BIOLOGO TEORETICO
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di Giuseppe Badalucco
per Edicolaweb
Da ormai molto tempo è considerato un fatto assodato, al punto da divenire argomento di interesse dei media, il mutamento climatico cui sta andando incontro il nostro pianeta.
Si parla di un incremento della temperatura media globale di circa un grado negli ultimi 130 anni, al punto da spingere alcuni studiosi ad affermare che siamo sull’orlo della catastrofe planetaria.
Affrontiamo questo delicato argomento per capire quanto ci sia di vero nell’allarme lanciato dagli scienziati.
Innanzitutto occorre dire che nel linguaggio comune, spesso, si tende a confondere il clima con il tempo meteorologico, per cui occorre distinguere questi due concetti:
il tempo meteorologico viene definito come lo stato dell’atmosfera in un determinato luogo e in un dato momento. Esso varia a seconda del luogo di giorno in giorno a causa dei movimenti delle masse d’aria in relazione alla superficie terrestre.
il clima viene definito come lo stato medio dell’atmosfera su una determinata zona della superficie terrestre nel medio-lungo periodo (per esempio un arco di tempo di alcuni decenni).
Queste definizioni che ci vengono fornite dagli esperti permettono di capire che il tempo meteorologico è una condizione più o meno variabile, mentre il clima esprime una situazione più costante. I due fenomeni, importantissimi per la vita umana, sono oggetto di studio, rispettivamente, della scienza meteorologica, che cerca di realizzare le previsioni del tempo a breve termine e della climatologia, che cerca di studiare i fattori che incidono sul clima e la sua evoluzione nel tempo, sia con riferimento al passato che al futuro, studiando quindi le caratteristiche e la mutabilità delle variabili climatiche.
Vediamo innanzitutto quali sono le tipologie di climi riscontrabili attualmente sulla terra:
climi umidi tropicali (almeno 6 mesi di precipitazioni e temperatura del mese più freddo superiore a 15°): vi fanno parte il clima equatoriale e quello della Savana.
climi aridi (con più di sei mesi senza precipitazioni): il clima delle zone desertiche e quello delle steppe.
climi mesotermici (temperatura del mese più freddo compresa fra 2° e 15°): vi appartengono il clima temperato umido caldo con inverno secco e il clima temperato con estate secca.
climi microtermici (temperatura del mese più freddo superiore o uguale a 2°): vi appartengono il clima boreale con inverno umido e quello con inverno secco.
climi nivali (temperatura del mese più caldo sempre inferiore a 2°): vi appartengono il clima della tundra e il clima del gelo perenne.
Vediamo adesso quali sono le variabili che incidono sul clima della terra e che ne determinano la sua evoluzione. Innanzitutto occorre dire che alla base dei meccanismi regolatori del clima vi è l’energia solare, che viene assorbita dalla terra in modo diverso a seconda della latitudine, della geomorfologia dei continenti e della conformazione degli oceani, dell’orografia ecc. L’energia solare si trasforma in altre forme che determinano i movimenti dell’atmosfera, degli oceani e dei mari e una volta trasformata ritorna nello spazio.
Ecco allora che lo stato di equilibrio energetico del pianeta è dato dalle componenti del clima che si scambiano continuamente flussi di calore, di energia e di materia.
Tra le componenti del clima si possono considerare:
atmosfera: che trasferisce calore dall’equatore ai poli, con la circolazione generale delle masse d’aria. Viene influenzata dalla rotazione terrestre che ne devia il percorso, per cui è composta da tre tipologie: la circolazione tropicale (detta cella di Hadley), la circolazione delle latitudini medie e la circolazione polare.
composizione chimica dell’atmosfera: ad esempio, la concentrazione di "gas serra" influenza la capacità di trattenere calore.
oceani: anche le masse oceaniche trasportano calore dall’equatore ai poli. La corrente calda che si forma nelle regioni equatoriali sale fino all’Islanda dove incontra i venti gelidi provenienti dal nord e rilasciando calore ne mitiga gli effetti in termini di temperatura che potrebbero avere sul clima europeo. Nei mari del nord si forma la corrente fredda che fa il giro degli oceani in circa mille anni. Così pure la corrente circumpolare antartica collega le correnti marine negli oceani Atlantico, Pacifico e Indiano e nei mari di Weddell e di Ross. Essa ha un fronte di circa 1000 km e impiega 10 anni a fare un giro completo; recentemente è stato scoperto che incide sul clima in quanto, a seconda del suo funzionamento nel tempo, il pianeta si raffredda o si riscalda.
geosfera: l’evoluzione del clima sulla terra, nel lungo periodo, è legata alla storia geologica del pianeta, cioè alla deriva dei continenti. Infatti le varie tipologie climatiche sono legate alla posizione delle terre emerse. Ad esempio quando, per effetto della deriva dei continenti, a causa dello spostamento delle zolle in cui è divisa la litosfera, la geomorfologia dei continenti raggiunse la configurazione attuale, con la formazione delle Americhe e la chiusura dell’Istmo di Panama, le correnti marine cambiarono profondamente la loro struttura e la zona del circolo polare artico si raffreddò, mentre è dimostrato che in passato il clima ai poli era molto più caldo. Anche le eruzioni vulcaniche incidono, nel breve periodo, sul clima, in quanto l’emissione di polveri e gas nell’atmosfera riduce l’assorbimento di calore da parte della superficie terrestre.
biosfera: la vegetazione terrestre (boschi, foreste) e gli organismi vegetali marini, il fitoplancton, attraverso il processo di fotosintesi, sottraggono anidride carbonica all’atmosfera e diventano quindi il principale meccanismo naturale di riciclo dell’anidride carbonica nell’atmosfera.
energia solare: l’intensità stessa dell’energia solare varia con un ciclo di undici anni, anche se gli effetti sul clima terrestre non sono del tutto noti.
geometrie orbitali del pianeta: l’astronomo serbo Milutin Milankovic, compiendo studi sull’orbita terrestre, scoprì alcune delle principali cause delle ere glaciali e quindi delle variazioni climatiche nel lungo periodo. Scoprì che il clima della terra è direttamente influenzato dall’eccentricità (la forma dell’orbita terrestre, che è ellissoidale, varia nel corso di un ciclo di circa 92.000 anni), dalla precessione assiale della terra (la lenta rotazione inversa dell’asse terrestre, che si compie in circa 26.000 anni) e dall’inclinazione dell’asse terrestre (che varia in circa 40.000 anni, compresa fra circa 24° e circa 23,5°). La combinazione di questi cicli astronomici determina le condizioni per un’espansione ed un regresso delle calotte polari in periodi di oltre 20.000 anni. In generale si può dire che il clima è più freddo quando l’eccentricità e maggiore, l’obliquità dell’asse terrestre è minore e il moto precessionale tale che l’asse terrestre è orientato dalla parte opposta rispetto al sole durante l’inverno nell’emisfero boreale.
Queste sono le variabili che più direttamente incidono sul clima della terra e che ne determinano le più ampie oscillazioni nel corso di centinaia di migliaia e milioni di anni in cui si sviluppa la vita del nostro pianeta.
In particolare è importante soffermarsi su un fattore climatico che negli ultimi decenni ha attirato l’attenzione degli scienziati per gli effetti che esso potrà avere in futuro sulla variazione del clima della terra. Ci riferiamo all’emissione di anidride carbonica nell’atmosfera dovuto alle attività economiche umane e all’effetto serra del pianeta.
L’effetto serra è il fenomeno naturale per cui l’atmosfera è in grado di trattenere sotto forma di calore, l’energia che proviene dal sole. La terra e la sua atmosfera si comportano come una serra, nel senso che l’atmosfera lascia passare il calore proveniente dal sole ma ne trattiene una parte di quello che emana la superficie terrestre. Questo fenomeno è provocato, come intuì il Fourier, dalla composizione chimica dell’atmosfera, che contiene alcuni gas "serra" che hanno questa proprietà importantissima, che permette alla temperatura media globale di attestarsi intorno ai 15° contro in -19° che vi sarebbero in assenza degli stessi. In particolare delle radiazioni solari solo il 45% viene assorbito dalla terra; della parte restante il 25% viene riflesso dall’atmosfera, il 5% dalle superfici riflettenti (oceani, ghiacciai) e il restante 25% viene assorbito dall’atmosfera e irradiato sotto forma di calore.
I gas serra responsabili di questo fenomeno sono:
anidride carbonica (CO2): composto più importante del carbonio, presente in natura nella biosfera (molecole organiche), negli oceani (sotto forma di carbonati e bicarbonati), nella geosfera (sotto forma di combustibili fossili e calcare) e appunto nell’atmosfera. Il ciclo del carbonio, che coinvolge tutte le componenti della biosfera e della geosfera, permette la vita sulla terra e incide sull’equilibrio climatico del pianeta, in assenza di attività esterne che alterino la composizione chimica dell’atmosfera.
metano (CH4): si forma dalla degradazione di materiale organico in assenza di ossigeno (per esempio viene emesso dalle mangrovie e in prossimità delle paludi) ma deriva anche dall’intervento umano.
biossido di azoto (NO2): gas con una bassa concentrazione nell’atmosfera viene prodotto anche dalle attività agricole con l’impiego di fertilizzanti azotati e da alcune produzioni industriali.
Il nocciolo della questione è che, con l’emissione di grandi quantità di gas serra di origine industriale e civile iniziata a partire dalla metà del XIX secolo, con la rivoluzione industriale, l’Uomo sta generando un effetto serra aggiuntivo, a quello naturale, che sta alterando il clima del pianeta e che potrebbe avere effetti devastanti in futuro. L’Uomo, con le attività industriali e produttive, altera gli equilibri climatici introducendo nuovi gas serra nell’atmosfera e influendo così sui serbatoi naturali che regolano il ciclo del carbonio.
La questione può essere inquadrata sotto un duplice aspetto:
emissioni continue di gas serra che derivano dal consumo e dalla combustione di combustibili fossili, e dalle produzioni agricole e gestione rifiuti.
riduzione del potere di assorbimento dei gas serra da parte della vegetazione presente nella biosfera, a causa della deforestazione che sta avvenendo a ritmi selvaggi e che determina il minore assorbimento di anidride carbonica da parte delle piante.
Gli scenari futuri che derivano dall’incremento della concentrazione media di anidride carbonica nell’atmosfera sono devastanti, secondo le previsioni degli scienziati, infatti, dobbiamo aspettarci:
aumento della temperatura media globale del pianeta: dal 1860 ad oggi, la temperatura media del globo è aumentata di 0,6° C. Si ritiene che l’incremento sia il più significativo degli ultimi mille anni.
aumento delle precipitazioni: consistente nell’emisfero boreale, non tanto in termini complessivi quanto piuttosto in termini di maggiore concentrazione in determinati periodi dell’anno, mentre vi sarà una riduzione delle piogge nelle fasce tropicali e subtropicali.
aumento della frequenza di eventi climatici estremi: alluvioni, piogge torrenziali, tempeste e ondate di caldo e freddo eccessivo.
aumento del rischio di desertificazione anche in zone temperate.
diminuzione dei ghiacciai nelle più importanti catene montuose mondiali.
crescita del livello dei mari: negli ultimi 100 anni si è registrato un incremento di 10/25 cm.
Gli effetti che deriveranno più direttamente da questi scenari sono distinguibili in tre categorie:
riscaldamento globale dell’atmosfera e della superficie terrestre: si prevede un generale incremento della temperatura compreso fra 1,5° e 5,8° C, con un incremento medio di 0,3° C ogni dieci anni. In particolare interesserà in modo diverso le alte latitudini (con un incremento medio invernale maggiore che determinerà un’accelerazione nello scioglimento dei ghiacci dei mari polari), le medie latitudini (le zone temperate saranno interessate da un maggiore riscaldamento estivo mentre quello invernale si manterrà intorno alla media globale) e le basse latitudini (le zone tropicali e intertropicali saranno interessate da un minore riscaldamento rispetto alla media globale).
accelerazione del ciclo dell’acqua: le precipitazioni aumenteranno in modo tale da modificare il ciclo dell’acqua. Ciò dipende dalla maggiore evaporazione dei mari in conseguenza all’incremento della temperatura media globale. Occorre precisare che l'incremento non sarà uniforme sulla superficie terrestre ma distribuito in modo diverso a seconda delle latitudini. Le precipitazioni aumenteranno alle alte latitudini e nella fascia tropicale durante tutto l’anno, mentre nelle latitudini medie (zone temperate) aumenteranno in modo significativo nel periodo freddo. Tuttavia le attuali conoscenze scientifiche non permettono di dire con certezza se vi sarà un incremento sicuro della frequenza di eventi climatici estremi (uragani, tempeste tropicali, alluvioni) o se questi saranno semplicemente distribuiti in modo diverso geograficamente.
incremento del livello dei mari: il livello dei mari si innalzerà per effetto dello scioglimento dei ghiacci polari e delle banchise. Nelle ipotesi peggiori il livello si innalzerà di circa un metro nei prossimi 100 anni mentre nelle ipotesi migliori crescerà solo di 10-20 cm. L’ipotesi più accreditata è che possa crescere di 50 cm da qui al 2100.
Le previsioni che i climatologi fanno per il futuro sono molto importanti. Occorre però ricordare che tali previsioni non sono fine a se stesse ma vengono realizzate anche al fine di capire quali saranno i possibili scenari socio-economici futuri e l’impatto che i cambiamenti climatici avranno per la vita sulla terra e per la salvaguardia del genere umano.
Gli scenari che ne derivano sono inquietanti per gli effetti che possono presentarsi:
sistemi naturali: la composizione e la distribuzione di molti sistemi naturali appartenenti all’ecosistema globale subiranno forti modificazioni (foreste, praterie, deserti, laghi, oceani ecc.) e tenderanno a trasformarsi a seconda di come le specie risponderanno ai cambiamenti climatici.
agricoltura: i cambiamenti climatici incideranno sulle rese, cioè sulla produttività media delle produzioni agricole, con cambiamenti significativi sulle produzioni di derrate alimentari e con una diversa distribuzione degli incrementi o decrementi di produttività alle diverse latitudini. Le previsioni devono tenere conto anche degli effetti che deriveranno dall’incremento di parassiti e agenti patogeni che potranno interessare le coltivazioni.
salute umana: si prevede che a causa del riscaldamento globale potranno aumentare i casi di malaria, ma anche febbre gialla ed encefaliti, che possono essere provocate da insetti a causa della diversa distribuzione geografica e diffusione degli stessi.
acqua come risorsa economica: i cambiamenti climatici modificheranno la disponibilità, a livello regionale, di acqua per usi industriali e civili.
zone costiere: l’innalzamento del livello dei mari sommergerà una percentuale più o meno elevata di zone costiere importanti per molti paesi. Si parla dell’1% per l’Egitto, del 6% per i Paesi Bassi, del 17,5% per il Bangladesh fino all’80% di zone costiere di isole dell’Oceano Pacifico.
