기후변화 피드백

Climate change feedback
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지구 온난화의 일부 영향을 증폭(긍정적 피드백)하거나 감소(부정적 피드백)할 수 있는 예 관찰[1][2] 및 모델링 연구는 지구의 현재 지구 [3]온난화에 순 긍정적인 피드백이 있음을 나타냅니다.

기후 변화 피드백은 지구 온난화의 영향으로 처음에 온난화를 일으키는 힘의 영향을 증폭시키거나 감소시키는 것입니다.긍정적인 피드백은 지구 온난화를 강화시키고 부정적인 피드백은 지구 온난화를 [4]: 2233 약화시킵니다.피드백은 기후 변화를 이해하는 데 중요한 역할을 하는데, 이는 기후가 온난화 힘에 민감한지를 결정하는 데 중요한 역할을 하기 때문입니다.기후 변화의 정도와 속도는 기후 변화에 따라 결정됩니다.긍정적인 피드백이 크면 기후 [5][6][7][8][9]변화의 속도와 크기에 따라 티핑 포인트(기후 시스템의 급격한 변화 또는 되돌릴 수 없는 변화)가 발생할 수 있습니다.

지구 온난화에서 긍정적인 피드백의 주요 원인은 대기 중 수증기의 양을 증가시키는 온난화의 경향이며, 이는 다시 더 많은 [10]온난화로 이어집니다.긍정적인 기후 피드백에는 영구 동토층 늪과 수화물에서 나오는 북극 메탄 방출, 대기 메탄의 급격한 증가, 분해, 이탄 분해, 열대우림 건조, 산불, 사막화 등이 포함된 탄소 순환 긍정적인 피드백이 포함됩니다.다른 긍정적인 기후 피드백으로는 구름 피드백, 얼음-알베도 피드백, 가스 방출 등이 있습니다.

부정적인 기후 피드백과 관련하여 다음과 같이 나열할 수 있습니다. 탄소 사이클 부정적인 피드백(해양의 역할, 화학적 풍화, 광합성을 통한 1차 생산)과 흑체 복사.주된 부정적 피드백 또는 "냉각 반응"은 슈테판-볼츠만 법칙에서 비롯되는데, 지구에서 우주로 방출되는 열의 양은 지구 표면 및 대기 온도의 4분의 1제곱에 따라 변화합니다.그러나 일반적으로 [clarification needed]피드백으로 간주되지 않습니다.

관찰 및 모델링 연구는 전 세계적으로 긍정적 피드백이 부정적 피드백보다 크다는 것을 나타내며,[3] 이는 온난화에 대한 순 긍정적 피드백을 나타냅니다.

정의 및 용어

참고 항목:기후 시스템, 긍정적 피드백 및 부정적 피드백

기후 과학에서, 초기 온난화를 증폭시키는 피드백은 긍정적인 [1]피드백이라고 불립니다.반면, 초기 온난화를 줄이는 피드백은 부정적 [1]피드백이라고 불립니다.피드백의 이름을 긍정적 또는 부정적으로 짓는 것은 피드백이 좋거나 [11]나쁘다는 것을 의미하지 않습니다.

2021년 IPCC 용어집은 초기 섭동이 향상되는 피드백으로 양의 피드백을 정의하고, 음의 피드백은 초기 섭동이 [4]: 2222 유발하는 변화에 의해 약화되는 피드백으로 정의합니다.초기 섭동은 외부적으로 강제되거나 기후 시스템의 내부 [4]: 2222 변동성을 통해 발생할 수 있다고 용어집은 설명합니다.

여기서, 외력이란, 기후 시스템을 온난화 또는 [12]냉각하는 방향으로 밀어낼 수 있는 "기후 [4]: 2229 시스템의 변화를 일으키는 외력제"를 말합니다.외부의 힘은 인간에 의한 것일 수도 있고(예: 온실 가스 배출 또는 토지 사용 변화), 자연적인 것일 수도 있습니다(예: 화산 폭발).[4]: 2229

