Cinque domande comuni sul cambiamento climatico

di Daniele Visioni
Revisionato da Maria Vittoria Guarino
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Discutere di Cambiamento Climatico è sempre difficile. Lo è come per tutti gli argomenti in cui si discute di rischio (reale e percepito), di attribuire responsabilità, o di modificare le proprie abitudini. Lo è ancora di più, però, quando le posizioni degli scienziati vengono riportate male ed interpretate peggio, e ci si ritrova quindi a dover fare una continua attività di “debunking” (cioè smentire le notizie false usando il metodo scientifico). Chiunque si sia mai ritrovato a parlarne online, prima o poi si è imbattuto in una delle cinque domande a cui ho cercato di dare una, per quanto possibile, esaustiva ma non troppo tecnica risposta.

Il clima è sempre variato, perché dovremmo preoccuparci

Vero, il clima è sempre cambiato. Sia su scale millenarie sia su scale più brevi. Partiamo da queste ultime: possiamo tracciare le oscillazioni della temperatura (e dei gas serra e di altre componenti del sistema climatico) grazie ad analisi indirette [1]. Possiamo quindi dire che, negli ultimi due millenni, la temperatura media superficiale è variata in modo sempre graduale, e mai così repentino come negli ultimi 30 anni, arrivando ad essere 0.7 °C superiore al periodo preindustriale. E prima? Parlare di temperatura diventa più difficile, ma grazie ai ghiacci polari possiamo dire con buona certezza che, negli ultimi 400.000 anni, la quantità di CO2 in atmosfera è sempre oscillata tra 200 e 300 ppm (molecole di CO2 per milioni di molecole di aria), ed è sempre stata tra 260 e 280 ppm negli ultimi 10.000 anni. Negli ultimi 50 anni, siamo cresciuti fino a oltre 415 ppm (Figura 1). Se continuiamo a bruciare combustibili fossili, potremmo facilmente arrivare ad oltre 600 ppm. Ugualmente, il livello dei mari è oscillato molto, ma mentre negli ultimi 2000 anni è aumentato di 0.07 mm/anno, nell’ultimo secolo siamo passati a 1.8 mm/anno [2]. Più di venti volte tanto! È quindi certo che, in epoche passate, la temperatura sia stata più calda, o più fredda, e il pianeta meno ospitale. Quello che ci preoccupa sono quindi due cose, estremamente interconnesse: 1) l’estrema velocità dei cambiamenti, che può portare a una risposta diversa del sistema rispetto a cambiamenti più lenti, ma soprattutto 2) il fatto che, al contrario di epoche passate, ora ci siamo noi: 7 miliardi di esseri umani. Quanti vivono in città costiere? Che rischio corrono? E siamo sicuri di poter sfamare tutti se il clima cambia troppo repentinamente?

Figura 1 – Padre Angelo Secchi (https://www.scienzainrete.it)

Figura 1 – Concentrazione di CO2 in atmosfera negli ultimi 800.000 anni, e ingrandimento sugli ultimi 300 anni. Dati e figure messi a disposizione dallo Scripps Institution of Oceanography. I dati relativi ai carotaggi dall’Antartide sono disponibile qui.

Chi ci dice che è colpa della CO2, se la temperatura aumenta?

Prima di tutto, il problema non è solo la CO2. Negli ultimi cento anni la quantità di molti gas serra è aumentata sensibilmente, per esempio il metano (che ha una vita media in atmosfera di ~10 anni, ma che ha il potenziale di scaldare 34 volte più della CO2) è più che raddoppiato rispetto agli ultimi 400.000 anni, e anche altri gas meno conosciuti (N2O, HCFC – che sono anche i responsabili dell’assottigliamento dello strato di ozono) sono aumentati considerevolmente [3]. Come facciamo ad essere sicuri che siano dei “gas serra”? la risposta è semplice: ce lo dice la struttura stessa della molecola di questi gas. I gas serra non interagiscono con la radiazione elettromagnetica nelle lunghezze d’onda che corrispondono alla luce del sole (cioè nello spettro visibile) ma interagiscono, riflettendone una parte, con le lunghezze d’onda nell’infrarosso (tra 200 e 2500 cm-1) emesse dal nostro pianeta data la temperatura a cui si trova. Esattamente come una coperta, questi gas impediscono a parte del calore della Terra di essere liberato nello spazio, aumentando la temperatura dell’aria e quindi della superficie. Il rapporto tra gas serra emessi, il loro aumento in atmosfera e il riscaldamento medio della superficie è molto diretto, anche se possono esserci altri fattori a complicare il quadro, come ad esempio il ruolo degli oceani nell’intrappolare parte della CO2 e la loro velocità di risposta ai cambiamenti di temperatura.

