Redigerer Tilbakekoblingsmekanisme (klima) (avsnitt)

=== Karbonsyklusens positive tilbakekoblinger ===
I forbindelse med global oppvarming betraktes CO<sub>2</sub> som den viktigste faktoren for økt [[klimapådriv]] (samlebetegnelse for alle pådriv som endrer klimaet), men gassen har også innvirkninger som gjør den til en tilbakekoblingsmekanisme.<ref name=Wallace449/> Tilbakekoblingsmekanisme relatert til biokjemiske prosesser og karbon representerer tilbakekoblingsmekanismer som primært har betydning for styrken. Tilbakekobling relatert til vegetasjon påvirker klimamønstre.<ref name=Hartmann8/> Tidsskalaen de virker på er hele spennet fra dager til århundrer.<ref name=Stocker128/>

==== Arktiske karbonutslipp ====
[[Fil:Tundra in Siberia.jpg|mini|Tundra i Sibir i nærheten av [[Dudinka]]. {{byline|Andreas Hugentobler}}]]

I områder med [[permafrost]] er den frosne delen av jordsmonnet dekket av et lag med jord som tiner om sommeren, og hvor plantevekst og andre livsformer finner sted. Om temperaturen vår og sommer øker, vil tiningen gå dypere og biologiske prosesser som forråtnelse kan finne sted. Dette frigjør karbon, men på den annen side vil varmere somre føre til økt plantevekst, noe som igjen kan gi større opptak av (CO<sub>2</sub>) på grunn av plantenes [[fotosyntese]].<ref  name=Stocker530/><ref name="Losses of soil carbon">{{Kilde www | forfatter= Kevin Dennehy | url=https://news.yale.edu/2016/11/30/losses-soil-carbon-under-global-warming-might-equal-us-emissions | tittel= Losses of soil carbon under global warming might equal U.S. emissions | besøksdato= 16. september 2019 | utgiver= Yale News | arkiv_url= | dato = 30. november  2016 }}</ref><ref>{{Kilde www | forfatter= Jex, Catherine | url= https://forskning.no/arktis-klima/jorda-i-arktis-kan-vaere-en-tikkende-klimabombe/380500 | tittel= Jorda i Arktis kan være en tikkende klimabombe | besøksdato= 16. september 2019 | utgiver=forskning.no | arkiv_url= | dato = 2. desember 2016 }}</ref> [[Sibir|Vest-Sibir]] har verdens største torvmyrer, her er det rundt en million kvadratkilometer med permafrost som ble dannet for 11&nbsp;000 år siden, ved slutten av siste istid.<ref>{{Kilde www | forfatter= Pearce, Fred | url= https://www.newscientist.com/article/mg18725124-500-climate-warning-as-siberia-melts/ | tittel= Climate warning as Siberia melts | besøksdato= 16. september 2019 | utgiver= newscientist | arkiv_url= | dato = 10. august 2005 }}</ref>

[[Fil:Innoko NWR collapse scar bogs.jpg|mini|Døende skog i Innoko National Wildlife Refuge, Alaska, USA, i september 2012. Når permafrost tiner, synker jordoverflaten og blir oversvømt, og  granskogen som vokser på permafrosten kan ikke lenger overleve. {{byline|Miriam Jones, U.S. Geological Survey }}]]

Klimapanelet skriver i sin femte hovedrapport at det opp til nå ikke er noen klare beviser for at tining av permafrost bidrar i noen stor grad til dagens utslipp av CH<sub>4</sub>. Det er anslått at CH<sub>4</sub> fra sesongmessig tining av våtmarksområder bidrar til 10 % av de globale utslippene fra våtmarker.<ref  name=Stocker530>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 530.]]</ref>

==== Metanutslipp fra hydrater ====
[[Fil:Gashydrat mit Struktur.jpg|mini|En blokk med metanklatrat funnet i sedimenter på 1200 meters dybde i havet utenfor Oregon.]]

