ClimadellaTerra:funzionamento,
osservazioni,proiezionieincertezze
Cambiamen)clima)ci:da)eprospe2ve
ElisaPalazzi
Is*tutodiScienzedell’AtmosferaedelClima-CNR
Torino
Venezia,18Febbraio2016
Ilclimaèunsistemacomplesso
Ilclimaèunsistemacomplesso
Criosfera
Litosfera
Idrosfera
Cara8erizzatodamolte
componen)che
interagisconotraloroin
modononlineare
Antroposfera
Atmosfera
Biosfera
“Larealtàèinterazione”
IPCCAR52013
“Theclimatesystemisthehighly
complexdynamicalsystem
consis;ngoffivemajor
components:theatmosphere,the
hydrosphere,thecryosphere,the
lithosphereandthebiosphere,and
theinterac=onsbetweenthem”.
Avanzamentonellemetodologiedimisura
Avanzamenti nelle metodologie di misura
Nell’ul*mo
nuovisistemi
sistemidi
diosservazione,
osservazione,particolarmente
par*colarmente
Nell’ultimo decennio
decennio nuovi
quelli basa*
basati sulle
hanno
aumentato
di ordini
di di
quelli
sullemisure
misuresatellitari,
satellitari,
hanno
aumentato
di ordini
grandezza il numero di osservazioni sul sistema climatico terrestre
grandezzailnumerodiosservazionisulsistemaclima*coterrestre
In order to build a climate model we first need to make models
In order to build a climate model we first need to make models
of the of
components
(Atmosphere,
Ocean,
thenwe
we
the components
(Atmosphere,
Ocean,Land,
Land, !)
!) then
coupled
themthem
to represent
their
interactions
coupled
to represent
their
interactions
Global Climate Models (GCM)
Avanzamentoneimodelli
Equazioni
Antroposfera
Risoluzione
Atmosfera
Avanzamenti
nella modellistica climatica
Criosfera
Idrosfera
Litosfera
L’avanzamento della ricerca e
Biosfera
l’aumento delle capacità e velocità
dei nuovi sistemi di calcolo hanno
permesso lo sviluppo di modelli
più sofisticati che descrivono in
modo più dettagliato i processi
fisici, chimici e biologici nel
Atmosfera
L’avanzamentodellaricercael’aumentodellecapacitàevelocitàdeinuovisistemidi
sistema climatico ed hanno inoltre
Oceano
Ghiaccio
marino
calcolohannopermessolosviluppodimodellipiù̀
sofis*ca*chedescrivonoinmodo
una risoluzione spaziale molto più
Superficie
deKagliatoiprocessifisici,chimiciebiologicinelsistemaclima*coedhannoinoltre
elevata
Biogeochimica marina
Calotte di ghiaccio
unarisoluzionespazialemoltopiù
elevata
Accoppiamento tra le varie componenti
AR1
1990
AR2
1995
AR3
2001
AR4
2007
AR5
2013
Comefunzionailsistemaclima)co?
Albedo
Luce
solare
Emissione
Infrarossa
Effe8oserra
H2O
Luce
solare
CH 2
Albedo
Emissione
Infrarossa
Ilclimadellaterravaria…
NATURALI
eruzionivulcaniche
cambiamen*orbitali
Forzan)ESTERNE
Perché?
DinamicaINTERNAdel
sistemaclima)co
inputsolare
ANTROPICHE
gasserra
aerosol
ozono
usodelsuolo
- Teleconnessioniatmosferiche
- Instabilitàdellecorren*oceaniche
- Dinamicaèinternaalsistemaaccoppiato
oceano-atmosfera
- Processidiretroazionefralevariecomponen*
delsistema.
…edèsemprevariato
ProgeKoEPICA(1996-2005:“EuropeanProjectforIceCoringinAntarc*ca”
Periodiglacialie
interglacialisisono
alterna)nell’ul)mo
milionediannicirca,
conunperiodo
consistenteconle
variazioni
nell’eccentrità
dell’orbitaterrestre.