긍정적 피드백

참고 항목:토양 탄소 피드백

수증기 피드백

주요 기사:수증기 피드백

대기가 따뜻해지면 포화 증기압이 높아져 대기 중 수증기의 양이 증가하는 경향이 있습니다.수증기는 온실가스이기 때문에 수증기 함량의 증가는 대기를 더욱 따뜻하게 만듭니다. 이러한 온난화는 대기가 더 많은 수증기를 보유하게 하고(긍정적인 피드백), 다른 과정이 피드백 루프를 멈출 때까지 계속 유지하게 합니다.결과적으로 CO 단독으로 인한2 온실 효과보다 훨씬 더 큰 온실 효과가 발생합니다.이 피드백 과정이 공기의 절대 수분 함량을 증가시키지만, 공기가 더 [13]따뜻하기 때문에 상대 습도는 거의 일정하게 유지되거나 심지어 약간 감소합니다.기후 모델에는 이러한 피드백이 통합되어 있습니다.수증기 피드백은 매우 긍정적이며, 대부분의 증거는 1.5~2.0 W/m2/K의 크기를 지지하며, 그렇지 않으면 발생할 [14]수 있는 온난화를 대략 두 배로 늘릴 수 있습니다.수증기 피드백은 더 빠른 피드백 [15]메커니즘으로 간주됩니다.

클라우드 피드백

주요 기사:클라우드 피드백

온난화는 구름의 분포와 종류를 바꿀 것으로 예상됩니다.아래에서 보면 구름은 적외선을 지표면으로 방출하여 온난화 효과를 발휘합니다. 위에서 보면 구름은 햇빛을 반사하여 적외선을 우주로 방출하여 냉각 효과를 발휘합니다.순효과가 온난화인지 냉각인지는 구름의 종류와 고도 등 세부사항에 따라 달라집니다.낮은 구름은 표면에 더 많은 열을 가두는 경향이 있고 따라서 긍정적인 피드백을 가지고 있는 반면 높은 구름은 보통 위쪽에서 더 많은 햇빛을 반사하므로 부정적인 피드백을 가지고 있습니다.이러한 세부 사항은 위성 데이터가 등장하기 전에 제대로 관찰되지 않았으며 기후 [13]모델에 표현하기가 어렵습니다.글로벌 기후 모델은 거의 0에서 중간 정도로 강력한 순 클라우드 피드백을 보여주었지만, 최신 세대의 글로벌 기후 모델에서는 효과적인 기후 민감도가 크게 증가했습니다.모델에서 클라우드의 물리적 표현의 차이가 이전 세대 [16][17][18]모델에 비해 향상된 기후 민감도를 주도합니다.

2019년 시뮬레이션은 온실가스가 현재 대기 이산화탄소 수준의 3배에 도달하면 성층 구름이 갑자기 흩어지면서 추가적인 지구 [19][8]온난화에 기여할 수 있다고 예측했습니다.

얼음-알베도 피드백

주요 기사:북극 해빙 감소와 얼음-알베도 피드백
해빙의 단면을 보여주는 항공 사진.밝은 파란색 지역은 녹은 연못이고 가장 어두운 지역은 맑은 물입니다; 둘 다 흰 해빙보다 낮은 알베도를 가지고 있습니다.녹는 얼음은 얼음-알베도 피드백에 기여합니다.

얼음이 녹으면 땅이나 열린 물이 그 자리를 대신합니다.육지와 오픈워터 모두 평균적으로 얼음보다 반사율이 낮아서 태양 복사를 더 많이 흡수합니다.이것은 더 많은 온난화를 야기하고, 이것은 다시 더 많은 용해를 야기하고, 이 순환은 [20]계속됩니다.지구가 냉각되는 동안에는 얼음이 추가로 반사율을 높여 태양 복사 흡수를 줄여 [21]주기를 통해 냉각이 더 많이 됩니다.이는 보다 빠른 피드백 [15]메커니즘으로 간주됩니다.

1870년에서 2009년 사이 북반구의 해빙 범위는 백만 평방 킬로미터입니다.파란색 음영은 위성 이전 시대를 나타냅니다. 그러면 데이터의 신뢰성이 떨어집니다.특히 1940년 가을까지 거의 일정한 수준의 범위는 변동이 실제적으로 부족한 것이 아니라 데이터 부족을 반영합니다.

알베도 변화는 또한 IPCC가 극증폭이라고 알려진 과정에서 북반구의 극 온도가 세계의 나머지 지역의 극 온도보다 두 배까지 상승할 것이라고 예측하는 주요한 이유이기도 합니다.2007년 9월, 북극 해빙 면적은 1979년에서 [22][23]2000년 사이에 평균 여름 최소 면적의 약 절반에 달했습니다.또한 2007년 9월 북극 해빙은 북서항로가 기록된 [24]역사상 처음으로 항해할 수 있을 정도로 충분히 후퇴했습니다.그러나 2007년과 2008년의 기록적인 손실은 [25]일시적일 수 있습니다.미국 국립 눈 및 얼음 데이터 센터의 마크 세레즈 씨는 2030년을 여름철 북극 만년설이 얼음이 [26]없을 수도 있는 "합리적인 추정"으로 보고 있습니다.지구 온난화의 극증폭은 [27]남반구에서 일어날 것으로 예측되지 않습니다.남극 해빙은 [28]1979년 관측이 시작된 이래로 기록상 최대치에 이르렀지만, 남쪽의 얼음 증가는 북쪽의 손실로 인해 초과됩니다.전 세계 해빙과 북반구, 남반구를 합친 추세는 분명히 [29]감소하고 있습니다.

