Cosa sappiamo del clima? Alla ricerca degli effetti del surriscaldamento globale prodotto dall’uomo Understand article

Traduzione di: Claudia Mignone. In questo articolo, il secondo di una serie di due, il ricercatore in Scienze del Clima Rasmus Benestad dell’Istituto Meteorologico Norvegese, esamina quanto sia forte l’evidenza che sia l’umanità a produrre l’effetto serra.

É ormai assodato che sulla terra esista un effetto serra naturale, che rende il pianeta inabitabile. Cosa possiamo dire invece del surriscaldamento globale antropogenico, quello prodotto dall’uomo? In fondo, i mutamenti naturali del clima esistono da molto tempo prima che l’uomo intervenisse: ne sono un chiaro esempio le ere glaciali.

L’andamento della concentrazione
atmosferica di CO2 (in nero; da
Mauna Loa, Hawaii) e la
temperatura globale media (T(2m),
in arancione, ma non in scala; dati
NASA GISS). Cliccare
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Immagine cortesemente messa a
disposizione da Rasmus Benestad

Dal punto di vista teorico, ci si aspetterebbe che la temperatura dovrebbe aumentare, se non si può dissipare il calore mentre la produzione di energia rimane costante. Aumentare la concentrazione dei gas serra ha lo stesso effetto di una riduzione delle perdite di calore, poiché i gas serra sono trasparenti alla luce del sole ma non all’infrarosso, che costituisce il canale di dissipazione di energia dalla terra verso lo spazio. Un aumento dell’effetto serra, dunque, distrugge l’equilibrio radiativo di energia.

La principale evidenza empirica del mutamento climatico in atto é costituita dall’aumento sistematico del 30% circa nel livello di CO2 rispetto al livello pre-industriale di 280 parti per milione (la curva nera nella figura mostra i livelli di CO2 a partire dal 1958). Non c’é alcun dubbio che il CO2 provenga da fonti fossili, poiché i rapporti isotopici mostrano che il carbonio é stato esposto meno ai raggi cosmici galattici (GCR, galactic cosmic rays).

Quando i protoni dei GCR collidono con l’azoto-14 (il cui nucleo contiene 7 protoni e 7 neutroni) nell’atmosfera, viene creato carbonio-14 (oltre ad altri isotopi quali il berillio-10) attraverso la seguente reazione nucleare:

14N + p → 14C + n

Questo significa che il carbonio con un più basso rapporto isotopico in termini di carbonio-14 deve provenire da giacimenti sotterranei, fuori dalla portata dei raggi cosmici.

Inoltre, il rapporto di O2 e N2 é diminuito. Questo é un risultato che ci si può aspettare dall’aumento della combustione di fonti fossili di energia, durante la quale l’ O2 si combina con il C per formare CO2. Anche gli oceani sono diventati più acidi, portando ad un aumento del livello di CO2sia nell’atmosfera che negli oceani stessi.

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Rob Friedman

Del resto, il carbonio non potrebbe sparire spontaneamente dalla superficie terrestre – in condizioni normali, si conserva. Ci si aspetta quindi che bruciare combustibili fossili produca un eccesso di CO2 da qualche parte nell’atmosfera, negli oceani e/o nella biosfera. L’estrazione di carbonio fossile dai giacimenti sotterranei lo rimuove da queste riserve nascoste, rilasciandolo sulla superficie della terra, dove esso rimane.

Stando al Quarto Rapporto di Valutazione (AR4) del Foro Internazionale sui Cambiamenti Climatici (IPCC), la temperatura globale media, stimata mediante migliaia di termometri sparsi sul globo, é aumentata di 0.74 ± 0.18 ºC negli ultimi 100 anni, e sembra che stia continuando ad aumentare. Alcuni studi da satellite hanno riscontrato cambiamenti anche nelle caratteristiche spettrali del calore irradiato dalla terra, in linea con un aumento dell’effetto serra. Si possono utilizzare anche misure sotterranee per studiare i cambiamenti di temperatura, e anch’esse indicano che un riscaldamento é avvenuto.

