CAMBIAMENTI CLIMATICI
DI NATURA ANTROPICA:
VERITÀ SCIENTIFICA O TEORIA
ANCORA DA DIMOSTRARE?
Maurizio Maugeri
Istituto di Fisica Generale Applicata
Università degli Studi di Milano
[email protected]
Milano, 26 marzo 2007
Introduzione: media ed informazioni confuse
Le persone che seguono il problema dei cambiamenti
climatici attraverso i mass media (ovvero praticamente tutti coloro che non si occupano professionalmente del problema), sono spesso molto disorientate in quanto ricevono informazioni divergenti, con
pareri che vanno dalla completa negazione del
fenomeno al catastrofismo più sfrenato.
Introduzione: la negazione del fenomeno
Il cambiamento climatico è solo una
menzogna ideata dalle lobby ecologiste
A. Zichichi: parte da una questione
epistemologica che ha un suo
fondamento per arrivare a negare
completamente il fenomeno
La holding dello spavento - di Mario Giordano - lunedì 08 gennaio 2007 – Il Giornale
Sentite caldo? Per forza: la Terra sta bruciando… è la catastrofe ambientale. Praticamente l’apocalisse
prossima ventura…. L'ultimo rapporto degli esperti dice che sarà nel 2070… Non c’è da ridere: basta
leggere l’ultima quartina dei Nostradamus verdi, cioè il rapporto Ue, sparato in prima pagina da tutti i
quotidiani italiani. Nei prossimi decenni, si sostiene, il Mediterraneo sparirà… Degli esperti che si
trincerano dietro la scienza, poi, bisogna diffidare ancora di più. Sono i nuovi scribi, la casta eletta, i
sacerdoti della tecnica diventata divinità… Ma sì, diciamolo: quella del catastrofismo verde è la Spa della
paura, la holding dello spavento… Guai ad ammettere che il riscaldamento della Terra è un fenomeno per lo
più ciclico e naturale… Guai: altrimenti a chi finirebbero i finanziamenti? E allora avanti con il clima
impazzito, i mari che si gonfiano, l’apocalisse che avanza, soprattutto in prima pagina...
Tutti questi contributi hanno un importante elemento in comune: sono tutti opera
di persone che non hanno alcuna reale competenza nel settore!
Introduzione: il catastrofismo
Un esempio di assoluta mancanza di
percezione delle scale temporali dei
processi di cambiamento climatico
Un esempio di approccio scientifico
condizionato da posizioni estreme:
“finalismo” di un sistema fisico
Mark Townsend and Paul Harris (2004); The Guardian che cita The Observer:
Now the Pentagon tells Bush: climate change will destroy us
Climate change over the next 20 years could result in a global catastrophe costing millions of lives in wars
and natural disasters. A secret report, suppressed by US defence chiefs and obtained by The Observer, warns
that major European cities will be sunk beneath rising seas as Britain is plunged into a 'Siberian' climate by
2020. Nuclear conflict, mega-droughts, famine and widespread rioting will erupt across the world.
Sullo sfondo delle posizioni più catastrofistiche vi è spesso un approccio politico che, più che
cercare soluzioni al problema del riscaldamento globale, usa questo fenomeno per confermare
tutti i limiti dell’attuale modello di sviluppo
Tutti questi contributi hanno un importante elemento in comune: sono tutti opera
di persone che non hanno alcuna reale competenza nel settore!
Introduzione: scopo della presentazione
La presentazione si propone di documentare lo stato
dell’arte relativo al problema dei cambiamenti climatici di natura antropica e di evidenziare chiaramente
quali sono gli aspetti per i quali disponiamo di
conoscenze ormai consolidate dal punto di vista
scientifico e quali sono, invece, quelli per i quali
abbiamo solo teorie da approfondire in modo più
dettagliato.
SONO ESTREMAMENTE CHIARE LE
BASI FISICHE DEL FENOMENO
La temperatura dell’atmosfera terrestre dipende sostanzialmente
dall'equilibrio tra la radiazione solare che il nostro Pianeta assorbe
e la radiazione “terrestre” che esso emette verso lo spazio esterno.