Proprio per mitigare gli effetti futuri di queste variazioni climatiche già in atto, a partire dagli anni ’90 del XX secolo, si è fatta strada l’idea di attuare un vero e proprio codice di regolamentazione delle emissioni di gas serra e clorofluoro-carburi allo scopo di ridurre le emissioni entro un arco di tempo ritenuto ragionevole in termini di sviluppo economico-industriale sostenibile.
Nel 1992, i paesi che partecipavano alla conferenza mondiale sull’ambiente firmarono il primo documento di intenti sullo sviluppo sostenibile, mentre nel 1997 fu firmato il protocollo di Kyoto, che impegna i paesi industrializzati (che producono oltre il 70% delle emissioni complessive) e quelli dell’est europeo a ridurre del 5,2% le emissioni di gas serra (soprattutto anidride carbonica) entro il 2012.
Tutti i paesi hanno aderito ma successivamente si è aperta una accesa discussione tra gli Stati Uniti e l’Unione Europea sulle modalità in cui può avvenire l’attuazione di questo protocollo, perché gli Usa vorrebbero un sistema di acquisto delle quote di gas serra che un altro paese riesce a ridurre. Ad esempio: l’Italia riduce dell’1% l’emissione di gas serra e gli Usa "pagando" questo diritto di inquinamento acquistano l’1% di emissione in più, in modo tale da mantenere in pareggio il bilancio complessivo dell’emissione, con effetti positivi nel lungo periodo. Gli Usa propongono anche di aumentare l’assorbimento di anidride carbonica con una politica di sostegno all’impianto di nuove foreste.
L’Unione Europea contesta, ovviamente, il meccanismo di acquisto del diritto di inquinamento.
Quanto detto dimostra come all’inizio del nuovo millennio la politica economica ed energetica mondiale sia rimasta indietro rispetto alla ricerca di nuove fonti di energia alternative che potrebbero, almeno parzialmente, ridurre il consumo di combustibili fossili sia a livello industriale che civile con effetti positivi sulle emissioni di gas serra nel futuro.
Spetta ovviamente agli uomini che hanno le più alte responsabilità guidare le nazioni verso le scelte giuste che incideranno sul futuro dell’Umanità, perché come ha detto recentemente uno scienziato che ha condotto studi in materia, siamo a 1,5° dalla catastrofe planetaria. A margine di queste considerazioni occorre per completezza accennare brevemente al fatto che non tutta la comunità scientifica è concorde nell’affermare che le emissioni di gas serra possono modificare l’equilibrio climatico del pianeta, per cui le cause dell’incremento della temperatura del pianeta dovrebbero essere ricercate altrove.
Infatti i modelli matematici che descrivono i cicli naturali del carbonio considerano il fatto che le emissioni naturali (cioè senza l’intervento umano) sono di circa 100 gigatonnellate all’anno contro circa 7 gigatonnellate immesse dalle attività umane, per cui si discute se immissioni di questa portata possano davvero alterare il clima.
Gli scienziati appoggiano le loro ipotesi sulla forte correlazione lineare esistente tra l’incremento della temperatura media globale dal 1860 ad oggi e le immissioni di gas serra (soprattutto anidride carbonica) dalla stessa epoca ad oggi, che ovviamente sono andate crescendo, per cui se due fenomeni quantitativi, suscettibili di misurazione, vengono messi in correlazione e l’indice che se ne ricava è molto elevato, ciò significa che esiste una relazione lineare molto forte tra l’incremento dei due fenomeni. Si tratta di un argomento molto convincente, perché anche gli scienziati hanno bisogno di certezze. È molto importante ricordare che esistono anche correlazioni spurie, per cui esistono fenomeni per i quali vale una correlazione che non ha senso. In passato studiosi hanno fatto notare l’esistenza di una forte correlazione lineare tra l’aumento dei casi di AIDS e la vendita di personal computer a partire dall’inizio degli anni ’80, un classico esempio di una correlazione che non ha senso.
