Sprzężenia zwrotne w systemie klimatycznym
W meteorologii używa się dwóch rodzajów sprzężeń zwrotnych. Pierwsze z nich pojawiło się w literaturze w latach 1960-tych i opisywało interakcji pomiędzy procesami fizycznymi zachodzącymi w systemie klimatycznym, które wpływają na zachowanie asymptotyczne stabilności układu poddanego chwilowemu wymuszeniu (zaburzeniu). Pojęcie to znane jest w literaturze anglojęzycznej jako stability-altering feedback. Druga definicja sprzężenia zwrotnego dotyczy oddziaływaniu procesów fizycznych na zmianę stanu równowagi w systemie klimatycznym w którym występuję stałe lub zmienne wymuszenia. Definicja ta nosi nazwę sensitivity-altering feedback. Pojęcia te są różne od klasycznego sprzężenia zwrotnego używanego powszechnie w elektronice (Bates, 2007). W przypadku pierwszej definicji mówi się o dodatnim sprzężeniu zwrotnym gdy dochodzi do destabilizacji a ujemne sprzężenie zwrotne gdy dochodzi do stabilizacji układu. W drugim przypadku mamy do czynienia z dodatnim sprzężeniem zwrotnym gdy przyrost średniej globalnej temperatury określonej w stanie równowagi radiacyjnej związanej ze stałym przyrostem wymuszania jest zwiększany przez procesy fizyczne zachodzące w systemie klimatycznym. W przypadku ujemnego sprzężenia zwrotnego procesy fizyczne redukują przyrost średniej globalnej temperatury. Wielkość ta jest powszechnie używana w literaturze między innymi w raportach IPCC.
Klasycznym przykładem sprzężenia w systemie klimatycznym jest zmiana temperatury powierzchniowej oceanu SST związana z zaburzeniem wywołanym np. podwojeniem koncentracji CO2 w atmosferze. Prowadzi to do dodatniego bilansu energii na powierzchni Ziemi w skutek czego rośnie temperatura SST. Wyższa temperatura to wyższe parowanie i strumienie ciepła odczuwalnego i utajonego. W skutek silniejszego parowania rośnie zawartość pary wodnej co jeszcze bardziej zwiększa strumienie promieniowania podczerwonego docierające do powierzchni Ziemi (mniejsze promieniowanie efektywne). Stanowi więc to przykład dodatniego sprzężenia zwrotnego. Z drugiej strony więcej pary wodnej to silniejszy rozwój chmur i wyższa wartość albeda planetarnego. Dochodzi więc w tym przypadku do redukcji promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni Ziemi i ujemnego sprzężenia zwrotnego.