I termini di questo bilancio hanno
caratteristiche spettrali molto diverse:
Parte entrante: intensità massima
nella regione del visibile.
Parte uscente: intensità massima
nella regione dell’infrarosso.
L’atmosfera è abbastanza trasparente alla radiazione visibile, ma ha
una forte capacità di assorbire la radiazione infrarossa.
La conseguenza è che solo una piccola parte della radiazione emessa
dalla superficie terrestre e dagli strati inferiori dell'atmosfera riesce ad
abbandonare il nostro Pianeta, mentre la parte preponderante viene
assorbita dall’atmosfera sovrastante. Naturalmente anch’essa emette
radiazione infrarossa di cui una parte consistente viene riassorbita dal
suolo e dall’atmosfera sottostante.
Questo fenomeno di intrappolamento della
radiazione infrarossa prende il nome di:
EFFETTO
SERRA
Bilancio energetico del Sistema-Terra
S0/4 · (1-α) (cioè circa 235 W/m2)
y
Modellizzazione matematica
(1 - a2) · x
Ipotesi di lavoro:
Il suolo è un corpo nero;
a1 · S0/4 · (1-α)
a2 · x
atmosfera
x
Bilanci
(1 - a1) · S0/4 · (1-α)
y
suolo
L’atmosfera: assorbe una frazione a1
dell’onda corta e una frazione a2 dell’onda lunga;
x e y sono le potenze per unità di superficie emesse dal suolo e dall’atmosfera in condizioni di bilancio radiativo.
Suolo
In: (1 - a1) · S0/4 · (1-α) + y
Out: x
Atmosfera
In: a1 · S0/4 · (1-α) + a2 · x
Out: 2 · y
Un esempio (ragionevole) di valori numerici:
Con pochi calcoli:
a1 = 0.1 (10%); a2 = 0.8 (80%); S0/4 · (1-α) (235 W/m2)
x = (2 - a1) · S0/4 · (1-α) / (2-a2)
Îx = 372 W/m2
y = (a1 + a2 - a1· a2) / (2-a2)
Se, invece, fosse a2 = 1.0 Î x
Se, invece, fosse a2 = 0.0 Î x
= 446 W/m2
= 223 W/m2
È ANCHE CHIARO QUALI SIANO I
COMPOSTI RESPONSABILI
DELL’EFFETTO SERRA
Sappiamo infatti che la forte capacità dell'atmosfera di
assorbire la radiazione infrarossa non dipende dai suoi
costituenti primari, ma dal vapor acqueo e da una serie di
costituenti minori come il biossido di carbonio (CO2), il
metano (CH4), il protossido di azoto (N2O) e i clorofluorocarburi (CFCs).
Questi composti sono detti gas-serra
È INOLTRE CHIARO CHE MOLTI
GAS-SERRA PRESENTANO UNA
FORTE CRESCITA DELLE CONCENTRAZIONI IN ATMOSFERA.
ESSA È ATTRIBUITA, CON CONSENSO PRESSOCHÈ UNANIME,
ALLE ATTIVITÀ DELL’UOMO.
Cosa dice il quarto assessment report
di IPCC?
Le concentrazioni di CO2, CH4 e
N2O sono aumentate
marcatamente a causa delle
attività umane e sono oggi di
gran lunga superiori ai valori
precedenti al 1750
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) è un organismo incaricato di fare periodicamente il
punto sullo stato delle conoscenze relative ai cambiamenti climatici in atto sul nostro pianeta. Ad esso
aderiscono circa 170 paesi con 2.500 esperti che pianificano l’attività ed approvano i rapporti stilati. Finora
sono stati preparati quattro rapporti: il primo sintetizza lo stato dell’arte al 1990, il secondo, il terzo e il
quarto aggiornano il quadro delle ricerche, rispettivamente, al 1995, al 2000 e al 2005.