얼음 손실은 내부 피드백 과정을 가질 수 있는데, 육지 위의 얼음이 녹으면 빙붕의 불안정과 빙하 혀와 같은 해안 얼음 덩어리의 범람을 유발할 수 있기 때문입니다.또한, 등정 반발로 인한 지진으로 인해 빙붕, 빙하, 만년설이 불안정해져 잠재적인 피드백 주기가 존재합니다.

일부 아북극 숲의 얼음 알베도 또한 달라지고 있는데, 이는 낙엽송(겨울에 바늘이 떨어져 봄과 가을에 햇빛이 눈에 반사될 수 있게 해주는 것) 스탠드가 (1년 [30]내내 어두운 바늘을 유지하는) 가문비나무로 대체되고 있기 때문입니다.

탄소 사이클 긍정적 피드백

참고 항목: 탄소 사이클

지구 온난화로 인해 지구 생태계에서 탄소가 손실되어 대기2 중 이산화탄소 수치가 증가할 수 있다는 예측과 일부 증거가 있습니다.여러 기후 모델은 21세기를 통한 지구 온난화가 그러한 [31]온난화에 대한 지상 탄소 순환의 반응에 의해 가속화될 수 있다고 말합니다.C4MIP 연구의 11개 모델 모두 기후 변화가 설명될 경우 인위적인2 CO의 더 많은 부분이 공기 중에 남아 있을 것이라는 것을 발견했습니다.21세기 말까지, 이 추가적인2 CO는 두 극단적인 모델의 경우 20 ppm에서 200 ppm 사이에서 변화했으며, 대부분의 모델은 50 ppm에서 100 ppm 사이에 있었습니다.CO 수준이 높아지면2 0.1°C에서 1.5°C 사이의 추가적인 기후 온난화가 발생합니다.그러나 이러한 민감도의 크기에 대해서는 여전히 불확실성이 컸습니다.8개 모델은 대부분의 변화를 육지에, 3개 모델은 [32]바다에 원인을 돌렸습니다.이러한 경우에 가장 강력한 피드백은 북반구의 높은 위도 지역의 삼림을 통해 토양으로부터 탄소의 호흡이 증가하기 때문입니다.특히 한 모델(HadCM3)은 열대 남미 [33]지역의 강수량이 현저히 감소함에 따라 아마존 열대 우림의 많은 부분이 손실됨에 따라 2차 탄소 순환 피드백을 나타냅니다.모델들은 지상 탄소 사이클 피드백의 강도에 대해 의견이 일치하지 않지만, 그러한 피드백은 지구 온난화를 가속화할 것이라고 각각 주장합니다.

2005년 9월 Nature by Bellamy et al. 의 논문에 따르면, 영국의 토양은 지난 25년간[34] 매년 4백만 톤의 탄소가 손실되고 있음을 보여주고 있습니다. Bellamy et al. 의 논문에 따르면, 이러한 결과는 토지이용의 변화로 설명될 가능성이 낮다고 합니다.이와 같은 결과는 조밀한 샘플링 네트워크에 의존하기 때문에 전 세계적인 규모에서는 사용할 수 없습니다.영국 전체를 추정해보면 연간 1,300만 톤의 손실이 발생할 것으로 추정됩니다.이는 영국이 교토조약에 따라 달성한 연간 이산화탄소 배출량 감축량(연간 [35]1,270만 톤의 탄소)과 맞먹는 수준입니다.

또한 (크리스 프리먼에 의해) 토탄 늪에서 물 코스로 용해된 유기 탄소(DOC)가 방출되는 것이 지구 온난화에 대한 긍정적인 피드백을 구성한다고 제안되었습니다.현재 토탄지에 저장되어 있는 탄소(390~455기가톤, 전체 육상 탄소 저장고의 3분의 1)는 이미 [36]대기 중에 있는 탄소의 절반이 넘습니다.워터 코스의 DOC 수준은 눈에 띄게 증가하고 있습니다. 프리먼의 가설은 온도 상승이 아니라 대기 중 CO2 수준 상승이 1차 [37][38]생산성의 자극을 통해 책임이 있다는 것입니다.