Siamo sicuri che quella CO2 l’abbiamo emessa noi?

Sì. Primo, sappiamo più o meno quanti combustibili fossili usiamo e quindi sappiamo quanta CO2 emettiamo. Secondo, possiamo misurare direttamente quale sia la CO2 di origine antropica. Vi sono osservatori, in posti molto lontani da nuclei industriali (ad esempio, l’isola di Mauna Loa alle Hawaii) dove è possibile misurare la concentrazione di CO2 in atmosfera con precisione [4]. Il carbonio (C) ha due isotopi stabili, 12C e 13C, ossia due tipi diversi di carbonio con diverso numero di neutroni nel nucleo. Avendo peso diverso, è possibile misurare il rapporto tra i due con estrema precisione (un errore di 1 parte su 100.000!). Il rapporto di questi due isotopi è diverso per la CO2 emessa dalla biosfera (gli organismi viventi) e per quello dei combustibili fossili. È quindi possibile osservare come, in questo secolo, questo rapporto sia cambiato, e ricavarne quanta CO2 derivi direttamente dalle combustioni antropiche. Un metodo simile è usato per quella che si chiama “datazione al 14C” per determinare l’età di campioni derivanti da tessuti viventi.

Il clima è “caotico”, e i modelli numerici pieni di incertezze. Come possiamo fidarci delle proiezioni climatiche?

Una discussione rigorosa su questo argomento richiederebbe libri interi. Cercherò di rispondere con un esempio, non mio ma più volte utilizzato (e di cui è impossibile rintracciarne un’origine certa). Prendete una pentola piena d’acqua, e mettetela a scaldare sul fuoco. Potete prevedere che, prima o poi, l’acqua bollirà? Sì. Potete prevedere, in un determinato istante, dove si troveranno tutte le possibili bolle sulla superficie? No, perché la turbolenza prodotta rende il sistema caotico. Potete prevedere, con assoluta precisione, in quale secondo l’acqua raggiungerà l’ebollizione? In prima approssimazione, è facile. Vi basta sapere la capacità termica dell’acqua, e l’energia trasmessa dalle fiamme. Per essere più precisi, a seconda del grado di precisione a cui siete interessati, vi servirà sapere la pressione atmosferica, la composizione chimica dell’acqua, il metallo e la forma della pentola che state utilizzando, considerare la probabilità che il gas smetta di funzionare, che una chiamata urgente vi costringa a spegnere il gas, che una folata di vento spenga il fornello. E tutte queste cose, alcune più di altre, avranno una loro incertezza che renderanno il dare una risposta “esatta” (diciamo, al millesimo di secondo) impossibile. Ma tutte queste incertezze non vi impediranno di prevedere con una certa precisione che l’acqua bollirà, perché le leggi fisiche che sono alla base di tale previsione sono solide, e con gli strumenti giusti potreste anche prevedere con un errore di alcune decine di secondi quando ciò avverrà. Con le dovute proporzioni, questo è quello che avviene con le previsioni climatiche.

Ma qui nevica a maggio! Come si concilia col vostro catastrofismo?

Al di là delle mistificazioni, quando i climatologi parlano di cambiamento climatico non parlano di un’apocalisse che ci attende nei prossimi 5 anni. Quando gli accordi di Parigi [5] parlano di limitare il riscaldamento globale a 1.5 o 2 °C, e quando l’IPCC (gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico) spiega quali sarebbero le differenze tra questi due livelli di riscaldamento [6], si riferiscono sempre alla fine di questo secolo. Quindi, perché si sente parlare di “ci restano 12 anni”? Perché, data la longevità della CO2 una volta che si trova in atmosfera, se entro il 2030 non avremo raggiunto certi obiettivi di riduzione delle emissioni, sarà impossibile evitare che il riscaldamento entro la fine del secolo si mantenga sotto la soglia dei 2 °C. Se le emissioni continueranno ad essere come ora, è altamente probabile che entro la fine del secolo raggiungeremo i 5 °C di riscaldamento [3]. Più la Terra si scalderà, più saranno i rischi per tutti. L’estinzione globale della nostra specie è (forse) una prospettiva discutibile, ma ci sono rischi seri che possiamo già percepire. La desertificazione delle fasce equatoriali produrrà un numero sempre maggiore di rifugiati climatici. I cambiamenti troppo veloci minacceranno sempre più la biodiversità, aumentando il numero di specie a rischio di estinzione [7] in quanto non in grado di adattarsi abbastanza in fretta, minacciando gli ecosistemi in cui la nostra civiltà è parte integrante. Come si conciliano queste osservazioni con la percezione comune che, a volte, nella nostra città fa più freddo del solito? Osservando che il trend globale della temperatura è in aumento, ciò non implica che la temperatura aumenterà ovunque uniformemente e allo stesso modo. Possiamo guardare la differenza tra l’andamento globale delle temperature e quello dell’Italia per convincerci (Figura 2). Possiamo inoltre notare che la temperatura media annuale e gli estremi di temperatura (caldi e freddi) all’interno dell’anno non sono la stessa cosa. È vero che questi ultimi sono sempre presenti a causa della normale variabilità climatica, ma la maggior quantità di energia intrappolata nel sistema climatico dai gas serra fa sì che questi estremi (sia caldi che freddi!) diventino più frequenti. [9]

