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CAMBIAMENTO CLIMATICO

Il termine “ cambiamento climatico” viene spesso utilizzato ed inter-cambiato col termine “riscaldamento globale”. Tuttavia, conoscendo la vasta gamma di impatti che questo può avere - che vanno oltre le singole variazioni di temperatura - viene generalmente preferito all’interno della comunità scientifica, l’uso del primo termine.

COMPONENTE CHIMICA

I due gas che più di tutti contribuiscono significativamente al riscaldamento della terra sono il vapore acqueo e l’anidride carbonica. Il metano, il nitrato, l’ozono, l’ossido e il solforato sono comunque gas serra, ma il loro contributo è molto limitato a causa delle loro basse concentrazioni.

Dall’inizio della Rivoluzione Industriale, l’attività umana ha causato l’incremento di diversi tipi di gas nell’atmosfera tra cui l’anidride carbonica (Co2), che ha portato molti scienziati a crederne la causa del riscaldamento antropogenico causato dai gas ad effetto serra. Negli ultimi due secoli la concentrazione di anidride carbonica nella nostra atmosfera è cresciuta di circa il 30 per cento, dal livello pre-industriale che si aggirava sulle circa 270 parti per milione, al livello corrente di 384 parti per milione. Le concentrazioni di anidride carbonica sono oggi le più alte registrate nei ultimi 150 mila anni. E se il consumo di fonti fossili, carbone e petrolio annessi, continuerà durante tutto il prossimo secolo al livello corrente, queste raggiungeranno le 600-700 parti per milione nel 2100.

Il numero di emissioni di gas inquinanti prodotte da altri componenti chimici sono cresciute allo stesso modo. Le concentrazioni di metano nell’atmosfera sono duplicate rispetto al periodo pre-industriale. Altri gas chimici, come ad esempio i cloro-fluoro-carburi, i peri-fluoro-carburi ed gli idro-fluoro-carburi, sono di natura  sintetica ed hanno fatto la loro apparizione soltanto a partire dalla Rivoluzione Industriale.

Ogni composto possiede una distinta capacità di generare calore ed una propria “mezza-vita” chimica, cioè il tempo che una tipica molecola spende nell’atmosfera prima di avere una reazione e formare un nuovo composto. Alcuni gas serra, incluso il metano e le componenti contenenti alogeno, contribuiscono molto di più all’inquinamento, dell’anidride carbonica. Tuttavia, il picco del volume di Co2 nell’atmosfera, comparato con queste tracce di gas, sta a significare che quest’ultima è ancora di gran lunga il più alto contributo al riscaldamento prodotto per mano dell’uomo. In più, mentre alcuni gas possiedono una “mezza-vita” di alcune decadi, quella corrispondente alla Co2 è dell’ordine di un secolo. La maggior parte dell’anidride carbonica che oggi rilasciamo sarà presente nell’aria ancora nel 2070 e poi ancora nel 2100.

Il sistema climatico è estremamente complesso, e molte altre forze oltre all’effetto serra contribuiscono alle oscillazioni dei nostri modelli climatici. Tuttavia, l’evidenza ci dice che l’influenza umana sta cambiando il clima del nostro pianeta. Alcuni dei più importanti scienziati argomentano che il riscaldamento sperimentato nel ventunesimo secolo, è almeno in origine  parzialmente antropogenico. Anche l’Intergovernamental Panel on Climate Change ha concluso che “L’oggettività dell’evidenza ci suggerisce che esiste una concreta influenza umana sul cambiamento climatico”.

COMPONENTE FISICA

L’effetto serra è assolutamente vitale affinchè ci sia vita e, come sappiamo, per sopravvivere sulla terra. Senza, questa sarebbe un pianeta freddo, con una temperatura alla superficie ben al di sotto dello zero. L’effetto serra riscalda la terra, e come risultato si ottiene una temperature mite che ha permesso alla vita di fiorire.

Utilizzando un modello molto semplice, si potrebbe dedurre la temperatura della superficie della terra in assenza dell’effetto serra. Noi sappiamo che circa 340 W/m2 della potenza solare per unità di superficie, riscalda il nostro pianeta. Circa il 30 per cento della nostra energia è riflessa, lasciando una media di 240 watt da assorbire ad ogni metro quadrato di superficie.

Tutti gli oggetti con una temperatura al di sopra dello zero assoluto, emettono radiazioni; e la terra non fa eccezione. Secondo i fisici, il potere emesso da un corpo nero (nel nostro caso è la terra) è sT4, dove per T intendiamo la Temperatura della terra sulla superficie, e per S la Costante di Stefan-Boltzmann.