Metanklatrat, også kalt metanhydrater, er en form for is som inneholder store mengder CH<sub>4</sub> i sin [[krystall]]struktur. Svært store forekomster av metanklatrat har blitt funnet under sedimenter på havbunnen visse steder. Et plutselig utslipp av store mengder naturgass fra lagre av metanklatrat, en såkalt løpsk global oppvarming, er fremsatt som en hypotese som årsak til både fortidige og muligens fremtidige klimaendringer. Frigivelse av disse CH<sub>4</sub>-lagrene er noe som potensielt kan gi stor økning av drivhuseffekten.<ref>{{cite journal |last1 =Archer |first1=D |year=2007|title=Methane hydrate stability and anthropogenic climate change|url=http://www.biogeosciences-discuss.net/4/993/2007/bgd-4-993-2007.html|journal=Biogeosciences Discuss | volume=4 |issue= |pages=993–1057 |doi=10.5194/bgd-4-993-2007}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.independent.co.uk/environment/climate-change/exclusive-the-methane-time-bomb-938932.html|title=Exclusive: The methane time bomb|last=Connor|first=Steve|date= 23. september 2008| publisher=[[The Independent]] | accessdate= 16. september 2019 }}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.independent.co.uk/news/science/hundreds-of-methane-plumes-discovered-941456.html|title=Hundreds of methane 'plumes' discovered|last=Connor|first=Steve|date=25. september 2008|publisher=[[The Independent]]|accessdate=16. september 2019}}</ref><ref>{{cite journal|author1=N. Shakhova|author2=I. Semiletov|author3=A. Salyuk|author4=D. Kosmach|author5=N. Bel’cheva|title=Methane release on the Arctic East Siberian shelf|journal=Geophysical Research Abstracts|volume=9|pages=01071|year=2007|url=http://www.cosis.net/abstracts/EGU2007/01071/EGU2007-J-01071.pdf?PHPSESSID=e|accessdate=2017-08-25|archivedate=2019-08-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20190807230632/https://www.cosis.net/abstracts/EGU2007/01071/EGU2007-J-01071.pdf?PHPSESSID=e}}</ref>

Utslipp av metanklatrat fra områder med permafrost er en langsom prosess som skjer over flere tiår eller hundreår. CH<sub>4</sub>-utslipp fra dypt vann blir en klimagass først når det når atmosfæren, og før det når så langt forventes det at mye av den er tatt opp av mikroorganismer. En regner med at bare CH<sub>4</sub>-utslipp fra grunne sjøområder i [[Nordishavet]] eller nord i [[Øst-Sibir-havet]], kan stige tilnærmet direkte opp i atmosfæren.<ref>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 531.]]</ref>

Om CH<sub>4</sub> slippes ut ved tining av permafrost, slik som det er potensial for på de frosne [[torv]]områdene i Sibir, gir dette en kraftig positiv tilbakekobling.<ref>{{Cite journal|pages=1612–1613|issue=5780|title=Climate change. Permafrost and the global carbon budget|date=Juni 2006 | url= https://science.sciencemag.org/content/312/5780/1612 | doi=10.1126/science.1128908 |pmid=16778046| issn=0036-8075| last1=Zimov |volume=312 |last3=Chapin Fs|last2=Schuur|first2=A.|journal=Science|first3=D.|first1=A.}}</ref> 

I klimapanelets femte hovedrapport er det fastslått at utslipp av CH<sub>4</sub> fra tining av permafrost og metanklatrat vil kunne bidra til global oppvarming i løpet av det 21. århundre. Dette på grunn av kraftig økning av utslippene på grunn av rask oppvarming av områder i Arktis. Derimot er utslipp fra metanklatrat estimert til å spille en liten rolle sammenlignet med virkningen fra permafrost. <ref>[[#Stocker|Stocker et al: ''Fifth Assessment Report'' side 508.]]</ref>

==== Uttørkning av regnskogen ====
[[Tropisk regnskog]] karakteriseres av store årlige nedbørsmengder. Tørke forekommer også en del av året. I de siste årene rundt 2000 har det vært flere tilfeller av ekstrem tørke i regnskogene i Amazonas, Asia og Afrika. Dette får betydning for dødelighet, vekst og funksjoner i økosystemet.

Regnskogene spiller en stor rolle for de globale karbon- og vannkretsløpene, fordi de tar opp CO<sub>2</sub> for å holde i gang sin vekst (fotosyntese). Regnskogene i Amazonas absorberer alene rundt en fjerdedel av all CO<sub>2</sub> som tas opp på landjorden.<ref name="Seven case">{{Kilde www | forfattere=Rasmussen, Carol og Ramsayer, Kate | url=https://climate.nasa.gov/news/2365/seven-case-studies-in-carbon-and-climate/| tittel= Seven case studies in carbon and climate | besøksdato= | utgiver= NASA | arkiv_url= | dato = 11. november 2015}}</ref>