Sappiamo anche che le attuali concentrazioni
di CO2 non sono in equilibrio con le emissioni
δN in = E ⋅ δt
δN out = N ⋅ α ⋅ δt
δN = δN in − δN out
dN
N −E
N (t ) =
δt → 0
= −α ⋅ dt
α
E
α
numero molecole
N: numero di molecole
E: rateo di emissione (numero di molecole al secondo)
t: tempo
α = 1/T: probabilità di rimozione (al secondo)
tempo
⋅ (1 − e
−α ⋅t
)
La rapidità con cui la concentrazione di un
composto “risponde” a variazioni nelle
emissioni è inversamente proporzionale alla
sua “vita media”
…in realtà il processo di rimozione del
CO2 è molto più complesso…
Figura 5.4 – Pag 91 Snthesys Report
CO2: emissioni e concentrazioni
Abbiamo inoltre molte informazioni sulle
emissioni dei gas-serra…
• Contributo dei diversi Paesi
• Contributo delle diverse sorgenti
• Evoluzione temporale delle emissioni
• ecc….
L’EVOLUZIONE DEL CLIMA NEL PASSATO E
ALCUNE DELLE SUE CONSEGUENZE SONO,
INFINE, ABBASTANZA NOTE
Adatti per studiare le variazioni climatiche a
lungo periodo (fino a scale geologiche)
•Permettono di risalire al clima in epoche remote
•Hanno un’incertezza maggiore dei dati strumentali
Archivi naturali
DATI STRUMENTALI
•Ricostruzione più precisa delle variazioni
a breve termine (dopo omogeneizzazione!)
•Limitati nel tempo (le serie sono
disponibili da quando esistono gli strumenti)
Adatti per studiare le variazioni climatiche
a breve e medio termine
PROXY DATA
http://www.meteotrentino.it/aspweb/Documentazione/SaperneDiPiu/Clima_dwl.asp?id=98
Da: http://www.meteotrentino.it/aspweb/Documentazione/SaperneDiPiu/Clima_dwl.asp?id=98
LA SITUAZIONE ITALIANA
+1.7: 2003
ANDAMENTI: ANNO E STAGIONI
W
S
Sp
A
-2.2: 1816
Brunetti M, Maugeri M, Monti F, Nanni T. 2006. Temperature
and precipitation variability in Italy in the last two centuries
from homogenised instrumental time series.
Int. J. Climatol. 26, 345-381
UN ESEMPIO DI RITIRO DI UN GHIACCIAIO IN
AREA ALPINA
1875
2004
Pasterze is the longest glacier in Austria and in the Eastern Alps, at approximately
9 km in length. It lies in the Hohe Tauern mountain range of the Alps directly
beneath Austria's highest mountain, the Großglockner.
Cosa dice il quarto assessment
report di IPCC?
Il riscaldamento del clima è
inequivocabile ed è comprovato
dall’aumento della temperatura
dell’atmosfera e degli oceani,
dallo scioglimento di neve e
ghiacci e dall’aumento del
livello medio del mare
Alla luce dei precedenti elementi, rispetto
ai quali praticamente nessuno ha riserve
significative, sembrerebbe non esservi
spazio per alcun dubbio sull’importanza
del riscaldamento di natura antropica
Tuttavia, purtroppo, la questione non è così
semplice in quanto vi sono molti aspetti
ancora poco conosciuti
Un primo problema: l’effetto di altri fattori
Un primo aspetto è che, accanto ai gas-serra, vi
sono numerosi altri fattori, di carattere sia naturale che antropico, in grado di influenzare il
bilancio energetico del nostro Pianeta.
Uno dei più importanti è costituto dagli aerosol
atmosferici.
Il loro effetto è molto difficile da quantificare in
quanto, oltre ad interagire direttamente con la
radiazione, essi hanno anche importanti conseguenze sulla formazione delle nubi.
… ma non ci sono solo gli aerosol…
Come si valuta il ruolo dei precedenti fattori?
Gas-serra
Aerosol
Altri fattori
Modello di bilancio radiativo (energetico) del Sistema Terra
Effetti per ogni singolo fattore (W/m2) – Forcing radiativo
Forcing radativo gas-serra (W/m2)
Forcing radiativo aerosol (W/m2)
Forcing radiativo altri fattori (W/m2)
Cosa dice il quarto assessment report di IPCC?
Tutti i valori sono espressi rispetto all’anno 1750
… e se riuscissimo ad avere un dato certo
per il forcing radiativo…?
Purtroppo anche se disponessimo di stime affidabili dei
contributi di tutti i fattori in grado di influire sul bilancio
energetico del Sistema Terra, le nostre valutazioni relative ad
eventuali cambiamenti climatici sarebbero comunque affette
da significative incertezze. Infatti,
1)
2)
Non conosciamo le risposte del Sistema ai vari
“stimoli” (cioè non conosciamo l’effetto di molti
potenziali feed-back).
Non sappiamo quali sono le scale temporali coinvolte
(cioè non sappiamo dopo quanto tempo il Sistema va in
equilibrio con un’eventuale forcing).
Complessità del sistema climatico
Dal punto di vista climatico la Terra può essere suddivisa in 5 componenti
ATMOSFERA
(componente gassosa del sistema climatico, è
quella più rapidamente variabile nel tempo)
LITOSFERA
CRIOSFERA
(comprende ghiacciai,
nevai e ghiacci oceanici)
(struttura orografica della Terra, ha una
variazione nel tempo estremamente lenta)
IDROSFERA
BIOSFERA
(oceani, mari, fiumi e laghi)
(flora, fauna, attività umane)
Bisogna poi considerare la sorgente esterna di energia costituita dal Sole
Complessità del sistema climatico
Il comportamento dell’atmosfera è profondamente influenzato
da ciò che la “circonda” e da ciò che “vive” in essa
atmosfera
idrosfera
criosfera
litosfera
biosfera
Î Esigenza di modellizzare l’intero sistema climatico
Il legame tra gas-serra e cambiamenti climatici è quindi estremamente
complesso e, anche se disponessimo di stime affidabili dei contributi di
tutti i fattori in grado di influire sul bilancio energetico della Terra, le
nostre valutazioni sarebbero comunque affette da significative incertezze
in quanto non esiste ancora un completo sistema di modelli matematici
in grado di descrivere efficacemente tutte le conseguenze di un eventuale
disequilibrio tra radiazione entrante ed uscente.
Ma cosa significa “modellizzare” il Sistema Climatico?
Elementi di criticità dei modelli (AOGCM)
L’Europa secondo la griglia dell’HadCM3
Molti problemi aperti, ad esempio: topografia, microfisica delle nubi,
ruolo degli aerosol, modellizzazione di stratosfera e alta troposfera
I modelli non catturano la
variabilità interannuale:
Nel caso del bacino
Padano, per esempio, essa è
decisamente sovrastimata.
Precipitazioni Milano (SDSM HadCM3 A2)
150
150
125
125
100
100
75
75
50
50
25
25
0
0
I modelli non catturano il
ciclo stagionale delle
precipitazioni
1961-1999: somme mensili
2000-2020: somme mensili
I modelli non catturano molti aspetti fondamentali della dinamica dell’atmosfera
E come si può modellizzare la risposta ai vari fattori
potenzialmente responsabili di alterazioni del clima?
Da: http://www.meteotrentino.it/aspweb/Documentazione/SaperneDiPiu/Clima_dwl.asp?id=98
Cosa dicono i risultati?
Sono risultati convincenti?
C’è consenso sulla capacità
dei modelli di descrivere la
complessità del Sistema?
Quanto è confortante il fatto
che modelli diversi diano
risultati coerenti?
Cosa dice il quarto assessment report di IPCC?
È molto probabile (90-95%) che
l’aumento delle concentrazioni
di gas serra dovuto alle attività
antropiche abbia causato la
maggior parte del riscaldamento
globale osservato dalla metà del
Ventesimo secolo
Cosa possiamo dire per il futuro?
Innanzitutto dobbiamo ricordarci che ogni
stima che possiamo fare per il futuro ha
necessariamente grande incertezza
Queste incertezze sono dovute a:
a) Incertezze nello sviluppo demografico, socioeconomico, ecc…
b) Incapacità di modellizzare in modo esaustivo
il Sistema Climatico
Questi problemi rendono molto incerte le
stime per il futuro…
Emissioni
Concentrazioni
Forcing Radiativo
Clima
Impatti
Incertezza
Cosa dice il quarto assessment report di IPCC?
