Capire il “Sistema Terra”:
introduzione al dibattito sul
cambiamento climatico
Luca Fiorani
Atmosfera
• Strato sottile ma indispensabile alla vita
• Costituita dall’aria, miscela di gas (N2, O2 e gas
traccia), particelle e aerosol (H2O)
Parametro
Strumento di misura
Unità di misura
Pressione
Barometro
Pa, mbar (1 bar = 105 Pa)
Temperatura
Termometro
K, °C (T[°C] = T[K] - 273.15)
Umidità
Igrometro, psicrometro g/Kg, %
Velocità del vento
Anemometro
Quantità delle precipitazioni Pluviometro
m s-1
mm
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Pressione atmosferica
• Diminuisce con
l’altitudine in maniera
continua
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Temperatura atmosferica
• Varia con l’altitudine
individuando quattro
strati
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Tempo meteorologico e clima
• Tempo meteorologico
Stato dell’atmosfera in un dato luogo e in un dato momento
• Clima
Combinazione delle condizioni meteorologiche prevalenti per
lunghi periodi (30 anni)
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Esempi di clima
• Precipitazioni (barre) e
temperatura (rombi) in
un clima tropicale
desertico (Tindouf,
Algeria) e in un clima
tropicale della foresta
pluviale (Iquitos, Perù)
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Capire il “Sistema Terra”: introduzione al dibattito sul cambiamento climatico
Esempi di clima
Parametro
Valore a Tindouf,
Algeria (clima tropicale
desertico)
Valore a Iquitos, Perù
(clima tropicale della
foresta pluviale)
Latitudine
2 7 .7 ° N
3 .4 ° S
Longitudine
8 .1 ° W
7 3 .2 ° W
Media annuale della
temperatura
22.8 °C
26.1 °C
Escursione termica
annuale
21.2 °C
1.4 °C
Precipitazioni annuali
44 mm
2878 m m
Precipitazioni estive
12 mm
1583 m m
Precipitazioni invernali
32 mm
1295 m m
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Dinamica del clima
• La dinamica del clima è
provocata dall’energia
solare, assorbita in
modo diverso da un
punto all’altro della
Terra
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Circolazione atmosferica
• La circolazione
atmosferica generale
concorre all’equilibrio
energetico
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Circolazione oceanica
• La circolazione
termoalina concorre
all’equilibrio energetico
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Nuova definizione di clima
• Clima
Stato di equilibrio tra il flusso di energia in entrata e
in uscita
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Dati climatici
• Numerosi dati climatici sono raccolti da strumenti a
terra o su palloni, aerei e satelliti
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Dati climatici
• Grazie ai dati climatici è possibile osservare la storia
del clima
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Dati paleoclimatici
• Analizzando l’aria
intrappolata nei ghiacci
o osservando gli anelli
di accrescimento degli
alberi è possibile
ricostruire i dati
climatici quando non
esistevano strumenti
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Dati paleoclimatici
• Grazie ai dati
paleoclimatici è possibile
ricostruire l’evoluzione
del clima
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Evoluzione del clima
• 500 milioni di anni fa (cambriano), il clima era caldo e
privo di ghiacci
• 300 milioni di anni fa (permiano), la parte meridionale di
Pangea era ricoperta da ghiacci
• 150 milioni di anni fa (giurassico), il clima era caldo e le
calotte polari assenti (foreste)
• 25 milioni di anni fa (paleogene), la temperatura è calata
repentinamente (praterie)
• Durante l’ultimo milione di anni (quaternario) si sono
susseguiti quattro periodi glaciali
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Storia del clima
•
•
•
•
•
•
•
•
•
8000 aC, termina l’ultimo breve episodio glaciale
5500 – 2600 aC, il clima è caldo
2600 – 1400 aC, il clima è arido
1400 – 300 aC, il clima è fresco e umido
300 aC – 800, l’aridità spinge i nomadi dall’Asia
all’Europa
800 – 1200, periodo caldo
1200 – 1400, instabilità climatica tendente al freddo
1400 – 1850, “piccola era glaciale”
1850 – oggi, la temperatura aumenta
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Cambiamenti recenti del clima
1979
2003
• Riduzione della calotta
polare artica
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Capire il passato…
• Le misure sperimentali
sono affette da errori
sistematici e statistici
• Esempio: misura della
clorofilla-a con lidar
fluorosensore e
radiometro satellitare
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… per capire il presente
• La discrepanza media è
dell’ordine del 25 – 50%
• I dati del radiometro
satellitare possono
essere calibrati con le
misure del lidar
fluorosensore
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Correlazioni
• La temperatura della
troposfera diminuisce
• La temperatura della
stratosfera aumenta
• Esiste una correlazione
tra eruzioni vulcaniche
e temperatura
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Una parentesi vulcanica
• Misure Lidar del pennacchio dell’Etna
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Una parentesi vulcanica
• 14 luglio 2008
Laser beam
Summit of Mount Etna
Plume
10 km
Lidar
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Una parentesi vulcanica
• Il lidar è montato in un laboratorio mobile
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Una parentesi vulcanica
• Segnale lidar
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Una parentesi vulcanica
• Carico di aerosol
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Una parentesi vulcanica
• Carico di aerosol
Strato limite planetario
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Una parentesi vulcanica
• Carico di aerosol
Strato limite planetario
Troposfera libera
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Una parentesi vulcanica
• Carico di aerosol
Strato limite planetario
Pennacchio
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Correlazioni
• Esiste una correlazione
tra gas serra e
temperatura
troposferica
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Correlazioni
• Esiste una correlazione tra temperatura oceanica e
potere distruttivo degli uragani
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Casualità o causalità?
• La correlazione tra
fenomeni, da sola, non
dimostra l’esistenza di un
nesso causale tra loro
• Se i nessi esistono, la
situazione è seria
• Come capire se i nessi
esistono?
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Rottura dell’equilibrio
• Se un sistema dinamico è allontanato di poco dal punto di
equilibrio, tenderà a tornarci
• Se un sistema dinamico è allontanato di molto dal punto di
equilibrio, tenderà ad abbandonarlo con conseguenze
imprevedibili (soprattutto se è complesso e non lineare)
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Affrontare la complessità…
• L’evoluzione del clima è
il risultato della
complessa relazione tra
atmosfera, idrosfera,
geosfera, biosfera e
Sole
• Dalla rivoluzione
industriale si è aggiunta
l’influenza dell’uomo!
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… con i modelli climatici
• Scomposizione del
“Sistema Terra” in
sottosistemi e processi
• Ricostruzione della
complessità del reale
attraverso sistemi di
equazioni risolte
numericamente con
potenti computer
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Cause antropiche di evoluzione?
• L’uomo sta cambiando il clima?
• Ovvero:
1 – Il clima sta cambiando?
2 – L’uomo contribuisce a tale cambiamento?
• L’IPCC (fondato nel 1988 da UNEP e WMO, Nobel per
la pace nel 2007) ha pubblicato quattro rapporti
(1990, 1995, 2001 e 2007) per rispondere a queste
domande
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Il clima sta cambiando!
• Dal 1861 al 2000 la temperatura del pianeta è
aumentata di 0.6 ± 0.2 °C
• Negli ultimi decenni, sono aumentati precipitazioni
ed eventi climatici estremi
• Dalla fine degli anni ’60, la copertura nevosa
terrestre si è ridotta di circa il 10%
• Nell’ultimo secolo il livello del mare si è innalzato di
0.15 ± 0.05 m
• Dagli anni ’70, si hanno indizi di cambiamenti nella
circolazione atmosferica e oceanica
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I gas serra aumentano!
Gas
Formula/Sigla
Concentrazione:
preindustriale
oggi
Anidride carbonica
CO2
280 ppm
380 ppm
Centrali, industrie,
auto
Metano
CH4
0.700 ppm
1.800 ppm
Allevamenti,
discariche
Protossido di azoto
N2O
0.270 ppm
0.320 ppm
Centrali, concimi,
auto
Idrofluorocarburi
HFC
~0
decine di ppt
Refrigerazione
Perifluorocarburi
PFC
~0
decine di ppt
Refrigerazione
Esafluoruro di zolfo
SF6
~0
decine di ppt
Processi industriali
Sorgente
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Effetto serra
Radiazione solare
(visibile)
Radiazione dal suolo
(infrarossa)
Serra
Suol
o
• La radiazione solare (visibile) attraversa la serra e riscalda il
suolo
• La radiazione riemessa da suolo (infrarossa) è assorbita dalla
serra che si riscalda
• L’atmosfera funziona come una serra tanto più fortemente
quanti più gas serra contiene
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C’è un nesso causale?
• La maggior parte degli scienziati pensa di sì, sulla
base di modelli matematici che ci permettono di
affrontare la complessità
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Conclusioni
•
•
•
•
Alcuni equilibri del pianeta sono molto delicati
La temperatura è in aumento
L’uomo ha incrementato i gas serra
Molto probabilmente c’è un nesso tra incremento di gas serra e
aumento della temperatura
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Dalla scienza alla etica
• Il problema si sposta
dal piano scientifico a
quello etico:
considerata l’elevata
probabilità che l’uomo
stia cambiando il clima,
è il caso che sia
adottato un modello di
sviluppo diverso da
quello attuale?
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Principio di precauzione
• “In tutte le attività dell’uomo
connesse con la natura e le
generazioni future, è
necessario usare le dovute
precauzioni affinché non
siano procurati danni,
soprattutto se a lungo
termine o irreversibili”
– United Nations Framework
Convention on Climate
Change, Rio de Janeiro 1992
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Principio di responsabilità
• “Tutti i Paesi sono
responsabili, tuttavia tale
responsabilità è differente
sia per motivi storici, sia in
relazione alle condizioni di
sviluppo e alla capacità di
perturbare l’ambiente”
– United Nations Framework
Convention on Climate
Change, Rio de Janeiro
1992
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Principio di equità
• “Tutti i paesi partecipano
alle decisioni, cooperano per
attuarle e devono
raggiungere un consenso su
loro priorità e attuazione per
la salvaguardia delle
generazioni presenti e
future”
– Principio base di tutti i
trattati delle Nazioni Unite
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Altri principi di etica ambientale
• Di uguaglianza – Equo accesso alle risorse a tutte le
persone, presenti e future.
• Di responsabilità – Le conseguenze della decisione
di un soggetto ricadono su altri soggetti.
• Relazionale – La persona è in relazione con le altre
persone e con la natura: la scarsità di risorse può
causare conflitti.
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Altri principi di etica ambientale
• Della cura – Disporsi nei confronti dell’ambiente con
un atteggiamento di cura, cioè di relazione con la
natura che suppone attenzione, coinvolgimento e
premura.
• Di solidarietà – Promuovere la cooperazione su
progetti comuni per l’ambiente (solidarietà con le
persone presenti e future).
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Basterebbe il buon senso…
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Capire il “Sistema Terra”: introduzione al dibattito sul cambiamento climatico
È ora di terminare…
Grazie della vostra attenzione.
Per continuare il discorso:
[email protected]
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