TemperaturaeCO2degliul*mi820,000anniricavate
dallacarotadighiaccio(3200mdilunghezza)prelevata
pressolastazioneantar*cadiDomeC
cambiamen*
orbitali
800,000annifa
OGGI
meccanismidi
amplificazionepropri
delladinamicainternadel
clima
Ilclimanell’Antropocene
Dal1950sonosta*osserva*cambiamen*intu`icompar*del
sistemaclima*coterrestre:
• leconcentrazionidiCO2ealtrigasserrasonoaumentate
• l’atmosferael’oceanosisonoriscalda*
• l’estensioneedilvolumedeighiaccisisonorido`
• illivellodelmaresièinnalzato
• cicloidrologicointensificatoepiùeven*estremi
•Mol*diques*cambiamen*nontrovanoriscontroneidue
millennipreceden*
•Perquestoilriscaldamentoglobalevienedefinitonell’ul*mo
rapportodell’IPCC“virtualmentecerto”(probabilità>99%)
ConcentrazioneCO2
LeconcentrazionidiCO2,CH4edN2O
sonoaumentatedal1750adoggidel40%,
150%e20%,raggiungendoivaloripiù
eleva*degliul*mi800.000anni
•LaconcentrazionediCO2èaumentata
dai278ppmdel1750ai390ppmdel2011
Dicembre2015:401.62ppm
Dicembre2014:398.62ppm
Riscaldamentoatmosferaeoceano
• IlprimodecenniodelXXIsecoloè
statoilpiùcaldodal1850eciascuna
decadedell’ul*motrentennioè
risultatapiùcaldadelladecade
precedente
• Latemperaturamediaglobalenel
periodo1880-2012èaumentatadi
0.85°C
• Nell’emisferonordiltrentennio
1983-2012èstatoilpiùcaldodegli
ul*mi1400anni
IPCC2013
Dal1950ilcambiamentocorre
Isediciannipiùcaldi
(1880–2015)
1
2015
2
2014
3
2010
4
2013
5
Anomaliedelle
temperaturamedia
globale(rispeKoal
1981-2010)
2006
0.28
2005
2007
0.29
6
1998
2008
0.16
6
2009
2009
0.27
8
2012
2010
0.33
9
2003
2011
0.19
9
2006
2012
0.26
9
2007
12
2002
2013
0.30
13
2004
2014
0.32
13
2011
2015
0.46
15
2001
15
2008
Volumedeighiaccielivellodeimari
Coperturanevosainprimavera,emisferonord
EstensioneghiacciomarinoAr*co,estate
IPCC2013
Contenutodicalorenell’oceano
Cambiamentonellivellodeimari
Cambiamenti osservati negli estremi
Estremiclima)ci
climatici
Eventi di
precipitazione
intensa
Eventi siccitosi (Mediterraneo,
Africa occidentale)
Notti e Giorni più caldi;
Periodi caldi lunghi; Onde di
calore
Eventi siccitosi
(America del nord,
Australia NW)
Notti e Giorni più
freddi
Cicloni tropicali più forti,
nord Atlantico
IPCC2013
Modelliperilpassato,modelliperilfuturo
Forzan*
Naturali
Modello
clima*co
Simulazioni
clima*che
Forzan*
antropiche
Riproduzionedel
climadelpassato
edaKribuzione
Proiezionidel
climafuturo
Causedelriscaldamentoglobaleosservatonegliul)mi
150anni
Cause del riscaldamento globale osservato
aldamento
climatico è consistente
con 1951-2010
le simulazioni
Ilriscaldamentoclima*coèconsistenteconlesimulazionideimodelli
Periodo
ncludono fattori naturali
ed antropici
cheincludonofaKorinaturaliedantropici
• INFLUENZA UMANA SUL SISTEMA CLIMATICO E’ CHIARA
En*tàdelriscaldamentoimputabileai
diversifaKorinelperiodo1951–2010
Osservazioni
Gasserra
FaKoriantropici
AltrifaKoriantropici
FaKorinaturali
Variabilitàinterna
Osservazioni
Modelliconsoleforzan*naturali
Modelliconforzan*naturalieantropiche
Ilfuturocheciaspe8a?
Leproiezionifuturesuicambiamen)delsistema
clima)coterrestresonoeffe8uateu)lizzandoun
insiemedimodelliclima)ci,basandosisuunrangedi
Proiezioni future
possibiliscenarifuturichecorrispondonoadiversi
percorsidiemissionedigasserra,chiama*RCP
(Representa*veConcentra*onPathways)
Le proiezioni future sui cambiamenti del sistema climatico terrestre
sono effettuate utilizzando un insieme di modelli climatici, basandosi
su un insieme di possibili scenari futuri che corrispondono a diversi
percorsi di emissione di gas serra, chiamati RCP (Representative
Concentration Pathways)
RCP
Concentrazione di gas serra espresse come
CO2 equivalenti al 2100
2.6
475 ppm
4.5
630 ppm
6.0
800 ppm
8.5
1313 ppm
IPCC2013
ProiezioniperilXXIsecolo
Alivelloglobale,imodelliclima*ciprevedonoperlafinedel21°secolounmondo:
Cambiodellatemperaturamedia
globale(rispeKoal1986-2005)
Estensionedelghiacciomarinoin
SeKembre,emisferonord
2.6-4.8°C
-Piùcaldo
-Conneve
eghiaccio
piùrari
0.3-1.7°C
-Conun
livellodei
mariin
crescita
Innalzamentolivellodelmare(rispeKo
al1986-2005
pHdell’oceano
0.45-0.82m
0.26-0.55m
Acidificazione
- Piùpiovosoinalcuneregioni(oltre60°la*tudine),piùseccoinaltre(inaridimento
delleregionitra15°-40°,adesempioilMediterraneo)
IPCC2013
- Conuncicloidrologicointensificato➞piùeven*estremi
Fon)diincertezzaperleproiezionifuture
Treprincipalifon*diincertezzaperleproiezionifuture:
1) variabilitàclima*canaturale
Flu8uazioninellavariabilitànaturaledelclimacheimodellinonriesconoancoraacoglierenella
Tre princiali fonti di incertezza per le proiezioni future:
lorointerezzaecheinfluenzanosopra8u8olescaleditempodecadali.
