Ilmastossa olevan veden palautteet (takaisinkytkennät)

Ajattelun, intuition, loogisuuden ja mielikuvituksen voimaa

Mitä Albert Einstein aikoinaan ajatteli maailmankaikkeuden staattisuudesta ja dynaamisuudesta? Einsteinin näkemykset muuttuivat hänen uransa aikana. Aluksi hän tuki staattista maailmankuvaa, mutta kun Edwin Hubble vuonna 1929 havaitsi maailmankaikkeuden laajenevan, Einstein muutti kantaansa ja hyväksyi maailmankaikkeuden dynaamisuuden. Mutta mitä tapahtui?

Alun perin hän lisäsi yhtälöihinsä kosmologisen vakion (λ), mutta myöhemmin hän poisti sen toteamalla, että se oli hänen suurin virheensä. Sitten myöhemmin, kun maailmankaikkeuden laajeneminen havaittiin, hän lisäsi sen uudelleen yhtälöihinsä, jotta ne vastaisivat paremmin havaittuja ilmiöitä. Eli lopputulema oli ja on, että maailmankaikkeus on dynaaminen, ei staattinen.

Mutta kun kysytään, että onko jalkojemme alla luonnossa vastaavia ilmiöitä tai tarkemmin, kykeneekö maapallo vastaamaan tapahtuviin muutoksiin, kun puhutaan esimerkiksi energiasta? Vastaus tähän on, että maapallon täytyy toimia samojen periaatteiden mukaisesti, kun puhutaan energian tasapainosta, säätelystä ja palautteista.

Maapallon energiavirtausta säätelevät sekä positiiviset että negatiiviset palautteet osana monimutkaista ilmasto- ja ekosysteemien säätelyjärjestelmää. 

Positiiviset palautteet voivat vahvistaa tiettyjä ilmastoon liittyviä muutoksia. Esimerkiksi lisääntynyt ilmakehän hiilidioksidipitoisuus aiheuttaa positiivisen palautteen lisäämällä ilmaston lämpenemistä. Kun ilmasto lämpenee, se vapauttaa lisää hiilidioksidia valtameristä ja maaperästä, mikä puolestaan lisää ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta edelleen, vahvistaen ilmaston lämpenemistä.

Negatiiviset palautteet puolestaan ​​pyrkivät vastustamaan muutoksia ja säilyttämään tietyn tasapainon. Esimerkiksi lämpötilan noustessa ilmakehän kosteus lisääntyy, mikä johtaa pilvien muodostumiseen. Pilvet heijastavat auringon säteilyä takaisin avaruuteen, mikä viilentää ilmastoa ja vastustaa alkuperäistä lämpenemistä.

Yhdessä positiiviset ja negatiiviset palautteet muodostavat monimutkaisen säätelyjärjestelmän, joka pyrkii säilyttämään ilmaston ja ekosysteemien suhteellisen tasapainon. Tämä tasapaino ei kuitenkaan aina ole stabiili, ja ulkoiset tekijät, kuten ihmisen toiminta, ovat häirinneet tätä tasapainoa ja johtanut merkittäviin muutoksiin ilmastossa ja ekosysteemeissä. 

Eli lopultakin, poikkeaako vesi tästä dynamiikasta, eli onko vedellä ilmastossa palautteita? 

Vastaus tähän kuuluu: tottakai on, kun maailmankaikkeus toimii nykyisen fysiikan mukaan dynaamisesti. Ohessa muutamia käytännön esimerkkejä veden sekä positiivisista, että negatiivisista palautteista.

Veden positiivinen palaute

Kun vesi saa positiivista palautetta, se tyypillisesti voimistaa häiriötä, mikä johtaa vielä suurempaan vasteeseen. Esimerkkinä jään sulaminen: Kun jää sulaa, se paljastaa enemmän vettä, joka imee enemmän lämpöä, mikä johtaa edelleen sulamiseen. Tämä positiivinen palautesilmukka voi pahentaa jäätiköiden sulamista.

Valtameren lämpötilan nousu: Valtameressä olevat lämpötilat heikentävät hiilidioksidin liukoisuutta, mikä aiheuttaa enemmän hiilidioksidin vapautumista ilmakehään. Tämä ylimääräinen hiilidioksidi vahvistaa entisestään kasvihuoneilmiötä, mikä johtaa vielä lämpimämpiin lämpötiloihin, mikä luo positiivisen palautesilmukan.

Veden negatiivinen palaute

Negatiivinen palaute pyrkii vakauttamaan järjestelmää estämällä muutoksia. Esimerkkejä ovat veden kierto: Kun ilmakehä kyllästyy vesihöyrystä, muodostuu pilviä ja sataa. Tämä prosessi poistaa ylimääräisen veden ilmakehästä estäen sitä liikaa kyllästymästä. Siten veden kierto toimii negatiivisena takaisinkytkentämekanismina, joka ylläpitää tasapainoa maapallon veden jakautumisessa.

Lämpötilan säätö: Vedellä on korkea ominaislämpökapasiteetti, mikä tarkoittaa, että se voi imeä ja vapauttaa suuria määriä lämpöä minimaalisella lämpötilan muutoksella. Tämä ominaisuus auttaa säätelemään lämpötiloja maapallon pinnalla, mikä estää nopeita vaihteluita. Kun lämpötila nousee, vesi haihtuu ja jäähdyttää ympäristöä. Kun lämpötila laskee, vesi tiivistyy ja vapauttaa lämpöä, mikä hillitsee lämpötilan muutoksia.

Eli jos väittämä kuuluu, ettei vedellä ole positiivista (tai negatiivista) palautetta, miten ihmeessä maailmankaikkeus, maapallo ja luonto voisi toimia niin jähmettyneen staattisesti, että jäisimme ikäänkuin paikoillemme, ja kuinka Einstein lopulta oivalsi maailmankaikkeuden olevan dynaaminen, säilyttäen (λ:n).

Keskitetyt havainnot ja ilmastomallit toimivat erittäin hyvin. Todennäköisesti vain pieniä korjauksia joudutaan tekemään. Jos maailma olisi staattinen, havainnot ja ilmastomallit eivät kehittyisi, se vastaisi niiden betonointia.

HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(FMI)

el. vanh. tut.

Teoriat ja mielipiteet ovat omiani, ne eivät edusta instituutteja tai organisaatioita.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu