Tesina sul cambiamento climatico

Introduzione al concetto di clima

"Tempo meteorologico" e "clima" sono due termini che nel linguaggio comune vengono spesso confusi; dal

punto di vista scientifico invece, i loro significati sono ben distinti. Il tempo meteorologico è la risultante di

molti fattori riferita ad un'area definita e limitata in un determinato intervallo di tempo. Il clima invece si

definisce soprattutto sulla base di elementi costanti che tendono a ripetersi stagionalmente; si riferisce

inoltre ad ambienti molto vasti (ad esempio, le fasce climatiche comprendono parti molto estese di più

continenti). Esso dipende da determinati elementi e fattori climatici.

Risulta pertanto evidente come il clima di una regione sia soggetto a cambiamenti temporali, anche con

periodi piccoli e del tutto comparabili con la durata media della vita di un essere umano; succede quindi

abbastanza di frequente che una persona, nella sua vita, si trovi a sperimentare dei cambiamenti climatici.

A maggior ragione, quindi, possono esserci cambiamenti climatici su periodi lunghi, in risposta a variazioni

nei fattori sotto elencati.

L'Organizzazione Meteorologica Mondiale ha stabilito che la durata minima delle serie di dati continui per

poter individuare delle caratteristiche climatiche di una località è 30 anni.

Elementi

Gli elementi climatici sono dei fenomeni fisici misurabili, la cui misurazione viene effettuata dalle stazioni €

temperatura;

• umidità;

• pressione;

• intensità e la durata delle radiazioni solari;

• precipitazioni;

• nuvolosità;

• vento (velocità, direzione, raffiche).

•

Fattori

I fattori climatici sono le condizioni che producono variazioni sugli elementi climatici. Si possono distinguere

tra fattori zonali, che agiscono regolarmente dall'equatore ai poli, e fattori geografici, che agiscono in modo

diverso per ogni località.

Sono fattori zonali:

latitudine (distanza dall'equatore);

• circolazione generale atmosferica, che influisce attraverso gli scambi di calore tra le regioni calde e

• le regioni più fredde.

effetto serra

•

Sono fattori geografici: 4

altitudine (poiché con l'altezza diminuiscono la temperatura, la pressione e l'umidità, mentre

• aumentano l'irraggiamento solare e, fino a una certa quota, la piovosità);

presenza di catene montuose (che bloccano i venti);

• vicinanza al mare (che mitiga il clima);

• correnti marine (che agiscono sul clima delle regioni costiere);

• vegetazione;

• attività umana (che agisce sul clima in quanto capace di modificare l'ambiente naturale e gli

• equilibri degli ecosistemi).

raggi solari

•

Teorie sui cambiamenti climatici e il riscaldamento globale

L’uomo, tramite lo sfruttamento di combustibili fossili, i continui processi di combustione a livello

industriale, in ambito domestico e con l’uso delle autovetture, contribuisce notevolmente nell’emissione si

gas serra nell’atmosfera, aumentando la concentrazione di questi rispetto alla naturale quantità. Ciò che

ancora non è ben chiaro è in quale percentuale la nostra azione può influire sul clima del pianeta.

Secondo le tesi ormai più diffuse, grazie al film di Al Gore “Una scomoda verità”, la quantità di CO presente

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nell’atmosfera è direttamente connessa alla temperatura dell’aria, come dimostra questo famoso grafico:

Il grafico si riferisce ad un arco di tempo di circa 1000 anni. La linea rossa rappresenta l’andamento della

temperatura media annua, mentre quella blu indica la quantità di anidride carbonica. È evidente che i due

fattori sono in qualche modo connessi.

Dal precedente grafico appare ben visibile che la temperatura negli ultimi anni ha raggiunto un picco molto

elevato, in riferimento all’intero millennio. 5

Da questo secondo grafico, risulterebbe invece che nell’era medievale si è presentato un periodo molto più

caldo di quello attuale (definito appunto periodo caldo medievale):

I due grafici sembrerebbero discordanti, ma entrambi sono risultati di studi scientifici attendibili, ad

esempio derivanti dalla misurazione della temperatura indicata dagli isotopi di varia natura presenti nei

campioni di carotaggi dei ghiacciai. Effettivamente potrebbero essere diverse interpretazioni della stessa

situazione; ad esempio il primo grafico potrebbe riferirsi alle medie annue delle temperature, mentre il

secondo ai massimi e minimi stagionali registrati.

Il grafico qui a fianco, ad esempio,

vuole dimostrare che la

temperatura non dipende

direttamente dalla CO .

2

Infatti il periodo del secondo

dopoguerra, con la fioritura di

molte industrie e con l’avvento

delle autovetture e degli

elettrodomestici, dovrebbe

corrispondere ad un notevole

aumento di CO emessa dall’uomo.

2

Paradossalmente, proprio durante

quel periodo risulta un calo di

temperatura, il cui corso

corrisponde esattamente all’inizio e alla fine del boom economico.

Tutti i dati forniti da diverse istituzioni scientifiche (tra cui l’IPCC) dovrebbero essere certamente attendibili,

ma purtroppo anche in questo campo esistono relatività e discordanze. Le interpretazioni e le modalità con

cui ogni gruppo di studiosi espone risultati che dovrebbero concordare sono diverse; c’è da dire inoltre che

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ogni associazione scientifica è spesso appoggiata e sostenuta da un’entità politica e in qualche modo,

quindi, anche “pilotata” in base ad interessi economici.

In ogni caso, qualsiasi studio, a parte possibili inesattezze, ha un preciso fondamento scientifico e perciò va

preso in considerazione.

Un ulteriore esempio da osservare è l’influenza dell’attività solare sul riscaldamento globale:

Nel grafico a fianco, la linea blu

rappresenta la temperatura

media registrata nell’atmosfera,

mentre la linea rossa indica

l’attività solare.

Si nota la connessione tra

attività solare e le variazioni di

temperatura sulla terra, ma per

mancanza di dati precedenti agli

ultimi secoli, il periodo

rappresentato è piuttosto breve

(rispetto all’intero millennio

analizzato in precedenza) e può

essere quindi meno attendibile

rispetto agli altri grafici.

La curva seguente rappresenta una ricostruzione dell’attività solare per un arco di tempo più ampio,

derivata da una datazione al carbonio 14 effettuata a terra. È dimostrato che una datazione a radioisotopi

fornisce informazioni sull’attività solare; in questo modo si è potuto costruire un grafico dell’attività media

del sole nel corso di circa 1000 anni, classificando alcuni periodi.

Attualmente il sole di trova nel periodo di “massimo moderno” e questo può giustificare l’attuale

riscaldamento globale. Si può notare anche il lungo periodo di intensa attività intorno al 1200, chiamato

“massimo medievale”, che corrisponde esattamente al lungo “periodo caldo medievale” evidenziato in uno

dei grafici precedenti. 7

Le connessioni tra temperatura, anidride carbonica (e altri gas serra), attività solare ed altri fattori

ambientali sono tutte scientificamente provate, ma il dibattito rimane sempre aperto su quale possa essere

la percentuale di influenza di ognuno di questi fattori, quindi se l’azione dell’uomo è decisiva oppure

ininfluente. C’è chi sostiene, ad esempio, che la percentuale di CO prodotta dall’uomo sia inferiore al 5%,

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mentre l’80% sia derivata allo scambio gassoso tra gli oceani e l’atmosfera. In questo caso, l’acqua del

mare libererebbe tanta più anidride carbonica (insieme al vapore acqueo) quanto più è alta la temperatura

e l’ipotesi iniziale sul collegamento tra CO e temperatura sarebbe invertita. Rimane però vero anche che

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un aumento di concentrazione dei gas serra (tra i quali anche vapore acqueo) causa senza dubbio un

aumento di temperatura. Considerando entrambe le ipotesi vere, questo ciclo facilmente innescabile

darebbe luogo ad un ciclo di “feedback positivo” (ovvero un “cane che si morde la coda”). È possibile che

tutto questo stia già succedendo davanti ai nostri occhi, ma potrebbe essere talmente lento da non

risultare evidente nemmeno dalle analisi più ampie. Se non fosse così, potrebbero essere altri fattori (come

le eruzioni vulcaniche) a bloccare questo “ciclo infinito” di riscaldamento globale, altrimenti questo

meccanismo si sarebbe innescato millenni fa e avrebbe portato il pianeta a scaldarsi senza mai fermarsi.