Figura 2 – Temperatura media annuale globale (in alto,1850-2018)) e in Italia (in basso, dal 1901 al 2018), prodotte grazie a https://showyourstripes.info/ utilizzando dati Berkeley Earth (https://berkeleyearth.org/) [8].

Figura 2 – Temperatura media annuale globale (in alto,1850-2018)) e in Italia (in basso, dal 1901 al 2018), prodotte grazie a Show Your Stripes utilizzando dati Berkeley Earth [8].

Se quindi è altamente probabile che, alle nostre latitudini, continueremo a sperimentare lo sporadico freddo fuori stagione ancora a lungo, non è difficile comprendere in che modo la società umana globale per come la conosciamo sia minacciata dai cambiamenti climatici.

Capire come gli eventi estremi (che siano di temperatura, di precipitazioni o eventi meteorologici quali gli uragani) siano influenzati dai cambiamenti climatici è un lavoro complesso, e molta letteratura scientifica è disponibile in merito, e molto c’è ancora da comprendere. Per uno sguardo d’insieme, oltre ai già citati report IPCC, consigliamo di consultare il report “Climate Extremes” [8].

Bibliografia

[1] Mann et al. (2008) Proxy-based reconstructions of hemispheric and global surface temperature variations over the past two millennia, PNAS, 105, 13252-13257.

[2] Jevrejeva et al. (2008) Recent global sea level acceleration started over 200 years ago?, Geophysical Research Letters, VOL. 35, L08715.

[3] IPCC Synthesis Report Summary for Policymakers Climate Change 2014 .

[4] Daily CO2, Sito sempre aggiornato con la concentrazione giornaliera di CO2 da molti siti remoti.

[5] United Nations for Climate Change The Paris Agreement.

[6] IPCC Report 2018 Special report: Global Warming of 1.5 ºC.

[7] Thomas et al. (2004) Extinction risk from climate change, Nature, 427, 145-148.

[8] Report 2012 Climate Extremes: Recent Trends with Implications for National Security.

Info sui Revisori di questo articolo

Maria Vittoria Guarino, Phd in Atmosphere, Weather and Climate, si occupa di modellistica numerica a mesoscala e scala globale per studiare la dinamica dell’atmosfera e il sistema climatico. Attualmente post-doc presso il British Antarctic Survey, Cambridge, (UK).

About the Author

Daniele Visioni
Ha ottenuto la laurea magistrale in Fisica dell’Atmosfera nel 2015 presso l’Università degli Studi dell’Aquila. Presso lo stesso ateneo ha ottenuto nel 2018 il dottorato in Fisica e Chimica dell’Atmosfera, discutendo la sua tesi intitolata “Una tecnica di ingegneria climatica per un pianeta che si scalda – Iniezioni di zolfo in stratosfera come soluzione temporanea all’aumento di gas serra”, pubblicata poi nel 2019 in forma più estesa da Aracne Editrice (https://www.aracneeditrice.it/index.php/pubblicazione.html?item=9788825520422). Vive a Ithaca (NY), dove lavora come ricercatore alla Cornell University, presso il dipartimento di Ingegneria Aerospaziale e presso l’Atkinson Center for a Sustainable Future. I suoi interessi di ricerca spaziano dagli effetti climatici delle passate eruzioni vulcaniche, all’effetto dei cambiamenti climatici sulla composizione chimica dell’atmosfera, allo studio di possibili interventi diretti o indiretti per la mitigazione del cambiamento climatico. Sposato con Lorenzo, nel tempo libero studia e pratica la Scherma Storica.

1 Comment on "Cinque domande comuni sul cambiamento climatico"

  1. Franco maria | 14 Luglio 2020 at 8:38 | Rispondi

    Why more CO2 and higher T, both causing growth of biomass, shoud be harmful?

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