Такъв процес би възникнал, ако хората изпуснат в атмосферата толкова СО2, че бъде превишен прагът, отвъд който затоплянето става самоподдържащо се и неудържимо

"В неотдавнашна публикация в Substack един от гуру-тата на климатологията, д-р Джим Хансен написа за "неконтролируемите климатични процеси" на Земята и реших, че би било полезно да обясня от физическа гледна точка какво всъщност означава това и дали трябва да се тревожим за това.", пише в своя статия друг учен, Андрю Дреслър, в сайта климат блинк.

Неконтролируем парников ефект възниква, когато хората изпуснат в атмосферата толкова въглероден диоксид, че тя превиши прага, отвъд който затоплянето става самоподдържащо се и неудържимо. 

Венера е типичният пример за това как изглежда това.

В някакъв момент в миналото тя вероятно е приличала много на Земята. Но след това планетата се е нагряла и е изпарила океаните. С течение на времето ултравиолетовото лъчение от Слънцето е разделило водните молекули на съставните им атоми водород и кислород, а водородът е избягал в космоса. По този начин планетата е загубила водата си. 

Загубата на океана също е довела до спиране на въглеродния цикъл. Това означава, че за разлика от Земята, където въглеродният диоксид непрекъснато се отстранява от атмосферата чрез разтваряне в океана, на Венера няма нищо, което да отстранява въглеродния диоксид от атмосферата. В резултат на това въглеродният диоксид се е натрупал в атмосферата. 

Днес Венера има атмосфера, която е 90 пъти по-масивна от земната и се състои почти изцяло от въглероден диоксид. Полученият парников ефект води до температури на повърхността около 450 °C (850 °F) — практически температурата на фурната ви при цикъл за самопочистване — и при налягания, сравними с тези на дъното на океана.

В тази адска среда космическите апарати, проектирани специално да издържат на венерианските условия, все пак могат да издържат само един или два часа, преди да бъдат унищожени от суровата среда. 

Така че нека направим крачка назад и обмислим какво е необходимо, за да излезе климатът извън контрол. 

Какво определя колко затопляне получавате?

Ако добавите въглероден диоксид към атмосферата ни, получавате първоначално затопляне поради увеличеното задържане на топлина. Ако това беше всичко, което стои зад климатичните промени, би било доста прост научен проблем. Но много неща се променят в отговор на това затопляне и някои от тези промени могат да доведат до допълнително затопляне. Това се нарича обратна връзка.

Пример за това е обратната връзка между леда и албедото. Когато климатът се затопля, ледът се топи. Тази фигура на НАСА показва, че морският лед е ярко бял, което означава, че отразява по-голямата част от слънчевата светлина, която попада върху него. Откритият океан е тъмно син, което означава, че абсорбира по-голямата част от слънчевата светлина, която попада върху него.

Когато морският лед се топи поради по-високите температури, яркобялата повърхност (ледът) се заменя с тъмна повърхност (океанът). Крайният резултат от тази промяна в отражателната способност на повърхността е, че Земята абсорбира повече слънчева светлина. 

Това води до по-голямо затопляне, което разтопява още повече лед, което от своя страна води до по-голямо абсорбиране на слънчева светлина и по-голямо затопляне, което предизвиква още по-голямо топене на леда и т.н. И така, отново и отново.

Пример за това е обратната връзка между леда и албедото. Когато климатът се затопля, ледът се топи. Тази фигура на НАСА показва, че морският лед е ярко бял, което означава, че отразява по-голямата част от слънчевата светлина, която попада върху него. Откритият океан е тъмно син, което означава, че абсорбира по-голямата част от слънчевата светлина, която попада върху него. 

Когато морският лед се топи поради по-високите температури, ярко бялата повърхност (лед) се заменя с тъмна повърхност (океан). Крайният резултат от тази промяна в отражателната способност на повърхността е, че Земята абсорбира повече слънчева светлина.

Това води до по-голямо затопляне, което разтопява повече лед, което води до по-голямо абсорбиране на слънчева светлина и по-голямо затопляне, което води до по-голямо разтопяване на леда и т.н.

 Вследствие на това енергията, излъчвана от Земята, достига асимптотична горна граница, известна като граница на Симпсън-Накаджима. Ако енергията, постъпваща към Земята, надвиши тази максимална излъчвана енергия, енергийният дисбаланс не може да бъде коригиран чрез повишаване на температурата на повърхността, което води до неконтролируем парников ефект. 

Хората са оценили границата на постъпващата енергия на около 280-290 W/m2. В момента енергията, постъпваща от Слънцето, е около 240 W/m2, което предполага, че би било необходимо радиационно форсиране от поне +40 W/m2, за да се тласне Земята в състояние на неконтролируем климат. Като се има предвид, че удвояването на въглеродния диоксид има радиационно форсиране от +4 W/m2, +40 W/m2 съответства на 10-кратно удвояване на въглеродния диоксид, което е 1000 пъти над прединдустриалните концентрации. 

Изглежда доста малко вероятно да има дори близо достатъчно изкопаеми горива, за да се достигне този праг на неконтролируемост.

Много по-правдоподобен начин за излизане на климата ни от контрол е засилването на слънчевата активност. Слънчевите физици смятат, че Слънцето става по-ярко с около 1% на всеки 100 000 000 години. При това енергията, постъпваща към планетата, може да достигне прага на неконтролируемост след един или два милиарда години. 

Така че трябва ли да се тревожите?

Не за Венериански климат. Истински неконтролируем парников ефект - кипящи океани, адски температури на повърхността - просто не е в картите за никакъв времеви хоризонт, който ни интересува. 

Но "не като Венера" е изключително ниска летва, която да си поставим. Има огромно разстояние между настоящия ни климат и венерианскоя апокалипсис. Както твърди Джим Хансен, това, за което наистина трябва да се тревожим, е затопляне, достатъчно да разруши нещата, които са важни за нас - екосистеми, инфраструктура, продоволствена и водна сигурност, човешки животи. 

Вече виждаме как лоши неща се случват с тях - при затопляне от едва 1,5 °C. Климатичните промени ни засягат точно сега, без да се очертава никакъв неконтролируем парников ефект. Само това би трябвало да е повече от достатъчна мотивация да ограничим бъдещото затопляне колкото се може повече.