In ultima analisi, ciò che possiamo osservare è che i fattori che influenzano o che potrebbero influenzare il

riscaldamento globale sono numerosi e, pur essendo oggi misurabili, rimane comunque difficile studiarne

l’andamento e gli effetti sul pianeta, tenendo in considerazione veramente tutte le variabili in gioco.

È facile evincere, comunque, che l’azione dell’uomo è qualcosa che può influire poco, rispetto alle

manifestazioni delle forze della natura e ai fattori cosmici; basta pensare all’influenza del sole, delle

variazioni dell’inclinazione dell’asse terrestre e dei moti dei corpi celesti (moti millenari), oppure alle

maree, ai vulcani e agli oceani. In confronto a questi fattori l’azione dell’uomo può essere paragonata a

qualcuno che bisbiglia in uno stadio affollato.

Rimane comunque di fondamentale importanza la ricerca e l’uso di fonti di energia rinnovabili e soluzioni a

basso impatto ambientale, principalmente per due motivi: per prima cosa, saremo a breve obbligati a

sfruttare energie alternative al petrolio, in quanto è ormai certo l’imminente esaurimento dei combustibili

fossili; allo stesso tempo, se pure l’immissione di gas di scarico nell’ambiente non dovesse influire sul clima,

sicuramente influisce sulla qualità dell’atmosfera e contribuisce a rendere sempre più inquinato l’ambiente

e l’aria che respiriamo. 8

Il sole: un corpo nero

Si definisce corpo nero un oggetto teorico che assorbe il 100% della radiazione che incide su di esso, senza

riflettere nulla.

Un corpo nero riscaldato ad una temperatura sufficientemente elevata emette radiazioni. L’ energia

emessa è totalmente isotropa e dipende solo dalla temperatura del corpo e non dalla sua forma o dal

materiale di cui è costituito L’energia emessa da un corpo nero riscaldato ad una certa temperatura T viene

chiamata “radiazione di corpo nero”.

Facendo passare la radiazione emessa da un corpo a temperatura T attraverso uno spettrografo e

misurando l’intensità dell’energia alle varie lunghezze d’onda si osserva uno spettro riprodotto dalla

funzione di Planck. Il grafico a fianco rappresenta l’andamento della funzione

di Planck per un corpo nero ad una certa temperatura. In

ascissa ci sono la lunghezza d’onda in unità di micron e in

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ordinata il valore della funzione in unità di 1016 erg/cm /s.

Come si nota, la funzione di Planck ha un massimo di

emissione molto ben definito, con l’intensità che cresce

molto rapidamente alle lunghezze d’onda più corte e

diminuisce più lentamente alle lunghezze d’onda maggiori.

Lo spettro di emissione del corpo nero mostra un massimo di energia ad una certa lunghezza d’onda (λ )

max

All’aumentare della temperatura T del corpo, la lunghezza d’onda del massimo di emissione decresce.

= costante (legge di Wien)

2000 K Questo grafico rappresenta la funzione di Planck per un corpo

nero a quattro temperature diverse, crescenti dalla curva rossa

a 1250 K fino alla curva blu a 2000 K. Il grafico dimostra lo

1750 K spostamento del massimo di emissione verso lunghezze d’onda

più corte all’aumentare della temperatura.

1500 K Un corpo nero, ad una temperatura nota, emette quindi una

1250 K radiazione, il cui spettro è approssimabile dalla funzione di

Planck. Molti corpi celesti studiati mostrano questo

comportamento; ad esempio una stella calda (alla temperatura di 30000°K) emette una radiazione

prevalentemente ultravioletta, mentre il Sole, che ha una temperatura media di 6000°K, ha un picco di

densità di energia alla lunghezza d’onda (λ ) di 480nm, nel campo del visibile.

max 9

Le due immagini in alto rappresentano il sole fotografato nel campo dell’ultravioletto, in due momenti

diversi, dalla sonda SOHO. Le macchie più chiare rappresentano le zone della fotosfera a più alta