Il livello medio globale del mare sta aumentando, sia a causa del fatto che l’acqua calda occupa un volume maggiore, sia a causa dello scioglimento dei ghiacciai. É stato anche documentato che molti ghiacciai nel mondo si sono ritirati a partire dalla fine del XIX secolo. Il livello dei ghiacciai artici si é abbassato significativamente da quando sono divenute possibili misure da satellite, e anche l’estensione delle nevi é diminuita.

Vi sono evidenze provenienti anche dal ciclo idrologico: rovesci temporaleschi sono sempre più ingenti e frequenti, e anche la portata dei fiumi e la statistica delle precipitazioni piovose stanno cambiando.

Nel quadro di un cambiamento globale del clima rientrano anche osservazioni di tipo biologico. La linea degli alberi (massima altitudine a cui crescono gli alberi), l’ampiezza e la densità degli anelli degli alberi, i coralli, i sedimenti in fondo al mare e le stalagmiti, tutti questi elementi rappresentano una testimonianza di come il clima sia variato in passato. Confrontando questi indicatori, il riscaldamento attuale sembra essere eccezionale, almeno per quanto riguarda gli ultimi 1000 anni.

Dubbi?

Coloro che rinnegano l’origine antropica del surriscaldamento globale, solitamente chiamati scettici, sostengono che esso sia invece una conseguenza di cambiamenti nell’attività solare. Misure moderne di raggi cosmici, macchie solari ed altri indicatori, tuttavia, mostrano che dagli anni ‘50 il Sole non sia diventato particolarmente più attivo (si veda il grafico).

In ogni caso, eventuali variazioni nell’attività solare non escludono per forza il ruolo dei gas serra nel cambiamento climatico. Se il nostro clima fosse sensibile a leggeri cambiamenti del Sole, questo suggerirebbe che il nostro clima possa venire facilmente influenzato da cambiamenti nell’equilibrio energetico – ragion di più per credere che i gas serra possono causare un cambiamento climatico globale.

Altri fattori possono influenzare il bilancio radiativo, tra cui cambiamenti dell’orbita della terra intorno al sole e l’attività solare. Sappiamo che i vulcani immettono particelle che bloccano la luce solare negli strati alti dell’atmosfera, che sono degli aerosol naturali. Questi, così come quelli prodotti dall’uomo, possono anche avere l’effetto di attutire, di ridurre la quantità di energia che dal sole raggiunge la superficie terrestre. Questi aerosol possono inoltre influenzare le perdite di calore da parte della terra – l’effetto complessivo dipende dal tipo di particelle, dalla loro dimensione e concentrazione, dall’altitudine.

Confronto tra i raggi cosmici
galattici (GCR; in grigio) e la
temperatura globale media
(T(2m); in blu). Nonostante non
si osservi alcun andamento su
lunga scala nel comportamento
dei GCR, la T(2m) é aumentata.
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Anche i cambiamenti dei rilievi geologici hanno un ruolo, in quanto modificano il modo in cui il pianeta riflette la luce, nonché gli scambi di umidità ed energia tra la superficie e l’atmosfera.

Alcuni scettici sostengono che il surriscaldamento globale sia un’illusione dovuta all’effetto dell’urbanizzazione. In ogni caso, questa non potrebbe mai spiegare come mai la maggior parte degli oceani si siano riscaldati sia in superficie che nelle profondità – dove non ci sono città. E non spiega nemmeno perché il riscaldamento più ingente é stato osservato nell’Artide, in Alaska ed in Siberia. Inoltre, l’influenza urbana sulla temperatura é stata studiata e tenuta in considerazione solamente nelle stime di medie globali.