Rispetto al Terzo Report (TAR) i risultati dei modelli climatici risultano più affidabili.
Le proiezioni prevedono un riscaldamento durante il XXI secolo maggiore di quello
osservato nel XX secolo. La temperatura media superficiale potrebbe crescere, da oggi al
2100, in un range, dipendente dagli scenari applicati e dai modelli usati, tra 1,1 e 6,4 gradi.
Le proiezioni per l’innalzamento del livello marino (sempre al 2100) prevedono un range di
0,19 – 0,58 m, dipendente dagli scenari applicati e dai modelli usati. Inoltre, l’aumento di
concentrazione atmosferica di CO2 causerà un aumento nell’acidificazione degli oceani.
Il ghiaccio marino dovrebbe ridursi ancora di più nell’Artico e nell’Antartide nel corso di
questo secolo.
Sarà molto probabile che le onde di calore e gli eventi di intensa precipitazione
diventeranno più frequenti. Inoltre, i cicloni tropicali dovrebbero diminuire annualmente
di numero, ma diventare più intensi.
La circolazione termoalina dell’Oceano Atlantico, potrebbe rallentare nel XXI secolo, ma
non dovrebbe subire blocchi.
A causa delle scale temporali lunghe che caratterizzano la circolazione globale degli oceani,
i cambiamenti climatici causati dai gas-serra avranno un effetto a lungo termine (molti
secoli) sul sistema climatico globale.
Purtroppo, al di là di tutte le informazioni solide che abbiamo, i media danno spesso enfasi
solo alle proiezioni che sono, come abbiamo già visto, affette da grandi incertezze
IPCC – Summary for Policy Makers:
troppa enfasi alle previsioni per il futuro
… avremmo preferito che alle proiezioni fosse stato dedicato uno
spazio e un risalto minore e, soprattutto, avremmo visto con piacere
una formulazione del testo maggiormente mirata a presentare i
risultati in modo da far emergere chiaramente i limiti che le
previsioni per il futuro continuano ad avere…
... Certo, rispetto al SPM del precedente report si nota comunque una
maggiore prudenza, ma in futuro sarà necessario un ulteriore passo
in questo senso...
... Probabilmente gli estensori hanno voluto documentare in modo
quantitativo la profonda preoccupazione per il clima del futuro che
esiste oggi nell’ambito della comunità scientifica del settore...
… Capiamo che questa possa essere un’esigenza legittima, ma, a
nostro avviso, sarebbe comunque meglio evitare di enfatizzare troppo
valutazioni non ancora supportate da forte evidenza scientifica…
da: revisione M. Maugeri e T. Nanni a SPM - FAR - IPCC - WG1
Intervenire sulle emissioni o
aspettare di sciogliere ogni riserva?
I limiti degli scenari
per il futuro fanno sì
che sia impossibile
utilizzare uno schema
di questo tipo che
sarebbe il “sogno” di
ogni decisore
… ma dobbiamo comunque decidere …
Gli aspetti per i quali disponiamo di conoscenze consolidate sono:
Conosciamo le dinamiche del bilancio energetico del Sistema Terra,
siamo consapevoli dell’importanza del ruolo dei gas-serra e sappiamo
quali sono le nazioni ed i comparti che causano le maggiori emissioni;
Sappiamo che le concentrazioni atmosferiche di alcuni importanti gasserra sono in forte aumento per effetto delle emissioni antropiche;
Sappiamo che la temperatura del Pianeta è significativamente
aumentata nell’ultimo secolo, con un trend più forte negli ultimi
decenni.
L’aspetto più problematico è:
Non siamo ancora in grado di modellizzare in modo del tutto efficace il
Sistema climatico e pertanto non siamo in grado di rispondere in modo
quantitativo a molte importanti domande sull’entità del contributo
antropico al riscaldamento presente e a quello futuro.
Come dobbiamo comportarci?
… qui la parola passa ai decisori …
…“Policy Makers”…
