Il clima sta cambiando.
Cosa dobbiamo aspettarci?
Alfredo Lavagnini
Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima, ISAC – CNR,
Roma
[email protected]
Open Day: Roma – 21 Marzo 2007
Cosa ne sarà del nostro bel pianeta?
… una volta si diceva
che sarebbe stato così
… oggi invece che diventerà così
vi ricordate l’ estate 2002 ?
e invece l’ estate 2003 ?
e invece in questi giorni ?
quali le cause ?
attività umane
buco dell’ozono
Variabili Meteorologiche e climatiche
•
•
•
•
•
•
•
•
Temperatura dell’aria o del mare
Pressione
Umidità
Vento
Precipitazioni
Irraggiamento solare
Spessore dei ghiacciai
……
• Lo studio della evoluzione di queste grandezze
nel breve periodo (ore o giorni): Meteorologia
(studio del Tempo)
• Lo studio della evoluzione di queste grandezze
nel lungo periodo (decine, centinaia, … milioni di
anni): Climatologia (studio del Clima)
E’ la prima volta che il Clima cambia? NO
il Tempo è sempre stato così mutevole
o lo è diventato perchè
sta cambiando il Clima ?
Apriamo una finestra su alcuni
cambiamenti climatici del passato e
vediamone gli aspetti più importanti
Il Passato racconta …
Ultima glaciazione: -18.000 – 8.000 anni
• - 18.000 anni: la calotta glaciale arriva alla
latitudine di Londra (spessore 1 Km)
• -11.000 anni: il livello del mare si è sollevato
di circa 100 metri (dovuto al disgelo)
• -9.000 anni: la Manica è invasa dalle acque
• -8.800 anni: Il Mar del Nord invade il Baltico
• -8.000 anni: il Mediterraneo supera i
Dardanelli e il Bosforo e crea il Mar Nero e il
Mar D’Azof
DURATA: 10.000 ANNI
-6 milioni di anni – Esempio di cambiamento
regionale: E’ scomparso il Mediterraneo
• Nel Mediterraneo l’evaporazione è superiore
alla precipitazione e all’apporto fluviale
• Il deficit è coperto dall’Atlantico
• Chiuso lo Stretto di Gibilterra (profondo solo
320 m), il Mediterraneo evapora in 2000-3000
anni
• -5.3 milioni di anni, si frattura lo Stretto di
Gibilterra, il Mediterraneo si ricostituisce
DURATA: MIGLIAIA DI ANNI
-65 milioni di anni – La estinzione di
massa più nota: quella dei dinosauri
• In quest’epoca si estinguono tutti i grandi
rettili marini e volanti e quasi tutti quelli
terrestri
• Tre eventi di impatto climatico notevole: 1) la
caduta di un asteroide di circa 10 Km di
diametro 2) una intensa ripresa dell’attività
tettonica (circa un mil. di Km3 di lave
basaltiche in India 3) il livello del mare si
abbassa di 240 m circa
DURATA: ? INNESCO VIOLENTO
-250 milioni di anni – Una estinzione
ancora più grande
• Lasciano il mondo dei vivi tra l’80% e il 90%
delle specie (estinzione marina stimata al 96%)
• L’origine? Probabilmente astronomica, ma non
solo. La regressione marina di 250 metri
alimenta l’ipotesi di contrazione delle dorsali
oceaniche
• Il cataclisma è tale che la vita latita per 20
milioni di anni!
• Gli succede un clima caldo e secco. Scompaiono
le flore di palude, si sviluppano i deserti
DURATA: ? MILIONI DI ANNI
Cause dei cambiamenti climatici
Astronomiche
• Non ricorrenti: meteoriti, passaggio di una nube stellare
• Cicliche: variazione dei parameti orbitali terestri
Endogene
• Attività geologica: vulcani, terremoti, inversione del
Campo Magnetico Terrestre, deriva dei continenti,
spostamento dell’asse terrestre
• Attività Biologica: le piante e ...