Regnskog, særlig tropisk regnskog, er spesielt sårbar for global oppvarming. Det er en rekke effekter som kan oppstå, hvorav to har spesielt stor virkning for jordens klimasystem. For det første, om vegetasjonen tørker ut kan det føre til totalt kollaps av regnskogens økosystem.<ref name=Cook>{{Cite journal|first1=K. H.|first2=E. K.|title=Effects of Twenty-First-Century Climate Change on the Amazon Rain Forest|last1=Cook|journal=Journal of Climate | url = https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/2007JCLI1838.1 |volume=21 |issue=3 |pages=542–821 |year=2008 |doi=10.1175/2007JCLI1838.1 |last2=Vizy|bibcode=2008JCli...21..542C}}</ref> For eksempel har regnskogen i [[Amazonasregnskogen|Amazonas]] en tendens til å bli erstattet av [[caatinga]]. Videre vil økosystemer i regnskoger som ikke kollapser helt, miste betydelige deler av sine lagre av karbon som følge av uttørking og endringer i vegetasjon.<ref>{{Cite journal| url = https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2486.2010.02326.x | doi=10.1111/j.1365-2486.2010.02326.x|last1=Enquist|first1=B. J.|last2=Enquist|first2=C. A. F.|title=Long-term change within a Neotropical forest: assessing differential functional and floristic responses to disturbance and drought|journal=Global Change Biology|volume=17|issue=3|page=1408|year=2011}}</ref> Et spesielt fenomen ser ut til å være at tropiske regnskoger møter en slags «grense for vekst». I skoger på høyere breddegrader er det observert vekstøkning, mens en har sett tegn til at det motsatte skjer i regnskogene. Trærne i Amazonas vokser saktere, i tillegg til at de dør tidligere. Noe av dette tillegges sterk tørke i 2005 og  2010. En forventer at dette vil komme til å skje hyppigere i fremtiden fordi klimaendringer vil gi hyppigere tørke.<ref name="Seven case"/>

==== Skogbranner ====
[[Fil:O Fogo e o Cerrado.jpg|mini|Skogbrann i Brasil. {{Byline|Arthur de Magalhães Goulart}}]]

Mange regioner har fått, og forventes å få ytterligere redusert nedbør og økt risiko for tørke, som i sin tur vil føre til at skogbranner oppstår i større skala og mer regelmessig. Store skogbranner har de siste årene (2019) oppstått i blant annet [[Sibir]] og flere amerikanske stater. Dette frigjør mer opplagret karbon til atmosfæren enn det karbonsyklusen naturlig kan absorbere, samt at det reduserer det samlede skogarealet på jorden, noe som skaper en positiv tilbakekoblingsmekanisme. En del av denne tilbakekoblingsmekanismen er raskere vekst av nye skoger, samt migrering av skog nordover etter som nordlige breddegrader får et mer egnet klima for trær.<ref>{{Kilde www | forfatter= Gregory, Madeleine | url= https://www.vice.com/en_us/article/qv7g3m/the-arctic-is-on-fire-and-it-might-be-creating-a-vicious-climate-feedback-loop | tittel= The Arctic Is on Fire, and It Might Be Creating a Vicious Climate 'Feedback Loop' | besøksdato= 17. september 2019 | utgiver= vice | arkiv_url= | dato = 29. juli 2019}}</ref><ref>{{Kilde www | forfatter=  Phillips, Carly | url= https://blog.ucsusa.org/carly-phillips/the-vicious-climate-wildfire-cycle | tittel= The Vicious Climate-Wildfire Cycle | besøksdato=17. september 2019 | utgiver= Union of Concerned Scientists | arkiv_url= | dato = 30. april 2019}}</ref><ref>{{Kilde artikkel | forfattere = Hurteau, Matthew D., Liang, Shuang, Westerling, A. LeRoy og Wiedinmyer, Christine | tittel = Vegetation-fire feedback reduces projected area burned under climate change | publikasjon = Scientific Reports, Springer Nature | år = 2019 | bind = 9 | hefte = 1 | sider =  | doi = 10.1038/s41598-019-39284-1  | url = https://doi.org/10.1038/s41598-019-39284-1 }}</ref><ref>{{Kilde artikkel | forfattere = Liu, Zhihua, Ballantyne, Ashley P. og Cooper, L. Annie | tittel = Biophysical feedback of global forest fires on surface temperature | publikasjon = Nature Communications | år = 2019 | bind = 10 | hefte = 1 | sider =  | doi = 10.1038/s41467-018-08237-z | url = https://www.nature.com/articles/s41467-018-08237-z | arkiv_url = https://web.archive.org/web/20200322163718/https://www.nature.com/articles/s41467-018-08237-z | besøksdato = 2019-09-22 | arkiv-dato = 2020-03-22 | url-status = unfit }}</ref>