기후변화로 인해 나무의 폐사가 증가하고 있으며, 이는 긍정적인 피드백 [39]효과입니다.

자연 생태계의 메탄 기후 피드백.

습지와 담수 생태계는 전 세계 메탄 기후 [40]피드백의 가장 큰 잠재적인 원인이 될 것으로 예측됩니다.장기적인 온난화는 담수 생태계 내의 메탄 관련 미생물 군집의 균형을 변화시켜 더 많은 메탄을 생성하고 [41]비례적으로 이산화탄소로 산화되지 않습니다.

북극 메탄 방출

사진은 그린란드 근처의 캐나다 허드슨 만에 있는 영구 동토 해빙 연못으로 보이는 것입니다.(2008) 지구 온난화는 영구 동토층과 이탄지 해빙을 증가시킬 것이며, 이는 고원 [42]표면의 붕괴를 초래할 수 있습니다.
주요 기사:북극 메탄 방출

온난화는 또한 [43]북극에서의 탄소(잠재적으로 메탄) 방출의 유발 변수이기도 합니다.시베리아의 꽁꽁 언 이탄 늪과 같은 영구 동토층과 해저의 메탄 포합물로부터 방출되는 메탄은 [44][45][46][9]긍정적인 피드백을 생성합니다.2019년 4월, Turetsky 등은 영구 동토층이 [47][46]예상보다 빨리 녹고 있다고 보고했습니다.최근 영구 동토층의 기후 피드백에 대한 이해는 향상되었지만, 해저 영구 동토층의 잠재적인 배출은 여전히 알려지지 않았으며, 다른 많은 토양 탄소 피드백과[48] 마찬가지로 여전히 대부분의 기후 [49]모델에서 빠져 있습니다.

영구 동토층 늪 해빙
참고 항목:영구동토 해빙, 영구동토 탄소주기, 북극 메탄 방출

서시베리아는 세계에서 가장 큰 이탄 늪으로, 만년설 이탄 늪지대의 백만 제곱 킬로미터 지역으로, 11,000년 전 마지막 빙하기 말에 형성되었습니다.영구 동토층이 녹으면서 수십 년에 걸쳐 대량의 메탄이 방출될 가능성이 높습니다.매우 효과적인 온실가스인 메탄은 향후 수십 년간 7,000만 톤이나 배출되어 [50]추가적인 온실가스 배출원을 창출할 수 있습니다.시베리아 [51]동부에서도 비슷한 융해 현상이 관측되고 있습니다.로렌스 외(2008)은 북극의 해빙이 빠르게 녹으면서 북극 영구 동토층을 빠르게 녹이는 피드백 루프가 시작되어 더 [52][53]많은 온난화를 촉발할 수 있다고 제안했습니다.2010년 5월 31일.NASA는 전 세계적으로 "온실가스가 영구 동토층을 벗어나 대기권으로 유입되고 있다"고 발표했습니다. 예를 들어, 메탄은 매년 500억 톤에 이를 정도로 세계적인 해빙 추세 때문입니다.메탄은 이산화탄소의 25배의 효율로 대기를 데우기 때문에 특히 문제가 됩니다." (연간 [54]이산화탄소 122,500억 톤에 해당하는 양)

2019년 "북극 보고서 카드"라는 보고서는 북극 영구 동토층에서 발생하는 현재 온실가스 배출량을 러시아나 일본의 배출량과 거의 같거나 화석연료에서 [55]발생하는 전 세계 배출량의 10% 미만으로 추정했습니다.

제6차 IPCC 평가 보고서는 "영구 동토층 생태계 모델의 예측은 향후 영구 동토층 해빙이 추가적인 온난화로 이어질 것임을 시사합니다. 중요하기는 충분하지만 영구 동토층 해빙이 지구 [56]온난화의 극적이고 자기 강화적인 가속화로 이어지는 '도주 온난화' 상황으로 이어지기에는 충분하지 않습니다."라고 말합니다.