... l’uomo
Varie posizioni della Terra lungo la
propria orbita (l’eclittica)
Le 3 cause astronomiche cicliche
• variazione della eccentricità dell’orbita terrestre
0 - 6% (oggi 1.67%), l’analisi spettrale mostra una
periodicità doppia: 100.000 e 400.000 anni
• variazione dell’inclinazione dell’asse terrestre;
nell’ultimo milione di anni: 25.5°-21.9° (oggi
23.45°); la periodicità è di 41.000 anni
• precessione assiale o astronomica (tipico della
trottola), con periodicità 26.000 anni che
conduce ad una periodicità climatica di 23.000 e
19.000 anni.
GHIACCIO CONTINENTALE
Le calotte di ghiaccio racchiudono la storia
dettagliata di tutti gli eventi climatici che sono
avvenuti nell’ultimo milione di anni, e le probabili
cause che li hanno determinati
- 500
50.000 anni - 1000
100.000 anni -
- 1500
200.000 anni -
- 2000
300.000 anni-
- 2500
500.000 anni 700.000 anni 900.000 anni -
- 3000
IL CLIMA STA CAMBIANDO?
IL PASSATO RACCONTA……….
Concentrazioni di gas registrate nelle carote di ghiaccio
dell’Antartide su un periodo di 420.000 anni. E’ evidente la
stretta e diretta correlazione fra temperatura, CO2 e CH4,
tipica di un sistema che si auto regola.
CO2 ppm
300
250
200
400
350
300
250
200
150
migliaia
100
50
di anni
0
+5
0
-9
T°C
L’immagine mostra l’andamento della temperatura media
del pianeta. A partire dal 1900 la temperatura aumenta
velocemente, interrompendo una tendenziale diminuzione
che seguiva il ciclo naturale dei periodi glaciali ed
interglaciali.
100% = 1327 watts/m2
VAPOR D’ACQUA
GAS SERRA DI ORIGINE NATURALE
GAS SERRA DI ORIGINE ANTROPICA
51%
51%
4%
55%
Principali cambiamenti in atto
Temperatura. Nell’ultimo secolo + 0.6°C +/0.2°C. Negli ultimi decenni: +0.2°C per decennio
Precipitazioni. Aumento alle medie e alte
latitudini, calo (maggiore siccità) nelle regioni
tropicali e subtropicali.
Ghiacciai. Sgretolamento della piattaforma
antartica; riduzione (notevole negli ultimi anni)
dei ghiacci artici. I ghiacciai europei hanno perso
dal 1850 ad oggi il 50% del proprio volume.
Principali cambiamenti in atto
Alluvioni ed inondazioni. In Europa 238 alluvioni disastrose
negli ultimi 25 anni. Sono cresciute in numero ed in costo
dei danni rispetto al passato, ma non in termini di vite
umane.
Livello del mare. Aumento da 10 a 25 cm nell’ultimo secolo,
maggiore nelle zone equatoriali che nelle polari e nei mari
chiusi più che nei mari aperti.
Stagioni vegetative. In Europa il ciclo vegetativo è aumentato
di circa 10 giorni dal 1962 al 1995.
Portata dei fiumi. Aumentata fino al 50% nei fiumi che si
gettano nel Baltico; leggermente aumentata per i fiumi che
finiscono in Atlantico. Al contrario, per i fiumi che sboccano
nel Mediterraneo la portata è diminuita dal 10% al 50%.
L’uomo contribuisce a riscaldare il
Pianeta con la produzione di CO2
• Da circa 200 anni, l’uso di combustibili fossili inverte
il processo che le piante hanno operato nel corso di
milioni di anni: si consuma O2 e si produce CO2
• Il flusso aggiuntivo d’energia dovuto all’aumento di
CO2 verificatosi dal 1860 ad oggi è di circa 2.6 W/m2
(la costante solare è circa 1360 W/m2).
• Nonostante che (per fortuna) circa il 50% delle
emissioni vengono assorbite dagli oceani (e non si
sa fino a quando), l’uomo ha acceso sulla Terra una
nuova fonte di calore, che è cresciuta dal 1860 ad
oggi, ed ora vale quasi il 2% di quella media solare.
