I fattori che lo determinano possono essere interni

IL CLIMA ED I CAMBIAMENTI CLIMATICI
1.1 Il clima: possibili definizioni
Definizione:
Il clima è la media della meteo di una regione calcolata a lungo termine. È un concetto astratto
poiché non esistono strumenti per misurarlo.
I fattori che lo determinano:
I fattori che lo determinano possono essere interni:
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atmosfera:
i gas serra più importanti sono il vapore acqueo e il CO2. L’ozono sta nella parte alta
dell’atmosfera e scherma i raggi. Con il buco nell’ozono i raggi non vengono più filtrati.
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Aree di acqua:
OCEANI
correnti calde/fredde
Il Sole scalda molto il suolo ma si raffredda anche molto. L’oceano invece si scalda poco ma
tutto omogeneamente, quindi ha una grande massa di calore che rilascia di inverno per
riscaldare. Il suolo d’inverno non ha calore da rilasciare.
climi continentali: sbalzo fortissimo di temperatura
climi oceanici: piccolo sbalzo di temperatura
L’acqua dell’oceano evapora, l’acqua andrà nell’atmosfera e influenzerà il clima.
- superfici coperte di neve
- terra
- diverse forme di vegetazione:
Gli alberi impediscono che il sole arrivi al suolo e che emetta raggi infrarossi. Forniscono
anche umidità.
- ghiacciai
riflettono i raggi del sole al 100%. Non si riscalda niente.
- profilo delle montagne
L’aria umida arriva da nord, si raffredda e aumenta l’umidità relativa. Scende dall’altra
parte più secca e si riscalda tanto. Le montagne provocano dunque la deviazione dell’aria.
Umidità assoluta: quanti g di vapore acqueo in un L di aria
Umidità relativa: rapporto tra quanta ne ha e quanta ne può contenere. Se supera il 100%
piove.
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Fattori esterni:
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Sole:
Incidenza dei raggi solari. C’è più calore se i raggi colpiscono in modo perpendicolare
(infrarossi). Il sole colpisce i gas effetto serra.
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Rotazione della Terra:
1) su sé stessa
2) attorno al sole (influisce creando le stagioni)
Le sue variabili misurabili
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Temperatura
Umidità
Pressione atmosferica
Venti
Precipitazioni
1.2 Il bilancio radiativo terrestre ed il ruolo dei gas serra
Il riscaldamento complessivo dell’atmosfera è strettamente connesso alla sua composizione ed è
in continua evoluzione. Mutando le % delle sostanze componenti dell’atmosfera, la temp globale
di questo involucro sia variata nel tempo e sia destinata a cambiare ancora nel futuro.
GAS CHE COSTITUISCONO L’ATMOSFERA:
azoto 78%, ossigeno 21%, argon 0.93%, vapore acqueo 0.33% in media, CO2 0.032%
Neon, elio, metano, idrogeno, krypton, xeno, ozono
(capacità scoperte nel 1859 da John Tyndall)
Se non esistessero i gas serra tutta l’energia irradiata dalla superficie terrestre farebbe ritorno
nello spazio e il nostro pianeta sarebbe in una morsa di ghiaccio. Con la presenza dei gas serra,
invece, l’energia solare colpisce la terra sotto forma di radiazioni luminose che passa liberamente
e poi viene riemessa dalla superficie terrestre. Questo processo muta il flusso di energia verso
l’esterno e quindi il calore che rimane intrappolato comporta il riscaldamento dell’atmosfera.
Il bilancio radiativo del sistema Terra-atmosfera
Energia che si sposta dalla superficie delle terre e degli oceani è molto maggiore di quella che essa
riceve direttamente dal Sole poiché i gas serra inviano nuovamente verso la superficie radiazione
infrarossa.
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Che cosa accade al clima della Terra se la concentrazione dei gas serra aumenta?
(Svante Arrhenius), a parità di tutte le altre condizioni, la temperatura dell’atmosfera terrestre
sarebbe aumentata di fronte a un incremento dei gas serra.