I USA frykter landbruksdepartementet at skogbranner i 2050 kan bli så omfattende at skogene vil representere et nettobidrag til CO<sub>2</sub>-utslipp, ikke et sluk slik som nå. Dette er på grunn av klimaendringer relatert både til temperatur og endrede nedbørsmønstre.<ref name=Vose46>{{Kilde bok | forfatter= James M. Vose, David L. Peterson, and Toral Patel-Weynand | tittel= Effects of Climatic Variability and Change on Forest Ecosystems: A Comprehensive Science Synthesis for the U.S. Forest Sector, Pacific Northwest Research Station | artikkel=  | utgivelsesår= 2012 | forlag= U.S. Department of Agriculture, Pacific Northwest Research Station | isbn=  | url= https://www.usda.gov/oce/climate_change/effects_2012/FS_Climate1114%20opt.pdf | 8=  | side= 46 | besøksdato= 2017-08-25 | arkiv-dato= 2017-08-23 | arkiv-url= https://web.archive.org/web/20170823025701/https://www.usda.gov/oce/climate_change/effects_2012/FS_Climate1114%20opt.pdf | url-status=død }}</ref> Skogbranner i Amazonasregnskogen, som til slutt resulterer i en overgang til vegetasjon av caatinga i den østlige Amazonas-regionen, er også funnet å være sannsynlig.<ref name=Cook/>

Hendelser med ekstrem tørke i Amazonas' regnskog de siste tiårene har vært fulgt av store skogbranner. På grunn av mye tørr, død skog på bakken, og mindre fuktighet i underskogen som forsterker tørkingen, får brannene stort omfang. Også uttak av skog påvirker forholdene, for eksempel ved større lufttilgang ved brann. Mye forskning rundt dette har vært gjort de siste årene, men mange viktige detaljer gjenstår å utforske, spesielt fremtidig respons på klimaendringer.<ref name=Bonal>{{Kilde artikkel | forfattere =  Damien Bonal, Benoit Burban, Clément Stahl, Fabien Wagner og Bruno Hérault | tittel = The response of tropical rainforests to drought—lessons from recent research and future prospects   | publikasjon = Annals of Forest Science  | år = 2015  | bind = 73 | hefte = 1 | sider =  27-44 | doi = 10.1007/s13595-015-0522-5  | url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4810888/ }}</ref>

Det er anslått at tilbakekoblingsparameteren for skogbranner er på rundt 0,025 W/(m<sup>2</sup>K), men usikkerheten er stor.<ref name=Stocker515/>

==== Andre mulige mekanismer for tilbakekobler relatert til karbonsyklusen ====
Torv, som forekommer naturlig i [[myr]], er et lager av karbon som på global skala er betydelig. Når torv tørker, nedbrytes den og kan i tillegg brenne. Endring av [[Grunnvannsspeil|grunnvannsstanden]] på grunn av global oppvarming kan føre til betydelige utslipp av karbon fra myrer.<ref>{{Cite journal | url= https://www.nature.com/articles/ngeo331 | doi=10.1038/ngeo331| last1=Ise | first1=T. | last2=Dunn | first2=A. L. | last3=Wofsy | first3=S. C. | last4=Moorcroft | first4=P. R. | title=High sensitivity of peat decomposition to climate change through water-table feedback | journal=Nature Geoscience | volume=1 | page=763 | year=2008 | bibcode=2008NatGe...1..763I | issue=11}}</ref> Dette kan bli frigitt som CH<sub>4</sub>, noe som kan forverre effekten av tilbakekoblingseffekten, på grunn av dets høye [[GWP-verdi|potensial for global oppvarming]].

[[Fil:SRS1000 being used to measure soil respiration in the field..jpg|mini|Utstyr for å måle utslipp av [[karbondioksid]] fra jorsmon. ]]