수화물
주요 기사 : 포접설

메탄 하이드레이트라고도 불리는 메탄 클래드레이트는 결정 구조 안에 많은 양의 메탄을 함유하고 있는 물 얼음의 한 형태입니다.메탄 포합산의 매우 큰 침전물이 지구의 바다와 해저의 침전물 아래에서 발견되었습니다.폭주하는 지구 온난화 사건으로 메탄 포합물 퇴적물에서 갑자기 많은 양의 천연 가스가 방출되는 것은 과거와 미래의 기후 변화의 원인으로 가설이 세워졌습니다.이렇게 갇힌 메탄의 방출은 온도 상승의 잠재적인 주요 결과입니다; 메탄은 이산화탄소보다 온실가스로서 훨씬 더 강력하기 때문에, 이것은 지구 온도를 그 자체로 5° 더 증가시킬 수 있다고 생각됩니다.이 이론은 또한 이것이 대기의 이용 가능한 산소 함량에 큰 영향을 미칠 것이라고 예측합니다.이 이론은 페름기-트라이아스기 멸종 사건과 팔레오세-에오세 열 최대 기후 변화 사건으로 알려진 지구상의 가장 심각한 대멸종 사건을 설명하기 위해 제안되었습니다.2008년, 미국 지구물리학 연합의 한 연구원은 시베리아 북극에서 보통치의 100배에 달하는 메탄의 양을 발견했는데, 이는 레나 강 어귀와 라프테브 해와 동시베리아 [57][58][59]해 사이의 지역에 있는 영구 동토층의 얼어붙은 '뚜껑'에 있는 구멍들이 메탄 포합물을 방출함으로써 방출된 것으로 보입니다.

2020년 남극 해저에서 메탄이 처음 유출된 사실이 발견됐습니다.과학자들은 무엇이 그것을 일으켰는지 확신하지 못합니다.발견된 지역은 아직 크게 따뜻하지 않은 상태였습니다.그것은 화산 쪽에 있지만, 그곳에서 온 것은 아닌 것 같습니다.메탄을 먹는 미생물들은 메탄을 생각했던 것보다 훨씬 적게 소비하고, 연구원들은 이것이 기후 모델에 포함되어야 한다고 생각합니다.그들은 또한 남극대륙에서 [60]이 문제에 대해 발견할 것이 훨씬 더 많다고 주장합니다.모든 해양 메탄의 4분의 1은 남극지역에서[61] 발견됩니다.

대기 중 메탄의 급격한 증가

기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)과 미국 기후변화 과학 프로그램(CCSP)의 문헌 평가는 미래에 예상되는 기후 변화가 대기 메탄의 급격한 증가로 이어질 가능성을 고려했습니다.2001년에 출판된 IPCC 3차 평가 보고서는 대기 화학 물질 싱크의 감소 또는 매장된 메탄 저장고의 방출로 인한 메탄의 급격한 증가 가능성을 조사했습니다.두 경우 모두 이러한 출시가 "예외적으로 [62]가능성이 낮다"(전문가 [63]판단 기준 1% 미만)고 판단했습니다.2008년에 발표된 CCSP 평가는 대기 중에 메탄이 갑자기 방출되는 것이 "매우 [64]가능성이 없다"(전문가의 [65]판단에 따라 10% 미만의 확률)고 결론 내렸습니다.그러나 CCSP 평가는 기후 변화가 수화물 공급원과 [64]습지 모두에서 지속적으로 배출되는 속도를 가속화할 가능성이 매우 높다고 지적했습니다.

2019년 6월 10일 루이스 M.파쿠하슨과 그녀의 팀은 캐나다 영구 동토층에 대한 12년간의 연구 결과 "우리 현장에서 관찰된 최대 해빙 깊이는 이미 2090년까지 발생할 것으로 예상되는 것을 초과하고 있습니다.1990년에서 2016년 사이에 지상 영구 동토층에서 최대 4°C의 증가가 관찰되었으며, 북극의 연간 대기 온도가 [66]저위도의 두 배의 속도로 증가함에 따라 이러한 추세는 계속될 것으로 예상됩니다."새로운 열전대의 개발 정도를 결정하는 것은 어렵지만, 그 문제가 널리 퍼져 있다는 것은 의심할 여지가 없습니다.파쿠하슨과 그녀의 연구팀은 영구 동토층의 약 231,000 평방 마일, 즉 1년 내내 영구 동토층 지역의 약 5.5%가 급속한 표면 [67]해빙에 취약한 것으로 추정하고 있습니다.