Ma come sono cambiate le concentrazioni dei gas serra e la temp della parte + bassa
dell’atmosfera?
(grafico) In 40 anni è aumentata circa del 16%. Il zig zag è dovuto alla vegetazione.
APPUNTI
Se non ci fossero i gas serra avremo 1/3 del calore che abbiamo. Se aumento c’è più energia e
quindi aumenterebbero anche la temperature.
All’equatore la Terra riceve più energia, ai poli di meno. Quest’energia si auto equilibra.
La pianta prende O2 e butta fuori CO2 (come noi). Se c’è il sole ed ha le foglie prende CO2 e butta
fuori O2 (fotosintesi). Di giorno +O2, di notte +CO2
1.3 Relativizzare i cambiamenti climatici: la paleoclimatologia (studio dei climi del
passato)
L’uomo non è in grado di dire se c’è stato o no un cambiamento climatico.
Le variazioni sull’equilibrio dei meccanismi terrestri (es. la deriva dei continenti, i cambiamenti
climatici, il ciclo delle rocce,…) si contraddistinguono per cicli di cambiamento che possono
richiedere da decine di migliaia a milioni di anni.
le variazioni della temperatura media dell’atmosfera terrestre a partire dalla metà dell’800 si
ricavano da dati strumentali diretti (con una precisione via via crescente). Per i periodi precedenti
si può fare capo a dai indiretti, es:
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Analisi degli anelli di accrescimento del legno degli alberi:
bassa densità: legno chiaro (in estate). Se i cerchi sono vicini il clima non era favorevole alla
crescita dell’albero. La parte viva della pianta è l’ultimo strato, il resto è legno morto. Non
tutti hanno gli anelli (se non ci sono le stagioni)
Rapporti tra gli isotopi di vari elementi nei ghiacci
Coralli: costruiscono la loro casetta nella calcite
Sedimenti lacustri
Carote ghiaccio: nel ghiaccio ci sono delle bolle di aria che ci fanno vedere com’era la
temperatura nel passato.
Il grafico hockey stick: temperature misurate effettivamente con termometri, temp ricostruite da
diversi archivi paleo-climatici naturali.
Variazioni di temp negli ultimi 18000 anni: dopo il Dryas Recente si sono verificate diverse fasi di
riscaldamento e raffreddamento.
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1.4 La carota Vostok
Vostok: estremo nord, ghiacciaio che copre il lago Vostok
La maggior memoria climatica passata del nostro pianeta si trova in Antartide, intrappolata nei
ghiacciai e rappresentata da bolle d’aria di atmosfere passate. Tramite carotaggio del ghiacciaio
Vostok ci è stata data la possibilità di ricostruire dati dell’atmosfera terrestre fino a 430000 anni fa.
Grafico:
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C’è una corrispondenza tra i picchi di CO2 e di T (+CO2 + caldo)
Fluttuazione: salita rapida, discesa + lenta. Sono dovute al sole e alle macchie solari.
Ciclicità: ogni 100 mila anni circa c’è un picco
Guardando il grafico non si può dire che l’uomo è responsabile del cambiamento climatico.
Quindi oggi non siamo in un’anomalia.
1.5 Fattori che fanno variare o mantengono in equilibrio il clima
1.5.1 Fra i fenomeni che mostrano correlazioni significative con le variazioni di gas serra e di T vi sono alcuni
processi di variabilità naturale, come quelli legati all’attività solare e alle eruzioni vulcaniche.
I periodi di instabilità nell’attività solare, in particolare nei cicli delle macchie solari, hanno coinciso
in passato con variazioni termiche nell’atmosfera terrestre (pochissime macchie solari ->
raffreddamento climatico). Non si può escludere che l’aumento di T degli ultimi 100 anni sia stato
influenzato dall’attività del Sole.
