając metan – oraz dostarczając paliwa dla rozległych, w skali kontynentalnej, pożarów produkujących dwutlenek węgla... Możliwa jest więc sytuacja, ze rosnący na skutek ocieplenia poziom dwutlenku węgla i metanu będzie powodować jeszcze większe ocieplenie – i jeszcze większy przyrost stężenia tych gazów. A uporczywe podgrzewanie Ziemi może zmienić jeszcze inne składniki równania cieplnego, niezależnie od rosnącego stężenia gazów szklarniowych: planeta może zacząć uzyskiwać więcej energii słonecznej z powodu spadku albedo, na skutek topnienia pokrywy lodowej. Ciekła woda słabiej odbija promieniowanie słoneczne niż pływający arktyczny lód, a topnienie lodu tworzącego wyż antarktyczny odsłoni skały, pochłaniające promieniowanie jeszcze lepiej niż woda... Nietrudno się zorientować, że klimat może zacząć się wtedy zmieniać szybciej niż dotychczas, i coraz szybciej, a wzrost temperatury atmosfery, wzmagający uwalnianie gazów szklarniowych, spowodowałby bardzo raptowne i bardzo duże ocieplenie. Wzrost ocieplenia, sprzężony ze wzrostem stężenia gazów szklarniowych, doprowadziłby zapewne, po JAKIMŚ czasie, do nowej równowagi klimatycznej, zapewne chłodniejszej niż klimat Wenus, gdzie ołów się topi – ale ta nowa ziemska równowaga mogłaby daleko wykraczać poza strefę komfortu ludzkiej społeczności, i korzystnych warunków do uprawy roślin jadalnych. Nie wiemy, w jakich rozmiarach sprzężenia zwrotne się objawią, i możemy się o tym przekonać jedynie eksperymentalnie. Czy mamy prawo dokonać tego eksperymentu – w imię chciwości, wygodnictwa, i lenistwa?

Nawet gdyby obawy dotyczące pojawienia się dodatnich sprzężeń zwrotnych i ich wpływu na zmianę klimatu były przesadne, to pozostaje jeszcze niemiła możliwość, że przed katastrofalnymi zmianami klimatu chronią nas mechanizmy kompensacyjne – które mogą zostać przełamane przez długotrwałe podgrzewanie... Należy pamiętać o tym, że temperatura to nie jest to samo, co ciepło. Jeżeli wstawimy termometr do miski zawierającej mieszaninę wody z lodem, i postawimy ją w nagrzanym miejscu, to dopóki lód się nie stopi, temperatura mieszaniny pozostanie niezmienna i będzie wynosić zero stopni Celsjusza. Dzieje się tak dlatego, że topnienie lodu jest procesem energochłonnym – wymaga dostarczenia ciepła, koniecznego do zniszczenia struktury krystalicznej lodu, i dopóki nie zostanie dostarczona ilość ciepła, wystarczająca do tego, żeby lód stopniał, woda nie będzie się nagrzewać (przy wykonywaniu tego doświadczenia konieczne jest staranne mieszanie wody, gdyż inaczej może się ona lokalnie nagrzać). Całkiem możliwe, że to co nas obecnie chroni przed katastrofalną zmianą klimatu, to jest zdolność Ziemi do zaabsorbowania dużych ilości dodatkowego ciepła bez znaczącej zmiany temperatury – stopienie lodu wymaga ogromnej ilości ciepła, takiej samej jaka jest potrzebna do nagrzania powstałej wody do temperatury 80 stopni Celsjusza! Bezwładność cieplna powierzchni Ziemi jest duża, dzięki dużej ilości zamrożonej wody (ciekła woda ma też sporą bezwładność cieplną, większą od wielu ciał stałych, ale fakt że Ziema jest pokryta w dużej części przez ocean, wiele nam nie pomoże. Mieszanie wód oceanicznych w pionie jest bardzo słabe, i zostałoby prawdopodobnie dodatkowo zmniejszone przez podgrzanie wierzchniej warstwy), i przełamanie tej bezwładności może być niełatwe. Ale jeśli zdołamy to zrobić? Strefa lodu arktycznego maleje w widoczny sposób – i maleją możliwości kompensacyjne jakich ta strefa dostarcza planecie. Nie tylko zresztą zasięg lodu się kurczy, ale też staje się on coraz cieńszy – obecnie, po raz pierwszy w historii, statki mogą podróżować przez Arktykę bez asysty lodołamaczy. Są jeszcze inne konsekwencje topienia się lodu arktycznego, potencjalnie bardzo nieprzyjemne – dla ludzkości, nie tylko dla fok i niedźwiedzi polarnych. Istnieje możliwość, że stopienie tego lodu spowoduje osłabienie, lub wręcz zatrzymanie, prądu zatokowego – gigantycznego pasa transmisyjnego, transportującego ciepło tropików w stronę bieguna północnego, i przy okazji ogrzewającego Europę Północną. Prąd zatokowy jest napędzany przez grawitację – ciepłe wody oceaniczne płynąc na północ ulegają zagęszczeniu i ochłodzeniu na skutek parowania, stają się cięższe, i zapadają się w głąb. Nagłe topnienie lodu arktycznego uwolniłoby sporą ilość wody o niewielkim zasoleniu, co mogłoby rozcieńczyć wody prądu zatokowego, i zapobiec ich tonięciu. Paradoksalnie, Arktyka i Europa Północna doświadczyłyby wtedy surowszych zim, natomiast większe stałoby się wtedy gorąco tropików, z wiadomymi skutkami dla siły huraganów. A po przełamaniu bezwładności cieplnej Ziemia mogłaby przestać być zdolna do pochłaniania ciepła bez znaczącego wzrostu temperatury...

