Dentro i reali meccanismi del cambiamento climatico

Il 24 maggio c’è stato il secondo sciopero nel giro di pochi mesi organizzato dal movimento Fridays for Future di cui la giovane Greta è diventata simbolo e portavoce in difesa della nostra Casa, l’ambiente. Ma cos’è realmente il climate change che desta tanta preoccupazione nei tecnici del settore e in che modo e misura la specie umana ne è responsabile?D’altronde differenti ere climatiche si susseguono dagli albori del pianeta Terra, accompagnandosi ad enormi e radicali variazioni nell’ambiente. Cos’è diverso adesso? Cerchiamo di capire quali siano gli indicatori del cambiamento climatico che ci intimoriscono maggiormente, di comprendere uno dei più semplici modelli matematici sul clima, l’Energy Balance Models (EBMs), e quali implicazioni e previsioni questo porti con sé.

Partiamo da noi. Abitiamo questo Pianeta nel periodo definito postwurmiano, un’epoca interglaciale che ha inizio circa 10.000 anni fa. All’interno di ciascun periodo geologico ci sono però ampie oscillazioni, le fasi stadiali, così ad esempio l’optimum climatico è stato raggiunto nel “periodo caldo medievale” (PCM) al quale si è succeduta, a partire dal XIV secolo, la “piccola era glaciale” (PEG) che ha permesso a generazioni di illuministi e romantici di pattinare su un Tamigi totalmente congelato (ma pare, per gli storici, essere anche stata causa di rilevanti carestie). Dal 1850, dall’inizio della rivoluzione industriale, però la temperatura è in costante aumento. Osserviamo quindi alcuni indicatori utilizzati dagli esperti per definire il benessere di questi cambiamenti, cioè se siano un’oscillazione fisiologica e quindi una normale fase stadiale, o meno, e quanto l’attività umana vi contribuisca.

Aumento della Temperatura o Global Warming

Il primo indicatore del cambiamento climatico è proprio la temperatura in aumento. In immagine vediamo la ricostruzione delle anomalie della temperatura rispetto allo zero (optimum climatico, al quale il PCM tende) effettuata per gli ultimi duemila anni e, con una lente d’ingrandimento, dal 1880 ad oggi. La prima immagine prende il nome di “hockey stick”per la somiglianza ad una mazza da hockey, dovuta al brusco incremento di temperatura media che ha inizio nella seconda metà del XIX secolo. Il secondo grafico mostra ripetute oscillazioni, ma è chiaro il trend in costante aumento degli ultimi 150 anni.

Riduzione del Mar Glaciale Artico

Il ghiaccio del Mar Glaciale Artico è diventato più sottile di circa il 43% negli ultimi 25 anni, raggiungendo il valore record di minima espansione invernale il 7 marzo 2017 (NASA). Il Mar Artico infatti subisce variazioni stagionali, estendendosi verso sud nei mesi invernali. Dall’altro capo del mondo, l’oceano antartico invece aumenta in volume, ma non è nulla di rassicurante perché ciò è dovuto alla perdita di ghiacciai dalla Penisola Antartica.

Innalzamento del Livello del Mare

Diretta conseguenza della perdita di ghiacciai ai poli è l’innalzamento del livello del mare che pone a rischio tutte le zone costiere. Anche l’aumento della temperatura media globale gioca un ruolo importante, determinando l’espansione del volume dell’acqua.

Anidride Carbonica Atmosferica

Altro indicatore è la concentrazione di anidride carbonica atmosferica. A partire dal 1960 i livelli di CO2 in atmosfera misurati in ppm mostrano rapide oscillazioni, ma il trend è in continuo aumento, superando nel 2015 soglia 400. I livelli raggiunti non sono in realtà una novità per il Pianeta, che ha conosciuto in ere geologiche passate concentrazioni ugualmente e più elevate, ma l’incredibile parametroda tenere in considerazione e a destare timoreè il rate dell‘incremento, ovvero la velocità con cui i livelli di CO2 aumentano.Esiste peraltro una stretta correlazione fra l’incremento di CO2 e della temperatura, sebbene ci siano letterature discordi su quale sia la causa e quale l’effetto. Secondo l’Energy Balance Models, l’accumulo nell’atmosfera di anidride carbonica e di altri gas costituirebbe uno schermo alle radiazioni emesse dalla Terra, favorendone il suo surriscaldamento. La maggior quota di CO2 è prodotta dall’attività umana e cioè dalla combustione di combustibili fossili. Un secondo gas serra in aumento è il metano che trova una delle sue principali sorgenti negli allevamenti intensivi. L’uomo è quindi uno dei principali attori protagonisti in questa storia.

Ma in che modo possiamo utilizzare questi indicatori e informazioni per proiettarci nel futuro? L’Energy Balance Models è un modello climatico sempliceche considera la Terra come un corpo nero che, dotato di specifica temperatura (T), riceve ed emette radiazioni. Conoscendo quindi poche variabili: l’energia radiante emessa dal sole (S), l’albedo (a; cioè la frazione di questa energia riflessa dalla Terra) e l’emissività (e) della Terra è possibile calcolare la temperatura del corpo ed effettuare previsioni sul suo andamento nel futuro.

Considerando: Calore assorbito = (1-a)S Calore irradiato = eσT^4con σ=k Boltzmann; uguagliando i termini e risolvendo l’equazione per T, si può ottenere la temperatura in un dato momento, funzione del calore assorbito e di quello emesso dalla Terra. Si calcola che una diminuzione nelle radiazioni emesse, come avviene in seguito all’accumulo di gas serra nell’atmosfera che schermano tali radiazioni, si accompagna ad un incremento significativo nel valore di T, dimostrando una correlazione diretta fra l’aumento dei gas serra e l’aumento della temperatura. Ciò avrebbe effetto sinergico con la perdita dei ghiacciai, che contribuiscono in larga parte alla riflessione delle radiazioni solari “rinfrescando” la temperatura media globale. La perdita della riflessione da parte dei ghiacciai comporterebbe un ulteriore aumento della temperatura.

Minime variazioni della temperatura media sono associate a notevole incremento della probabilità che si verifichino eventi climatici estremi(relazione esponenziale), come confermato dalla aumentata incidenza di eventi catastrofici negli ultimi decenni. Precipitazioni estreme e inondazioni potrebbero pertanto diventare in futuro ancora più frequenti, la perdita dei ghiacciai e l’immissione in mare di acqua nuova potrebbero alterarne la salinità provocando sconvolgimenti negli ecosistemi polare e marino, oltre alla distruzione di città costiere.

L’homo sapiens è la prima specie animale in grado di comprendere il potere e le conseguenze delle proprie azioni. Il cambiamento climatico è reale e una donna di 16 anni ha già urlato al mondo una richiesta di aiuto. In molti percepiscono la responsabilità ed hanno risposto, accorrendo nelle piazze a protestare per richiedere che l’innalzamento della temperatura si attesti al di sotto di 1.5C, valore soglia, per fermare le nazioni nell’utilizzo dei combustibili fossili, per cambiare la storia del clima del Nostro Pianeta. “We have come here to let you know that change is coming, whether you like it or not. The real power belongs to the people”(Greta Thunberg).

Mattia Porcino

Fonti:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/arctic-wintertime-sea-ice-extent-is-among-lowest-on-record

https://www.nature.com/articles/ngeo1327?cacheBust=1508262790376