Macchie solari (superfici fredde): si formano in seguito a perturbazioni del campo magnetico
solare. Il loro apparire di solito anticipa massicce eruzioni solari che gettano milioni di tonnellate di
gas nello spazio. Numero minore di macchie solari = periodo di calma relativa (storicamente questi
periodi hanno coinciso con intervalli climatici freddi). Il numero aumenta e diminuisce in modo
ciclico ogni 11 anni. A volte (ogni 200 anni in media) scompaiono quasi totalmente. Dai dati
raccolti si desume che i periodi di elevata attività solare durano in media 50-100 anni e sono in
genere seguiti da un arresto.
Questo non vuol dire che dobbiamo smettere di preoccuparci dei problemi climatici causati dalle
immissioni di varie sostanze nell’atmosfera.
Sole:è una palla incandescente all’interno più calda e esternamente + fredda. La parte esterna di
color giallo-arancione si chiama magma.
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1.5.2 I gas effetto serra
Radiazione: risultante da un fenomeno ondulatorio caratterizzato dalla sua lunghezza d’onda.
Nello spettro solare sono presenti spiccate variazioni di lunghezza d’onda.
per ogni corpo che irraggia, l’intensità massima delle sue emissioni si posiziona su una lunghezza
d’onda ben definita che dipende dalla sua T.
Atmosfera: assume un ruolo di filtro fermando certe radiazioni e lasciandone passare altre in
modo che sulla superficie arrivino SOLO radiazioni comprese tra lunghezze d’onda ben precise.
L’ozono e lo strato ionizzato assorbono la maggior parte di queste radiazioni.
Nella bassa atmosfera l’anidride carbonica ed il vapore acqueo concorrono all’assorbimento dei
raggi infrarossi che arrivano al suolo a discapito dell’irraggiamento terrestre (H2O e CO2
trattengono in pratica gli infrarossi non lasciandoli ripartire verso lo spazio e garantendo una T che
si è rilevata essenziale per la vita). Questo tipo di assorbimento dei raggi infrarossi è anche
chiamato EFFETTO SERRA ed è garantito dai seguenti gas (70% vapore acqueo, 15% anidride
carbonica, 15% CFC, Metano, protossidi di Azoto).
APPUNTI
- Onde lunghe, a bassa frequenza, poca energia
- Onde corte, alta frequenza, tanta energia
Spettro visibile: è la luce bianca che noi vediamo. L’energia è più alta in alto, dove ci sono gli
ultravioletti. In basso ci sono gli IR. Il sole emette tutto lo spettro. A noi ci arriva quasi tutto, certe
in parti maggiori e altre in parti minori. Noi comunque vediamo la luce che il Sole riflette. Se si
sommano tutti i colori uscirebbe il bianco.
Il problema dell’effetto serra è che senza di esso noi non potremmo vivere, solo che noi abbiamo
aumentato l’anidride carbonica e quindi è aumentato questo effetto.
1.5.3 Il clima passato: epoche, ere glaciali ed i cicli di Milankovic
Risalendo fino a 3 miliardi di anni fa, possiamo osservare che , attraverso i vari periodi geologici,
siamo passati attraverso 4 ere glaciali e ci troviamo attualmente in una quinta, appena cominciata.
EPOCHE GLACIALI: fredde
EPOCHE INTERGLACIALI: più calde
All’interno della nostra ERA GLACIALE, l’ultima EPOCA GLACIALE si chiama Würm, è finita 12000
anni fa e ha lasciato il posto ad un’ EPOCA INTERGLACIALE in cui ci troviamo tuttora.
Le ERE GLACIALI sembrano dipendere dall’intensità dell’effetto serra terrestre.
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I CICLI DI MILANKOVIC
Sono gli effetti collettivi delle variazioni dei moti della Terra sul suo clima.
Alcuni cambiamenti nel moto e nell’orientamento modificano infatti la quantità di radiazione
solare che raggiunge la Terra, oltre alla sua distribuzione sulla superficie terrestre. Questo
fenomeno è chiamato forcing solare o forzatura solare.