분해

주요 기사:분해

영구 동토층에 저장된 유기물은 영구 동토층 [68]용융에 반응하여 분해되면서 열을 발생시킵니다.영구 동토층 지역에 저장된 탄소의 양은 지구 [69]대기에 있는 탄소의 약 두 배에 달하는 것으로 추정됩니다.많은 기후 모델이 예측하는 것처럼, 열대지방이 습해짐에 따라, 토양은 더 큰 호흡과 분해를 경험할 가능성이 있고, 열대지방 [70]토양의 탄소 저장 능력을 제한합니다.

토탄 분해

토탄 늪에서 자연적으로 발생하는 토탄은 전 세계적으로 [71]중요한 탄소 저장소입니다.토탄이 건조되면 분해되며,[72] 추가로 연소될 수 있습니다.지구 온난화로 인한 물 테이블 조정은 이탄 [73]늪에서 탄소가 상당히 유출될 수 있습니다.이것은 높은 지구 온난화 잠재력 때문에 피드백 효과를 악화시킬 수 있는 메탄으로 방출될 수 있습니다.

우림건조

열대 우림, 특히 열대 우림은 특히 지구 온난화에 취약합니다.여러 가지 효과가 발생할 수 있지만 특히 두 가지 효과가 우려됩니다.첫째, 건조한 식생은 열대우림 [74][75]생태계를 완전히 붕괴시킬 수 있습니다.예를 들어, 아마존 열대우림은 caatinga 생태계로 대체되는 경향이 있습니다.게다가, 완전히 무너지지 않는 열대 우림 생태계조차도 [76][77]식물의 변화로 인해 건조의 결과로 저장된 탄소의 상당 부분을 잃을 수 있습니다.

산불

참고 항목:기후변화와 생태계 ③ 산림

IPCC 4차 평가 보고서는 지중해 유럽과 같은 많은 중위도 지역에서 강우량이 감소하고 가뭄의 위험이 증가하여 산불이 더 큰 규모로, 그리고 더 정기적으로 발생할 것으로 예측하고 있습니다.이렇게 하면 탄소 사이클이 자연적으로 재흡수할 수 있는 것보다 더 많은 저장된 탄소가 대기로 방출될 뿐만 아니라 지구의 전체 숲 면적을 줄여 긍정적인 피드백 루프를 형성합니다.이러한 피드백 루프의 일부는 북위도가 산림을 유지하기에 더 적합한 기후가 됨에 따라 대체림의 더 빠른 성장과 산림의 북쪽으로의 이동입니다.숲과 같은 재생 가능한 연료를 태우는 것이 지구 [78][79][80]온난화에 기여하는 것으로 간주되어야 하는지에 대한 의문이 있습니다.쿡앤비지는 아마존 열대우림에서 산불이 발생했을 가능성이 높다는 사실도 밝혀냈고, 결국 동부 아마존 [citation needed]지역의 카팅가 식생으로 전환하는 결과를 낳았습니다.

사막화

사막화는 일부 [81]환경에서 지구 온난화의 결과입니다.사막의 토양은 부식질이 거의 없고, 식물을 거의 자라지 못합니다.결과적으로, 사막 생태계로의 전환은 일반적으로 탄소의 유출과 관련이 있습니다.

모델링 결과

IPCC의 제4차 평가 보고서(AR4)에 포함된 지구 온난화 예측에는 탄소 사이클 [82]피드백이 포함됩니다.그러나 AR4의 저자들은 탄소 순환 피드백에 대한 과학적 이해가 [83]부족하다고 지적했습니다.AR4의 예측은 다양한 온실가스 배출 시나리오를 기반으로 하였으며, 20세기 후반에서 21세기 후반 사이에 1.1~[82]6.4°C의 온난화를 시사했습니다.이는 IPCC 저자들의 전문가 판단에 따른 "가능성" 범위(확률 66% 이상)입니다.저자들은 "가능성"[82] 범위의 하단이 부분적으로 탄소 사이클 피드백으로 인해 "가능성" 범위의 상단보다 더 잘 제약된 것으로 보인다고 언급했습니다.미국 기상학회는 기후변화 [84]예측에서 탄소 순환 피드백의 효과를 모델링하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 언급했습니다.

2010년 연구에 따르면 지구 메탄 배출량이 현재 [85]배출량보다 2.5~5.2배 증가할 경우, 복사 강제력에 대한 간접적인 기여는 메탄에 직접적으로 기인할 수 있는 강제력의 약 250%와 400%가 될 것이라고 합니다.메탄 온난화의 이러한 증폭은 예상되는 대기 화학적 변화 때문입니다.