Pisząc o tym, co może się stać, odmieniałem słowo „może” na wszelkie sposoby – bo nie potrafimy PRECYZYJNIE przewidzieć skutków corocznego spalania ośmiu miliardów ton przeliczeniowych węgla, jak też nie potrafimy obliczyć wszystkich konsekwencji pochłonięcia przez Ziemię dodatkowego ciepła, od czasów rewolucji przemysłowej – co jest już faktem dokonanym. Myślę, że powinno to nas skłonić przynajmniej do minimalnego wysiłku, żeby zmitygować skutki naszej działalności gospodarczej, a nie do tego, żeby grać w planetarną rosyjską ruletkę. Jest jasne, że działalność ludzka zwiększa ilość gazów szklarniowych w atmosferze. Zwlekanie z przeciwdziałaniem temu, do momentu uzyskania wyższego stopnia pewności niż obecny, że tak jest, ma tyle sensu, ile miałoby czekanie ze szczepieniem przeciwko wściekliźnie po byciu pokąsanym przez zdziczałego psa, do momentu wystąpienia oznak choroby. Szczepienie zda się wtedy na tyle, na ile umarłemu kadzidło – i dlatego, z uwagi na ryzyko, należy się zaszczepić nie czekając na ustalenie konieczności tego zabiegu. Na czym w ogóle miałby polegać dowód, że globalne ocieplenie ma miejsce? Na zgodności z uproszczonymi modelami komputerowymi, tworzonymi metodą prób i błędów, opartych o naszą wyrywkową znajomość przyrody? Nota bene, komputerowe modele klimatu, bardzo udoskonalone w ostatnich latach dzięki obecnym gigantycznym możliwościom obliczeniowym, pokazują jasno, że ocieplenie powierzchni wód ma związek z rosnącą siłą i częstością huraganów. Zwlekanie z przeciwdziałaniem globalnemu ociepleniu jest beztroską i lekkomyślnością bez precedensu, jest ryzykowaniem przyszłości planety w imię wygody, chciwości i lenistwa. Można się zdać na to, co los przyniesie, mając nadzieję, że cudownym zbiegiem okoliczności wyjdziemy cało z opałów nie kiwnąwszy palcem w bucie – na przykład na skutek podwyższonej temperatury więcej pary wodnej trafi do atmosfery, para się szybko skropli (zanim pochłonie, jako gaz szklarniowy, dodatkową porcję ciepła) i utworzy obłoki odbijające światło z powrotem w Kosmos, obfitość obłoków zaowocuje ulewnymi deszczami, deszcze przyniosą wzmożony wzrost szaty roślinnej, a rośliny pochłoną dwutlenek węgla i temperatura się obniży. Sprzężenia zwrotne mogą w końcu zadziałać na naszą korzyść, i zamiast się wysilać, możemy zagrać na kosmicznej loterii. A jak się nie uda, to trudno. Kłopot w tym, że po pierwsze, nie mamy pojęcia na ile prawdopodobny jest taki scenariusz lub inne jemu podobne, które miałyby nas wyratować, a po drugie – gdyby sprzyjające nam mechanizmy miały zaistnieć, to powinny się już teraz pokazać – czego, jak dotąd, nie robią... Natomiast WIEMY, że wzrost stężenia dwutlenku węgla przyniesie wzrost temperatury, choć nie wiemy na pewno, czy ten wzrost będzie katastrofalny i nieodwracalny. Czy warto ryzykować? Czy nie lepiej kupić, za odrobinę wysiłku i sporo inwestycji (które się szybko zwrócą!) polisę ubezpieczeniową od zmiany klimatu?