Observasjoner viser at jordsmonn i Storbritannia har mistet store mengder karbon de siste 25 årene.<ref>{{cite web|url=https://www.theguardian.com/life/science/story/0,12996,1565050,00.html|title=Loss of soil carbon 'will speed global warming'|author=Tim Radford|publisher=The Guardian|date=2005-09-08|accessdate=17. september 2019 }}</ref> Det er lite sannsynlig at tapet kan forklares ved arealbruksendringer. [[Ekstrapolasjon|Ekstrapolering]] av dette tapet til hele Storbritannia, gir et anslag for årlige tap på 13 millioner tonn per år (2005). Dette er like mye som den årlige reduksjonen i utslipp av CO<sub>2</sub> som har vært oppnådd i Storbritannia under [[Kyotoavtalen|Kyoto-avtalen]] (12,7 millioner tonn karbon per år).<ref>{{cite journal|journal=Nature|title=Environmental science: Carbon unlocked from soils|first=E. Detlef|last=Schulze|author2=Annette Freibauer|url=http://www.nature.com/nature/journal/v437/n7056/full/437205a.html|volume=437|issue=7056|pages=205–6|date=8. september 2005|accessdate=2. januar 2008 | doi=10.1038/437205a |pmid=16148922 | bibcode=2005Natur.437..205S}}</ref> Også andre steder i verden er dette fenomenet observert, og målinger fra slutten av 1990-årene og senere viser økte tap av karbon på grunn av stigende temperaturer. De fleste studiene er gjort i tempererte regioner, men en forventer mye større tap i kalde regioner. Et annet forhold er at denne positive tilbakekoblingen kan bli kompensert av økt plantevekst ved stigende temperaturer.<ref name="Losses of soil carbon"/>

Utslippet av oppløst organisk karbon i form av torv fra nedbørsmyr skjer til vann og vassdrag. Dette vil i neste omgang kunne slippes opp i atmosfæren når forråtning skjer, og slik utgjøre en positiv tilbakekobling for global oppvarming. Karbon som er lagret i myrområder utgjør 390–455 gigatonn, eller en tredjedel av de totale landbaserte karbonlagrene. Dette utgjør over halvparten av den mengden karbon som allerede er i atmosfæren.<ref name="Freeman2001">{{cite journal| url =https://www.nature.com/articles/35051650 | last=Freeman|first=Chris|author2=Ostle, Nick|author3=Kang, Hojeong|year=2001|title=An enzymic 'latch' on a global carbon store|journal=Nature|volume=409|issue=6817|pages=149|doi=10.1038/35051650|pmid=11196627}}</ref> Nivåer av oppløst organisk karbon i vann og vassdrag er observert å være stigende. En hypotese er at det ikke er høyere temperaturer, men økte nivåer av atmosfærisk CO<sub>2</sub> som er årsaken til dette, gjennom stimulering til økt [[primærproduksjon]].<ref name="Freeman2004">{{cite journal|url= https://www.nature.com/articles/nature02707 | last=Freeman |first=Chris|year=2004|title=Export of dissolved organic carbon from peatlands under elevated carbon dioxide levels|journal=Nature|volume=430|issue=6996|pages=195–8|doi=10.1038/nature02707|pmid=15241411|bibcode=2004Natur.430..195F|display-authors=etal}}</ref><ref name="Connor2004">{{cite news|first=Steve|last=Connor|title=Peat bog gases 'accelerate global warming'|url=http://www.independent.co.uk/news/science/peat-bog-gases-accelerate-global-warming-552447.html| work=The Independent|date=8. juli 2004 | besøksdato= 17. september 2019 }}</ref> Det er også gjort undersøkelser i [[bekk]]er i [[Skottland]] som tyder på at hyppigere kraftig nedbør gir økt utslipp av CO<sub>2</sub>. Årsaken er økt nedbryting av organisk materiale av mikroorganismer.<ref>{{Kilde www | forfatter =  Slettemark Hovden, Torunn | url=https://forskning.no/niva-niva-norsk-institutt-for-vannforskning-partner/fant-overraskende-stort-co2-utslipp-det-er-som-om-det-brenner-i-bekkene/1339786 | tittel= Fant overraskende stort CO2-utslipp – Det er som om det brenner i bekkene | besøksdato= 29. august 2019 | utgiver = [[forskning.no]] | arkivdato= 27. mai 2019 }} </ref>

[[Fil:Вид на гору Нуорунен с горы Кивакка 2.jpg|mini|Russisk taiga er en type [[boreal barskog]] og representerer et meget stort karbonlager.]]

Mange forskjellige kjemiske mekanismer kan påvirke atmosfærens [[ozon]]-innhold. Ozon (O<sub>3</sub>) i troposfæren virker som en giftgass på planter, dermed kan dette redusere primærproduksjonen på landjorden. Dermed kan O<sub>3</sub> virke som en indirekte drivhusgass ved å svekke opptaket av CO<sub>2</sub> i biologiske prosesser.<ref name=Prentice1213/>