1) variabilità climatica naturale
IPCC2013
2) modelli/risposta climatica Medie su 10 anni – Temperatura globale
2)modelli/rispostaclima*ca
Laterraèunsistemacomplessoe
3) scenari di emissione
mol)meccanismisonancoradacapire
(es.ruolodelleNUBI).Una
complessitàirriducibilecheresistealla
semplificazioneinmodellialcomputer.
2) e 3) importanti
nel lungo periodo
3)scenaridiemissione
L’incertezzachederivadalle
nostrelimitazioninella
1) e 2) importanti
nel breve periodo
conoscenzadelleemissioni
future,dell’usodelsuolo,delle
sceltepoli)co-economichedella
società…
© Yann Arthus-Bertrand / Altitude
Tu@imodellisonosbaglia=,maalcunisonou=li
Graziedell’aFenzione!
Slidesaggiun)ve
LaTerraè“speciale”
Inviluppofluidochelacirconda–
AtmosferaeOceano
Ilciclodell’acqua–Letrefasi
Gliorganismiviven=–
BiosferaeClima
Amplificazionelegataalla
RetroazioneGhiaccio-Albedo
FORZANTE
INIZIALE
RISCALDAMENTO
AUMENTODEL
RISCALDAMENTO
MAGGIORE
ASSORBIMENTODI
RADIAZIONEALLA
SUPERFICIE
DIMINUZIONENEVEE
GHIACCIOàMINORE
ALBEDOàMONORE
RIFLETTIVITA’
Causedelriscaldamentoglobaleosservatonegliul)mi150anni
ImodellisonolostrumentoessenzialepercapireleCAUSE(ATTRIBUZIONE)
AnomaliadiTemperatura
osservazioni
Media
1880-1910
Causedelriscaldamentoglobaleosservatonegliul)mi150anni
ImodellisonoessenzialeperfareesercizidiATTRIBUZIONE
Forzan*NATURALI?
AnomaliadiTemperatura
osservazioni
eruzionivulcaniche
Media
1880-1910
inputsolare
cambiamen*orbitali
Causedelriscaldamentoglobaleosservatonegliul)mi150anni
ImodellisonoessenzialeperfareesercizidiATTRIBUZIONE
Forzan*ANTROPICHE?
AnomaliadiTemperatura
gasserra
osservazioni
Media
1880-1910
ozono
usodelsuolo
aerosol
Causedelriscaldamentoglobaleosservatonegliul)mi150anni
ImodellisonoessenzialeperfareesercizidiATTRIBUZIONE
L’INFLUENZAUMANASULSISTEMACLIMATICOE’CHIARA
AnomaliadiTemperatura
NATURALI+ANTROPICHE
Osservazioni
ANTROPICHE
Media
1880-1910
NATURALI
Causedelriscaldamentoglobaleosservatonegliul)mi
150anni
Ilriscaldamentoclima*coèconsistenteconlesimulazionideimodelli
cheincludonofaKorinaturaliedantropici
IPCC2013
ItaliaeMediterraneo
L’ItaliaeilMediterraneoingeneralesonodefini*“HOT-SPOT”del
cambiamentoclima*co
Temperaturemedieannuecresciutedi1.4°Cnell’ul*mosecoloalCentro-Nord(pocomenodel
doppiodellamediaglobale)
SulleAlpiciòacausatoildimezzamentodellasuperficiericopertadaighiacciai.Ighiacciaipiccolisi
es)nguono;ighiacciaipiùgrandisiframmentanoericopronodidetri)frana)dallepare)rocciose
Formazionidilaghieffimeridifusione(conminacciadilorosvuotamentoimprovviso)
Degradazionedelpermafrost
Limitepioggia-nevesalitodiquota
Fusionestagionaledellaneveinan*cipo
Variazionenellatempis*cadeideflussifluviali
Laprecipitazionemediaannuanonècambiatamoltomasonoaumenta*glieven*estremi(scrosci
violen)elocalizza),nubifragi)
Comecambialasta)s)cadelclima