연구원들은 영구 동토층에서 방출되는 탄소가 지구 [86]온난화에 어떻게 기여할 수 있는지도 분석했습니다.2011년의 연구는 중간 온실가스 배출 시나리오(SRES A1B)를 기반으로 영구 동토층의 변화를 예측했습니다.연구에 따르면, 2200년까지 영구 동토층 피드백은 대기에 누적적으로 190 (+/- 64) 기가톤의 탄소를 기여할 수 있다고 합니다.

가스 방출

주요 기사 : 온실가스

생물학적 기원의 가스 방출은 지구 온난화의 영향을 받을 수 있지만, 그러한 영향에 대한 연구는 초기 단계에 있습니다.이탄이나 영구 동토층에서 방출되는 아산화질소와 같은 가스는 [87][88]기후에 직접적인 영향을 미칩니다.바다에서 방출되는 디메틸설파이드와 같은 다른 것들은 간접적인 [89]영향을 미칩니다.

부정적 피드백

탄소 사이클 음성 피드백

지구 [90]대기에 CO를 1002 GTC 주입한 후의 충격 반응.몇 세기도 안 되어 바다와 육지가 가라앉아 버려지는 잉여 탄소의 대부분은 여전히 남아 있습니다.

해양의 역할

르 샤틀리에의 원칙에 따라 지구 탄소 순환의 화학적 평형은 인위적인2 이산화탄소 배출에 따라 변화할 것입니다.이것의 주요 동인은 소위 용해도 펌프를 통해 인위적인2 CO를 흡수하는 해양입니다.현재 이것은 현재 배출량의 약 3분의 1에 불과하지만, 궁극적으로 인간의 활동에 의해 배출되는 이산화탄소의2 대부분(~75%)은 수 세기 동안 바다에 녹을 것입니다: "공개 토론을 위한 화석 연료2 이산화탄소의 수명에 대한 더 나은 근사치는 300년이 될 것이며,[91] 게다가 25%는 영원히 지속될 것입니다.그러나 미래에 바다가 그것을 차지할 비율은 덜 확실하고 온난화에 의해 유도된 성층화와 잠재적으로 바다의 열알칼리 순환의 변화에 영향을 받을 것입니다.

화학적 풍화

지질학적 장기에 걸친 화학적 풍화는 대기 중의 CO를 제거하는2 작용을 합니다.현재의 지구 온난화와 함께, 기후와 지구 [92]표면 사이의 중요한 피드백을 보여주는 풍화 현상이 증가하고 있습니다.생물학적 조사는 또한 생물학적 과정에 의해 CO를 포획하고 저장합니다2.바다에 있는 생물체가 오랜 시간에 걸쳐 껍질을 형성하는 것은 [93]바다로부터 CO를2 제거합니다.이산화탄소가 석회암으로 완전히2 전환되는 데는 수천 년에서 수십만 [94]년이 걸립니다.

광합성을 통한 1차 생산

식물의 광합성이 농도 증가에 따라 증가함에 따라 CO 증가에2 따라 순 1차 생산성이 변합니다.하지만, 이 영향은 [95]지구 온난화로 인한 생물권의 다른 변화들에 의해 늪에 빠집니다.

플랑크 피드백

흑체의 온도가 올라가면 슈테판-볼츠만 법칙에 따라 우주로 되돌아오는 적외선 복사의 방출은 절대온도의 4제곱으로 증가합니다.이것은 지구가 [96]따뜻해질 때 방출되는 방사선의 양을 증가시킵니다.이것은 강력한 안정화 반응이며, 순수하게 [97]온도의 함수로 간주될 때 열역학계의 집중적인 특성이기 때문에 때때로 "노피드백 반응"이라고 불립니다.

플랑크 피드백 또는 플랑크 반응은 실제 관측이나 지구 기후 모델(GCM) 연구에 적용할 때 비교 가능한 복사 반응입니다.그 강도는 스테판-볼츠만 방정식의 도함수로부터 -4πT로3 가장 간단하게 추정되었으며 켈빈당 제곱미터당 와트 단위로 다른 피드백과 유사하게 정량화되었습니다.그러나 성층권의 [97]광범위한 특성으로 인해 발생할 수 있는 것처럼 GCM 응용 분야에서 더 상세한 회계 처리는 강도가 감소했음을 나타냅니다.나가는 방사선에 영향을 미치는 지구의 다른 광범위한 "회색 물체" 특성은 다른 피드백 구성 요소에 의해 포괄되는 것으로 이해되며, 기후 [98]시스템의 특정 강제-피드백 제형과 일치하게 분포됩니다.

