Do systemu klimatycznego Ziemi zaliczamy jej atmosferę, wszystkie znajdujące się na niej lodowce i wody, całą ziemską biosferę oraz powierzchniowe warstwy skorupy ziemskiej – a także procesy zachodzące w nich i pomiędzy nimi. Wymuszeniami nazywamy wszelkie zmiany tego systemu mające swoje źródło poza nim, a sprzężeniami zmiany zapoczątkowane wewnątrz samego systemu. Sprzężenia te mogą być ujemne albo dodatnie.
Ujemne sprzężenia działają przeciwnie do wymuszenia i stabilizują system, natomiast sprzężenia dodatnie działają zgodnie z nim i jeszcze potęgują zmianę.
Wymuszeniem jest więc na przykład wzrost promieniowania słonecznego lub emisja dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych. Przykładem zaś sprzężenia ujemnego o znaczeniu globalnym jest energia, jaką Ziemia jako całość wypromieniowuje w przestrzeń kosmiczną. Generalnie im bardziej ociepla się nasza planeta, tym większe jest jej promieniowanie – które powoduje ochłodzenie Ziemi i działałoby jako termostat, gdyby inne zachodzące procesy nad nim nie przeważały. Tym niemniej należy zauważyć, że sprzężenie to działa na naszą korzyść. Tak zresztą zachowują się wszystkie ciała fizyczne – im cieplejsze, tym więcej swojej energii oddają.
Ujemnych sprzężeń mamy na Ziemi zresztą więcej, ale niestety jak już wyżej wspomniałam na zahamowanie ocieplania się planety mają one wpływ niedostateczny. Natomiast dodatnie sprzężenia destabilizują system coraz bardziej. Najbardziej znanym spośród nich jest topnienie lodowców na oceanie. Ponieważ lód w znacznym stopniu odbija promieniowanie słoneczne, a stopiona woda je pochłania – to im więcej lodu stopi się pod wpływem ocieplenia, tym więcej będzie powierzchni oceanicznej, pochłaniającej promieniowanie i nagrzewającej się. Wyższa temperatura oceanu, a co za tym idzie również atmosfery, przyczynia się do jeszcze szybszego topnienia lodu - i tak te procesy wzajemnie się napędzają. Po osiągnięciu punktu krytycznego lód stopi się do końca, czemu nie będzie już można przeciwdziałać.
Inne dodatnie sprzężenie także ma związek z oceanem. Bowiem im chłodniejsza jest woda, tym więcej może wchłonąć dwutlenku węgla. A zatem gdy temperatura rośnie, cieplejsza woda oddaje rozpuszczony w niej dwutlenek węgla, który zaczyna w atmosferze działać jako gaz cieplarniany – i w związku z tym temperatura dalej wzrasta.
Ale dodatnie sprzężenia zachodzą nie tylko na oceanie. Jedno z nich ma miejsce i tu, i na lądzie. Jest to parowanie wody – tym szybsze, im wyższa jest temperatura. A para wodna to też gaz cieplarniany, więc jej wyższe stężenie w atmosferze powoduje, że temperatura znowu wzrasta.
Jednym z dodatnich sprzężeń na lądzie jest topnienie wiecznej zmarzliny. Zachodzące wtedy butwienie uwalnia dwutlenek węgla i metan, który jest jeszcze silniejszym gazem cieplarnianym.
Ocieplenie sprzyja też suszom, co w strefie umiarkowanej powoduje między innymi pożary. A w ich wyniku w szybkim tempie wraca do atmosfery wiele dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych. Podobne działanie ma przyspieszony rozkład materii organicznej przy zwiększonej temperaturze – są to słabsze wprawdzie w konsekwencjach, ale również sprzężenia dodatnie.
Przy tym wszystkim nie potrafimy powiedzieć, kiedy dokładnie te i inne procesy osiągną swoje punkty krytyczne. Klimat Ziemi jest zbyt złożonym systemem, abyśmy mogli modelować go tak dokładnie. W dodatku jego poszczególne elementy są wrażliwe nie tylko na ocieplenie globalne, ale także na miejscowe zmiany pogody – i na przykład lodowiec może się stopić pod wpływem szczególnie ciepłego lata, mimo że średnia temperatura Ziemi nie zmieniła się aż tak bardzo. Dlatego potrafimy obliczać jak na razie tylko prawdopodobieństwo, z jakim przy danym ociepleniu punkt krytyczny zostanie przekroczony – a jaki wzrost temperatury jest jeszcze bezpieczny dla danego ekosystemu czy układu.
Dla ścisłości należałoby jeszcze wspomnieć, że i po przekroczeniu punktu krytycznego układ w końcu się ustabilizuje – tylko że już w innej temperaturze. Niestety ta temperatura będzie już zbyt wysoka, by zapewnić nam warunki odpowiednie do życia. Nikłe to zatem pocieszenie dla nas.