Un’altra tesi avanzata dagli scettici del cambiamento climatico sostiene che le misure della temperatura nell’atmosfera effettuate da satelliti non mostrino un riscaldamento analogo a quello riscontrato in superficie. Questa disparità é tuttavia dovuta a errori nell’analisi dei dati dei satelliti; gli andamenti nell’atmosfera sono adesso stati riconciliati con i dati da terra.

Altri ancora sostengono che la nostra atmosfera sia già opaca alla radiazione infrarossa e quindi satura, a tal punto che l’effetto di ulteriore CO2 sia del tutto trascurabile. Tuttavia, basta guardare Venere per rendersi conto che l’atmosfera non diventa satura così facilmente; si può inoltre dimostrare anche teoricamente. Inoltre, l’effetto della CO2 non é l’unico in questione: esistono anche altri processi retroattivi che possono amplificare (quali il ritiro delle calotte polari o l’umidità dell’aria) o ridurre (ad esempio le nubi basse) la reazione a un effetto serra in cambiamento.

Ma il clima non é sempre stato soggetto a mutazioni? Alcuni studiosi sostengono che il nostro clima abbia un naturale comportamento ciclico. Come facciamo a sapere che l’attuale riscaldamento non sia soltanto una parte di un ciclo naturale, nella fattispecie una fase di ripresa dopo una breve glaciazione?

Si può ricavare dalle leggi della fisica che la temperatura media di un sistema non cambia spontaneamente, in quanto l’energia deve essere conservata. Nel passato, é sempre stato qualche evento particolare a causare le variazioni climatiche: cambiamenti dell’orbita terrestre intorno al sole, della composizione atmosferica, dell’attività solare, attività vulcanica o cambiamenti orografici. Ma nessuno di questi fattori può spiegare l’attuale surriscaldamento, eccetto il cambiamento delle concentrazioni di gas serra. Anche i cambiamenti interni al sistema, come El Niño (nome dato alle variazioni di temperatura nel Pacifico Tropicale), possono produrre variazioni, ma di intensità molto minore rispetto ai cambiamenti dovuti a forze esterne. Indipendentemente dalla causa, c’é sempre una motivazione fisica dietro questi cambiamenti, che sia interna o esterna.

Possiamo davvero fidarci dei modelli climatici globali (GCM)? I GCM non sono perfetti, ma sono comunque il miglior strumento a disposizione per fare proiezioni sul futuro. Si può pensare a un GCM come a un puzzle, in cui un’immagine complessiva compare da una serie di piccoli pezzi messi insieme in modo ordinato e coerente. I GCM contengono tutte le nostre conoscenze circa il clima, in termini sia di leggi fisiche che di dati empirici, e ci forniscono un quadro d’insieme, grazie a metodi numerici e computer potenti. Alcune delle equazioni che descrivono i processi in questione possono essere risolte esattamente, ma in ogni caso le approssimazioni costituiscono una buona rappresentazione.

Proiezioni per il futuro

Cosa ci possiamo aspettare dal surriscaldamento globale prodotto dall’uomo? Le scoperte pubblicate in riviste scientifiche sono state raccolte e ordinate nel rapporto dell’IPCC, che rappresenta il quadro principale per il futuro.
Secondo l’AR4, un surriscaldamento globale di origine umana può causare molto probabilmente un surriscaldamento generale, con una reazione più forte nell’Artide e sui continenti. Le zone sub-tropicali saranno probabilmente interessate da maggiore siccità, mentre ci si aspetta un aumento delle precipitazioni alle latitudini più alte. Il rapporto suggerisce che ci saranno più alluvioni e carestie. I ghiacciai rischiano di sciogliersi, riducendo le risorse di acqua potabile per una gran parte della popolazione. Un innalzamento del livello del mare interesserà le zone costiere a bassa altitudine, ed in alcune regioni la gente potrà essere costretta a trasferirsi in zone più alte sul livello del mare.