긍정적 또는 부정적 피드백이 있는 메커니즘

경과율

주요 기사 : 경과율

소멸률은 대기 변수, 보통 지구 대기의 온도가 [99][100]고도에 따라 떨어지는 비율입니다.따라서 방사선과 관련된 온도를 고도의 함수로 정량화한 것이며, 이러한 맥락에서 별개의 현상이 아닙니다.경과율 피드백은 일반적으로 부정적인 피드백입니다.그러나, 그것은 사실 기후 [101]변화의 가장 큰 결과 중 하나인 극지방 증폭 온난화에 강력하게 기여했던 극지방에서의 긍정적인 피드백입니다.극지방과 같이 반전이 강한 지역에서는 지표면이 더 높은 고도보다 더 빨리 따뜻해져 비효율적인 [102][103][104]장파 냉각이 발생하기 때문에 소멸률 피드백이 긍정적일 수 있기 때문입니다.

대기의 온도는 대류권의 높이에 따라 감소합니다.적외선 복사의 방출은 온도에 따라 다르기 때문에 상대적으로 차가운 상층 대기에서 우주로 탈출하는 장파 복사는 하층 대기에서 지상으로 방출하는 복사 복사보다 적습니다.따라서 온실 효과의 강도는 높이에 따라 대기의 온도가 감소하는 속도에 따라 달라집니다.이론과 기후 모델 모두 지구 온난화가 기온 감소율을 높이에 따라 감소시켜 온실 [102]효과를 약화시키는 음의 감소율 피드백을 생성할 것임을 나타냅니다.높이에 따른 온도 변화율 측정은 관측치의 작은 오차에 매우 민감하기 때문에 모형이 [105][106]관측치와 일치하는지 여부를 확인하기가 어렵습니다.

수학 공식화

지구는 장기적인 온도 변화가 지구 에너지 불균형을 따르는 열역학적 체계입니다.

여기서 ASR은 흡수된 태양 복사이고 OLR은 대기 상단의 나가는 장파 복사입니다.EEI가 양성일 때 시스템은 온난화 상태이고, 냉각 상태일 때는 음, 안정 상태일 때는 약 0입니다.이 표현식의 ASR 및 OLR 용어는 시스템 [107]동작을 제어하는 많은 온도 의존적 특성과 복잡한 상호 작용을 포함합니다.

비교적 안정적인 평형 상태 주변의 행동을 진단하기 위해 기호 Ω으로 표시된 EEI에 대한 섭동을 고려할 수 있습니다.그러한 섭동은 자연적이거나 인위적일 수 있는 강제적인 ΔF에 의해 유도됩니다.시스템 내에서 안정 상태로 되돌아오거나 더 멀리 이동하기 위한 반응을 피드백 ΔT라고 합니다.

δ의 모든 성분은 열역학적 시스템에 대한 정의에 의해 다양한 정도이지만 온도의 함수이기 때문에 피드백은 매개 변수 δ와 섭동 온도 ΔT에 의해 종합적으로 설명됩니다.

EEI에 중요한 영향을 미치는 일부 피드백 는 {\wv}= c {\c} = {\a} = 표면 , {\cc} = 탄소 p {\p} = 플랑크 응답, {\lr} = 입니다.비록 T가 인간과 다른 [98]생명체와의 직접적인 관련성 때문에 보통 표면의 온도로 번역되지만, 모든 양은 지구 평균으로 이해됩니다.

기후정책의 시사점

기후변화 피드백에 대한 불확실성은 기후정책에 영향을 미칩니다.예를 들어, 탄소 사이클 피드백에 대한 불확실성은 온실가스 배출 감소 목표에 영향을 미칠 수 있습니다(기후변화 완화).[108]배출 목표는 종종 대기 온실가스 농도의 목표 안정화 수준에 근거하거나 지구 온난화를 특정 규모로 제한하기 위한 목표에 근거합니다.이 두 목표(농도 또는 온도) 모두 탄소 순환의 미래 변화에 대한 이해가 필요합니다.모형이 탄소 사이클의 미래 변화를 잘못 예측하는 경우 농도 또는 온도 목표를 놓칠 수 있습니다.예를 들어, 모델이 양의 피드백(예: 영구 동토의 용융)으로 인해 대기 중으로 방출되는 탄소의 양을 과소평가하는 경우, 또한 농도 또는 온도 [citation needed]목표를 달성하는 데 필요한 배출 감소의 정도를 과소평가할 수도 있습니다.

참고 항목

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외부 링크

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