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Eccentricità solare: l’orbita del Sole non è mai la stessa.
eccentricità più forte: sole + lontano e viceversa. Questo ha delle conseguenze sul clima
(ogni 4000 anni).
Inclinazione dell’asse terrestre: l’asse è leggermente inclinato. Ciclicità di 41 mila anni.
L’angolo di inclinazione dei raggi è importante.
La precessione degli equinozi: 22-12, 21-6: noi d’estate siamo rivolti verso il sole. Ci sono
ogni 12, 22, 24 mila anni. C’è un cambio dell’asse rotatorio (effetto trottola).
Grafico:
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C’è una correlazione tra i vari cicli, non tutti agiscono in modo positivo.
L’eccentricità ha un ruolo ponderante perché fa variare la distanza tra il sole e la Terra.
1.5.4 L’oceano: macchia termica del pianeta
Il Clima è un sistema che dipende dall’interazione tra diversi ambienti (oceano, atmosfera,
continenti, criosfera e biosfera). In questo sistema svolgono un ruolo fondamentale l’oceano e
l’atmosfera che sono i 2 principali agenti di trasporto del calore sulla Terra.
L’energia solare che raggiunge la Terra è assorbita per metà dagli oceani e ridistribuita grazie alle
correnti marine e all’evaporazione/condensazione dell’acqua oceanica.
Oceano=macchina termica che scambia energia, calore e acqua con l’atmosfera.
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Densita: + oceano, - aria
Capacità di immagazzinare calore: + oceano, - aria
Reazione ad un cambiamento: - acqua, + aria
Conseguenze misurabili sul cambiamento: - acqua, + aria
APPUNTI
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Atmosfera: accumulo di calore all’equatore che va dove ce n’è meno per equilibrare.
Oceani: ci vuole un compenso tra le parti fredde e quelle calde. C’è una cessazione di
calore con la condensazione, la materia si raffredda e poi a un certo punto scalda
l’atmosfera. Noi siamo vicini alla corrente del Golfo.
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SULLA SOGLIA DEL GRANDE GELO: rapporto del Pentagono
IL CLIMA POTREBBE CAMBIARE ALL’IMPROVVISO E DRASTICAMENTE SE SCATTERÀ L’EFFETTO
SOGLIA:
Se si fermerà la corrente del Golfo che mantiene il clima mite dell’Europa, si svilupperanno enormi
ghiacciai e andrà distrutta gran parte dell’agricoltura europea. L’Italia sarà in gran parte
risparmiata grazie al Mediterraneo. Lo stop di questa corrente potrà durare 1000 anni.
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Salti di clima: il clima potrà rimanere immutato per molti anni per poi cambiare
drasticamente in tempi rapidissimi. Sarebbe un disastro perché l’uomo non è in grado di
prepararsi in tempo. Il rapporto è per fortuna chiamato “worst case scenario”.
Catastrofi improvvise: i primi 10 anni del 21° secolo dovrebbero essere più caldi di almeno
0.3C°. Distribuito su tutto il pianeta avrebbe conseguenze notevoli. Ma il pericolo più
nascosto sta in quelle che i consulenti del Pentagono chiamano positive feedback loops
(retroazioni positive) cioè amplificazioni inattese di determinati eventi.
Cipro sommersa: se si intensificano i tifoni e le tempeste tropicali, le prime nazioni che ne
risentono sono i cosiddetti piccoli Stati insulari.
Correnti sconvolte: con lo scioglimento dei ghiacciai, specie quelli del Polo Nord e della
Groenlandia, l’oceano Atlantico tra questi l’Europa diverrebbe meno salato.
Guerre risorse: l’abbassamento di temperatura si trasferirebbe cmq dall’Europa del nord a
quella del sud. I venti diverrebbero più forti e devastanti, sollevando immense nubi di
polvere. Luoghi molto popolosi e dalle coste basse, potrebbero diventare quasi inabitabili.
La produttività agricola potrebbe diminuire del 10-25%. Ci potrebbero essere le migrazioni
di grandi masse di “profughi ambientali” e la guerra per le risorse.
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