Kto otáča klimatickým termostatom ? - 5. časť: spätné väzby

Autor: Tibor Paulen | 23.2.2019 o 18:05 | Karma článku: 1,46 | Prečítané:  795x

Chcete si vlastnými ušami vyskúšať, ako funguje kladná spätná väzba ? Skúste tento jednoduchý experiment.

Je potrebné zobrať dva mobilné telefóny. Zavolať z jedného na druhý a po nadviazaní spojenia ich dať oba do hlasného režimu. Potom ich priblížiť displejmi k sebe, na vzdialenosť tak 10 cm. A nakoniec niečo povedať alebo zapískať. Z reproduktorov mobilov sa ozve nepríjemný, výrazný zvuk, ktorý sa podarí prerušiť len oddialením oboch telefónov.

To čo sa Vám podarilo vytvoriť, je akustická kladná spätná väzba. Tento jav funguje na princípe neustáleho cyklického zosilňovania zvuku. Najprv jeden z telefónov svojim mikrofónom zachytí aj úplne nepatrný zvuk a pošle ho cez mobilnú sieť druhému telefónu. Ten prijatý zvuk prehrá na svojom reproduktore. Takto zosilnený zvuk opäť zachytí prvý telefón svojim mikrofónom a celý cyklus sa zopakuje. Raz, päť krát, stokrát... Výsledný zvuk je veľmi silný a na ten pôvodný sa už ani zďaleka nepodobá.

Dá sa všeobecne povedať , že sústava obsahujúca kladnú spätnú väzbu funguje tak, že dochádza k zosilneniu signálu privedeného na vstup takejto sústavy.

Opakom je záporná spätná väzba, pri ktorej pôsobení dochádza k útlmu vstupného signálu. Záporná spätná väzba je v našom okolí oveľa častejšia ako tá kladná a využívajú ju všetky systémy, ktoré majú za úlohu niečo riadiť alebo regulovať.

Napríklad aj my v úlohe šoférov sme súčasťou regulačného obvodu so zápornou spätnou väzbou. Ak brzdíme pred križovatkou, dochádza k postupnému znižovaniu vstupnej veličiny, teda rýchlosti auta. Naše oči vyhodnocujú, akou rýchlosťou sa auto pohybuje, a naše nohy stláčajú pedál úmerne nameranej rýchlosti. Tento cyklus sa dookola opakuje. Výsledkom je, že naše auto nakoniec pred križovatkou zastane presne na tom mieste, kde sme si zaumienili.

Kladná spätná väzba je zdrojom nestability a naopak tá záporná prispieva k stabilite systému, v ktorom pôsobí. Čo to má ale spoločné s klimatológiou a s ovládaním priemernej teploty na našej planéte ?

Mechanizmy spätnej väzby majú v prírode oveľa väčší vplyv, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. V niektorých situáciách môžu práve kladné spätné väzby byť tým rozhodujúcim vplyvom, ktorý spôsobí skokovú zmenu z jedného rovnovážneho klimatického stavu do iného. Naopak záporná spätná väzba pôsobí ako prirodzená brzda, vďaka ktorej zmeny klímy nie sú až také dramatické.

Jedna z najsilnejších kladných klimatických spätných väzieb je vyvolaná odparovaním vody. Rastúca teplota má za následok nárast koncentrácie vodných pár v atmosfére. Vodné pary sú silným skleníkovým plynom. S rastom ich koncentrácie narastá teplota, s nárastom teploty rastie ich koncentrácia. A tak stále dokola. Tak ako bol zvuk, ktorý vydávali telefóny, stále silnejší, tak môže nekontrolovane narastať aj teplota.

Našťastie odparovanie vody vytvára aj negatívnu spätnú väzbu. Vodná para v atmosfére kondenzuje a vytvára mraky. Mraky odrážajú slnečné lúče späť do vesmíru a teda znižujú množstvo slnečnej energie, ktorá na Zem dopadá. Tým sa znižuje priemerná teplota, čo má za následok menšie odparovanie vody. Nárast teploty teda nie je taký drastický, ako keby pôsobila iba kladná spätná väzba.

Ďalším príkladom kladnej spätnej väzby je topenie permafrostu. Permafrost je večne zamrznutá pôda polárnych oblastí. Táto pôda je bohatá na metán. Rastúca teplota má za následok, že permafrost sa topí a uvoľňuje metán. Metán je veľmi silným skleníkovým plynom a rast jeho koncentrácie v atmosfére zvyšuje teplotu. So zvýšenou teplotou sa ešte intenzívnejšie topí permafrost. A tak stále dokola.

V polárnych oblastiach Arktídy sa prejavuje ďalšia kladná spätná väzba a tou je rozpúšťanie morského ľadu. Ľad má výbornú schopnosť odrážať tepelné žiarenie prichádzajúce zo Slnka. S narastajúcou teplotou sa však ľad v lete topí a pribúdajú oblasti, kde je otvorené more. Otvorené more na rozdiel od ľadu teplo zo Slnka pohlcuje. Oblasť sa tým ešte viac zohrieva a plocha morského ľadu sa viac a viac zmenšuje. A tak stále dokola. Pravdepodobne aj vďaka tomuto javu sa oblasť Arktídy zohrieva v porovnaní s inými oblasťami našej planéty oveľa rýchlejšie.

Ľad však môže pôsobiť aj v úplnom teplotnom protismere. Existuje veľa dôkazov o tom, že ochladenie vyvolané nejakým iným faktorom mohlo v minulosti spôsobiť, že množstvo ľadu narástlo. Tým pádom bolo aj množstvo odrazeného tepla väčšie, čo spôsobilo ďalšie ochladzovanie. A ďalší nárast ľadovej plochy. A ďalšie ochladenie. A tak stále dokola.

V poslednom článku o vplyve oceánov na teplotné pomery na našej planéte som písal o schopnosti oceánov uchovávať v sebe oxid uhličitý. Je zrejmé, že oceány pôsobia ako stabilizujúci prvok, pretože s pribúdajúcim oxidom uhličitým v atmosfére ho v stále väčšom množstve pohlcujú. Jedného dňa sa ale môže stať, že z dôvodu rastúcej teploty, sa schopnosť oceánov ukladať oxid uhličitý oslabí natoľko, že začne prevládať odovzdávanie tohto skleníkového plynu späť do atmosféry. A stabilita sa preklopí do nestability.

Klimatický systém je veľmi krehký a aj zdanlivo banálne vplyvy ho môžu dramaticky zmeniť. Koniec koncov aj terajšie veľmi drsné podmienky na Venuši sa zdajú byť výsledkom silného a dlhodobo pôsobiaceho efektu kladnej spätnej väzby.

Spätné väzby budú ďalším faktorom, ktoré si pri hodnotení ako v škole zaslúžia dostať vysokú známku. Z môjho pohľadu je to jasná jednotka.

Zdroje:

Climate change feedback - Wikipedia

Feedbacks & Tipping Points - Climatica

Poveternostné a klimatické podmienky na planétach Slnečnej sústavy - Aktuality SHMÚ

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

Cez čiaru: Rodičia sa nevedia dostať k dieťaťu, napriek rozsudku

Pozrite si najnovšiu časť investigatívnej relácie Cez čiaru.

Na protest pred Haščákov dom prišli desiatky ľudí

Protest je reakciou na údajnú nahrávku z kauzy Gorila.


Už ste čítali?