Livelli e persistenza di alcuni gas-serra
Contributo alle emissioni nell’anno 1995
Cambiamenti Rapidi del clima
Previsioni:
Lo IPCC (Intergovernmental Panel on
Climate Changes) prevede:
un aumento di temperatura
compreso fra 1,4 a 5,8 gradi in questo
secolo (previsione al meglio: 2°)
un aumento del livello marino
variazioni nel clima regionale
modificazioni del regime delle piogge
un aumento della frequenza ed intensità delle tempeste
desertificazione di grandi estensioni di territorio
…50 anni di Uragani
Perché un aumento degli eventi estremi
Le regioni artiche assumono la massima importanza nella formazione di acque fredde oceaniche di fondo. Queste assorbono una
enorme quantità di CO2 e la trasportano sul fondo degli oceani
dove rimane seppellita per secoli. Questo meccanismo è fondamentale per il controllo dell’eccesso di questo gas-serra.
Come cambia il clima: ENSO
IL PROBLEMA DELLA PRECIPITAZIONE
L’uomo, contribuendo al cambiamento climatico, incrementa gli eventi estremi
Per di più, occupa il territorio mostrando di non conoscere le regole del clima
IL PROBLEMA DELLA PRECIPITAZIONE
Il risultato.
Nelle due immagini sottostanti vediamo
gli effetti di una catastrofe naturale o di
un atto di stupidità?
24th September 1962 Flood Event. Barcelona Metropolitan Area:
more than 800 deaths only by a 3-hours torrential rainfall
Quali azioni? Due strategie: 1) mitigazione
• Ridurre la produzione di CO2 riducendo il
consumo dei combustibili fossili attraverso un
uso + razionale dell’energia e diversificando le
fonti energetiche. Il che significa:
• Abitazioni + coibentate
• + energie rinnovabili
• + biocarburanti
• + trasporti pubblici e – trasporti privati
• - sprechi
Quali azioni? Due strategie: 1) mitigazione
• Nel protocollo di Kyoto (ratificato da 141 Paesi)
s’è fissata la riduzione “netta” delle emissioni di
gas-serra che ciascun Paese firmatario dovrà
conseguire entro il 2012, rispetto al 1990.
• Dovrà essere complessivamente del 5.2%, ma
sarà del 3.4% se gli USA persisteranno nella loro
posizione di non firmare.
• L’impegno dell’Italia è del 6.5%. Ma dal 1990 al
2002 l’Italia ha aumentato le emissioni del 9%.
Ciò significa che, per attuare il protocollo di
Kyoto, dovrà ridurle di oltre il 15% entro il 2012.
Denmark
Future: Offshore
• In Europe, not much more space is available on-shore
• Offshore resource is higher, and fluctuates less
• Large wind power plants possible (>3GW!)
Vindeby, South Denmark
Quali azioni? Due strategie: 2) adattamento
• Conoscere il grado di vulnerabilità dell’ambiente
e del territorio quale esso è, indipendendemente
dal cambiamento in atto.
• Valutare come tale vulnerabilità evolve o viene
modificata in relazione ai prevedibili scenari
futuri di cambiamento del clima.
• Analizzare le possibili opzioni di intervento per
ridurre i nuovi rischi che si generano per
l’accresciuta vulnerabilità e per prevenire o
ridurre i danni.
Grazie per
l’ascolto….
Come cambia il clima: ENSO
O3
Principale cambiamento climatico
dovuto alla vegetazione
• Con la fotosintesi clorofilliana, le piante
assorbono CO2, utilizzano il C per la crescita
vegetale e liberano O2 (le prime cellule eucariote
iniziano circa -2.5 Miliardi di anni)
• L’O2 si diffonde anche in stratosfera (a circa 3060 Km di altezza); l’O3 ha un notevole picco di
assorbimento nell’ultravioletto e rimuove la
componente ultravioletta della radiazione solare
• Gli esseri viventi, protetti dallo schermo d’ozono,
iniziano ad uscire dal mare e a popolare le terre
emerse (-500 -450 Milioni di anni).
Ultima glaciazione: estensione della
calotta polare 18.000 anni or sono
VARIABILITA’ CLIMATICA CONOSCIUTA
Alternanza deI cicli glaciali
Provocate da fattori astronomici, spiegati dalle variazioni cicliche dei
parametri orbitali della Terra rispetto al Sole
Potenzialità dei gas-serra
•
Se si fa un bilancio energetico tra la quantità di
calore che la terra assorbe dal Sole e quella che
riemette per irraggiamento, si trova che la
temperatura media della superficie terrestre è di
-18°C. Essa è invece, in media, di circa +15°C.