Potrebbe trattarsi di un inciampo della scienza? Certo il dubbio viene, perché la comunità scientifica non è affatto compatta sulle variazioni climatiche e gli studiosi che propugnano teorie alternative hanno scarsa voce in capitolo, perché dietro alla compattezza degli scienziati che appoggiano la tesi dei gas serra ci sono forti interessi in gioco, in quanto è stato messo in moto un meccanismo gigantesco volto a imprimere una svolta epocale sulle decisioni statuali delle politiche economiche ed energetiche dei prossimi anni. Ci sono scienziati che mettono in gioco la loro reputazione su tesi di questa portata e non sono disposti ad arrendersi tanto facilmente. Dal canto loro gli studiosi che appoggiano tesi alternative puntano il dito su una serie di argomentazioni che hanno la loro importanza e che si possono così riassumere:
l’energia solare incide in modo ancora poco conosciuto sulla chimica dell’atmosfera, per cui occorre approfondire lo studio di tale impatto per capire meglio le cause delle variazioni climatiche. Infatti recentemente è stata scoperta una forte relazione diretta e rapida tra variazioni repentine dell’attività solare e variazioni del clima e della chimica stessa dell’atmosfera (studi di N.D. Marsh e H. Svensmark, Physical Review Letters 4 dicembre 2000). In passato si credeva che le fluttuazioni dell’attività solare fossero troppo ridotte per avere effetti immediati sul clima, ma recenti studi hanno dimostrato che forti flussi di particelle cariche (vento solare) hanno l’effetto di schermare la terra dai raggi cosmici e di conseguenza incidono sulla formazione delle nubi e quindi sulla modulazione del clima terrestre. Durante l’eclissi solare del 1999, alle nostre latitudini, fu registrato (ad Ascott in Inghilterra) una repentina caduta del livello di ozono (fino al 60%) presente nell’aria e un altrettanto rapido ritorno alla normalità al termine dell’eclissi, dimostrando così una forte e rapida connessione tra la luce solare e la chimica dei gas dell’atmosfera che potrebbe rivelarsi di fondamentale importanza per lo studio del clima.
i raggi cosmici (cioè particelle ad alta energia che si diffondono nello spazio) emessi dalle stelle della nostra Galassia raggiungono l’atmosfera terrestre e attraverso i processi di ionizzazione degli strati dell’atmosfera incidono sulla formazione delle nubi e quindi direttamente sulla riflessione della luce solare e sul trattenimento del calore re-irradiato dalla terra, con effetti sulle variazioni climatiche.
Quanto detto dimostra come lo sviluppo della ricerca scientifica, che spesso non è facile da avvertire, possa portare a delle sorprese su conoscenze che si ritengono acquisite già da molto tempo.
Gli scienziati dovrebbero fare lo sforzo di andare al di là delle proprie convinzioni per prendere in considerazione ciò che sembra impossibile. Queste recenti scoperte dimostrano che se le argomentazioni degli scienziati "ecologisti" sono giuste, nel senso che sarà un bene per tutti se riusciamo a ridurre l’inquinamento atmosferico e le emissioni di gas serra che comunque potrebbero avere degli effetti deleteri per il clima, è pur vero che bisogna ammettere che non siamo certi degli equilibri climatici del pianeta.
Dobbiamo imparare ancora molte cose sul clima e sulla sua evoluzione futura, certi della consapevolezza che comunque l’Uomo, come ha sempre fatto, modifica la Natura cercando di modellarla ai propri bisogni, nella speranza che noi stessi riusciamo a comprendere che non possiamo autodistruggerci per inseguire uno sviluppo industriale perpetuo.
BIBLIOGRAFIA:
- "Clima e cambiamenti climatici" - ENEA
- "15 anni di spedizioni italiane in Antartide" - Antonio Meloni, Gruppo Aerospaziale
- "Geografia, una scienza per l’Uomo" - Giancarlo Corbellini, ed. Principato 1984
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