Se lo spazio e la terra hanno lo stesso equilibrio radioattivo ovvero, se non si verifica né guadagnato né perdita di calore da parte di quest’ultima, si può assumerne la temperatura come una funzione della costante di Stefan-Boltzmann. Il nostro modello produce una temperatura media in superficie pari a 255 K, o a circa 0 gradi Fahrenheit. Molte parti della terra sarebbero ancora più fredde. Si potrebbe immaginare un mondo dove la maggior parte del pianeta rispecchi le condizioni che di solito sono associate solamente alle regioni polari e subpolari. Chiaramente la situazione sarebbe inospitale per la maggior parte delle forme di vita presenti oggi.

Fortunatamente, la temperatura media della superficie del nostro pianeta è molto più piacevole (288 K – 58 gradi Fahrenheit), creando così condizioni temperate, adatte alle forme di vita che oggi sono conosciute. Il pezzo mancante del nostro modello è l’effetto serra – gas che riscaldano il pianeta approssimativamente di 60 gradi F, e producono il clima che conosciamo oggi. I due principali gas serra presenti nella nostra atmosfera sono l’anidride carbonica ed il vapore acqueo. Altri gas serra includono il metano ed i cloro-fluoro-idrocarburi. Queste sostanze immagazzinano il calore nei raggi infrarossi, la banda di lunghezza d’onda alla quale la terra emette energia, ridirigendone poi una certa quantità indietro, verso la superficie terrestre. Questa è la sorgente extra di calore che ci riscalda, evitando la gelida temperatura prevista dal nostro modello se questi gas non esistessero.

INTERRELAZIONI TRA IL CAMBIAMENTO CLIMATICO, L’INQUINAMENTO DELL’ARIA E L’OZONO      

 Le interrelazioni tra l’inquinamento dell’aria, l’impoverimento dell’ozono stratosferico ed il cambiamento climatico sono di natura molto complessa. L’attività industriale ed agricola si sono rilevate un fattore determinante, contribuendo ad ognuno di questi problemi. In molte circostanze, azioni volte a limitare la produzione di emissioni, saranno utili allo stesso modo per cercare una soluzione agli altri problemi connessi.

I Cloro-fluoro-idrocarburi (CFCs), che rappresentano la causa principale del’assottigliamento dell’ozono stratosferico, sono anche potenti gas serra; per questo le azioni volte a ridurre il loro uso, saranno di grande aiuto anche per la protezione dello stesso clima e, allo stesso modo, nel preservare lo strato dell’ozono. L’uso di energia rinnovabile, evitando l’utilizzo delle fonti fossili, servirebbe ad incrementare l’efficienza energetica e un miglioramento della qualità dell’aria.

A volte, tuttavia, mentre si cerca di bilanciare gli obiettivi, le misure di controllo sono dirette verso un solo in particolare. Il lavoro svolto per la riduzione della produzione di energia derivante dal carbone per ridurre l’inquinamento dell’aria, porterebbe comunque come risultato l’aumento nell’uso di altra energia e creerebbe molte più emissioni di gas serra.  Entrambi i casi (l’incremento della temperatura media sulla superficie terrestre e l’assottigliamento dell’ozono stratosferico) risultano essere probabilmente la causa di una reazione fotochimica, che  a sua volta aggrava il livello dell’ozono al suolo e la quantità di smog, e in molti casi l’innalzamento del grado d’inquinamento dell’aria, che per certi versi, annulla l’effettività di molte misure di controllo.

La grande complessità del clima terrestre ci fa capire che non si può essere sicuri circa i cambiamenti che deriveranno dall’incremento della concentrazione di Co2. Più ricerca e rifinitezza dei modelli sul clima globale (GCMs), sono necessari per ridurre il margine di errore nel predire il clima futuro.

Il GCMs sono programmi elettronici che simulano il clima della terra, tenendo conto di un numero straordinario di variabili che descrivono le proprietà fisiche e chimiche dell’atmosfera, degli oceani e dei continenti. In questi ultimi decenni la qualità del modello è cresciuta immensamente, grazie alla velocità e potenza dei sempre aggiornati computer. Tuttavia, alcune debolezze devono essere corrette per incrementare l’accuratezza del GCMs. Molto lavoro deve essere ancora fatto nel simulare accuratamente il comportamento degli oceani nel modello. In più, la fisica delle nuvole è la meno compresa e aggiunge un’altra misura di incertezza.

Con l’aumento della ricerca, la risoluzione dei modelli dovrebbe incrementare nei prossimi anni, permettendo agli scienziati di definire con precisione il livello del riscaldamento globale e dell’innalzamento del livello del mare e permettere forse, una migliore valutazione degli effetti a scala regionale del surriscaldamento terrestre.

Valentina Agostinelli