La stagione degli uragani nel 2005 ha prodotto un numero senza precedenti – almeno nell’epoca moderna – di cicloni tropicali nella regione Caraibica/Nord Atlantica, alcuni dei quali si sono tradotti in un ingente numero di vittime e in enormi danni. Ci saranno più uragani/tifoni, o saranno solo più potenti? Siamo adesso testimoni di un certo qual andamento nell’attività dei cicloni tropicali? Al momento non possiamo essere sicuri, anche se esistono alcune indicazioni che il potenziale di intensità delle tempeste possa aumentare, e che ci sia stato un andamento crescente nell’attività associata ai cicloni tropicali più intensi su alcuni bacini oceanici.

Scie di condensazione

Questa immagine MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) mostra gran parte dell’Europa nord-orientale, in particolare alcune zone di Germania, Svezia, Polonia e Danimarca.

Le nubi che si allungano intorno alla parte orientale della Danimarca, visibili specialmente sul mare, sono in effetti scie di condensazione formate dal vapore d’acqua degli aeroplani. Il numero di queste scie riflette il livello notevole di traffico aereo nei cieli. Si ritiene che queste scie di condensazione possano formare cirri ad altitudine elevata, i quali potrebbero contribuire al surriscaldamento globale.

Il progetto Data User Element di ESA comprende attualmente studi sulle scie di condensazione e gli effetti che queste possono avere sul cambiamento climatico.

Aspetti sociali

Oltre alle questioni scientifiche che riguardano il surriscaldamento globale provocato dall’uomo, vi sono ovviamente anche aspetti etici: ad esempio, la maggior parte delle responsabilità legate all’aumento delle emissioni di gas serra sono da attribuire alle nazioni ricche, che però sono quelle meno interessate dai loro effettiw1. Occorre fare anche considerazioni energetiche, e chiedersi se le fonti di energia rinnovabile possano sostituire i combustibili fossili. Inoltre, considerazioni di carattere economico e scelte politiche riguardanti il cambiamento climatico sono strettamente legate alle diverse opzioni energetiche e alle emissioni di gas serra.

Il dibattito sul clima può essere una delle questioni più profonde dei nostri tempi. Sarebbe un peccato se il grande pubblico non potesse partecipare al dibattito a causa di difficoltà di comprensione. É dunque importante che le scuole insegnino ai loro alunni il clima e i suoi cambiamenti, e che le loro informazioni siano accurate ed aggiornate.

In addition to the scientific issues surrounding AGW, there are clearly ethical aspects too, such as those associated with the realisation that rich countries bear most of the responsibility for increased emissions of GHGs but are the least affectedw1. There are also energy considerations, and the question whether renewable sources of energy can replace fossil sources. Furthermore, economic considerations and political choices concerning climate change are closely related to energy options and greenhouse gas emissions.

The climate debate may indeed be one of the most profound issues of our time. It would be a shame if the broader public could not participate in this debate due to lack of understanding. Hence, it is important that schools teach students about climate and climate change, and that their information is accurate and up-to-date.

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Web References

Review

Tutti noi abbiamo sentito nominare il cambiamento climatico. L’argomento é molto spesso all’attenzione dei media, ma l’informazione al riguardo é il più delle volte incompleta o influenzata da opinioni politiche. In qualità di insegnanti di scienze, dobbiamo fornire agli studenti informazioni corrette e strumenti per sviluppare un atteggiamento critico basato sui fatti e atto a produrre cittadini impegnati ed attivi.

Questo articolo, secondo di una serie di due a cura di Rasmus Benestad, é molto utile in quanto introduce l’argomento in modo chiaro ed oggettivo, nel presentare l’evidenza di un cambiamento climatico dovuto all’uomo.

Consiglio questo articolo soprattutto agli insegnanti di scienze che intendono aggiornare la propria conoscenza e agli studenti di scuola superiore interessati nei fatti e nell’evidenza scientifica alla base di questo dibattito. Il materiale é inoltre particolarmente adatto per discussioni in classe, nonché per un approccio interdisciplinare all’educazione ambientale nelle scuole superiori.


Giulia Realdon, Italia




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