CAMBIAMENTI CLIMATICI

Il cambiamento climatico si è verificato in tutta la storia della Terra a causa di una varietà di cause naturali, come cambiamenti nell'orbita terrestre, attività vulcanica e variazioni nella radiazione solare.

Uno degli esempi più notevoli è l'Era Glaciale, che si è verificata durante l'era pleistocenica, intorno a 2,6 milioni di anni fa. In questo periodo, il clima terrestre è diventato molto più freddo e si sono formati ghiacci e ghiacciai in molte parti del mondo, e ciò fu stato causato da cambiamenti nell'orbita e inclinazione terrestre, che hanno alterato la quantità di radiazione solare che raggiungeva la Terra.

Un altro esempio è il Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), che si è verificato intorno a 56 milioni di anni fa. In questo periodo, il clima terrestre è diventato molto più caldo e la concentrazione di CO2 nell'atmosfera è aumentata in modo drammatico a causa della una massiccia liberazione di carbonio dall'interno terrestre, probabilmente a per via di attività vulcaniche.

Più recentemente, la Terra sta vivendo una tendenza al riscaldamento rapido causata dalle attività umane, principalmente dalla combustione di combustibili fossili, che ha portato ad un aumento dei gas serra nell'atmosfera, in particolare di CO2. Questo riscaldamento sta causando significativi cambiamenti nel clima terrestre, tra cui temperature in aumento, cambiamenti nei modelli di precipitazione e eventi meteorologici più frequenti e molto gravi. È importante notare che i cambiamenti climatici passati sono stati causati da fattori naturali e sono avvenuti su una scala temporale molto più lunga rispetto alla attuale tendenza al riscaldamento, mentre l'attuale tendenza al riscaldamento sta avvenendo a un tasso senza precedenti e è essenziale intraprendere azioni immediate e significative per ridurre le emissioni di carbonio e passare a forme di energia più pulite per evitare i peggiori effetti del cambiamento climatico.

L'umanità riuscirà a fermare l'emissione di anidride carbonica prima della sua estinzione solo collaborando, unendo la tecnologia, le condizioni politiche ed economiche globali e la consapevolezza e l'impegno del pubblico. Per fermare l'emissione di anidride carbonica e mitigare gli effetti del cambiamento climatico, sarà necessario ridurre l'uso di combustibili fossili e passare a forme di energia più pulite. Ciò richiederà significativi investimenti in ricerca e sviluppo, nonché cambiamenti nei nostri modi di vivere e lavorare. Molti paesi e organizzazioni stanno prendendo passi per ridurre le loro emissioni di carbonio, e alcuni hanno fissato obiettivi ambiziosi per le emissioni nette zero. 

Tuttavia, occorre fare di più per raggiungere questi obiettivi. È anche importante notare che anche se l'emissione di anidride carbonica dovesse essere fermata, gli effetti del cambiamento climatico continueranno a essere sentiti per molti anni a venire. 

CO2

Per quanto riguarda la concentrazione massima di CO2 raggiunta nella Terra nei millenni gli studi indicano che la concentrazione più alta dopo la formazione della Terra è stata raggiunta durante l'era pliocenica, intorno a 3-5 milioni di anni fa, quando la concentrazione di CO2 nell'atmosfera era intorno ai 400 ppm, simile ai livelli che vediamo oggi, che sono intorno a 416 ppm.

Inoltre c'è ancora una notevole quantità di petrolio e gas naturale sulla Terra che non è stata estratta e utilizzata. Secondo le stime dell'US Geological Survey, ci sono circa 1,7 trilioni di barili di petrolio e 6.609 trilioni di piedi cubi di gas naturale che sono considerati recuperabili economicamente. La quantità totale di CO2 che verrebbe rilasciata dalla combustione di tutto il petrolio e il gas rimanenti è di circa 8.700 Gt (miliardi di tonnellate) di CO2 aumenterebbe la concentrazione di CO2 nell'atmosfera a circa 1.200 parti per milione (ppm). E questo trascurando il carbone che è la forma energetica più inquinante.

Infine ipotizzando di riportare naturalmente la CO2 da 1.200 ppm a 300 ppm, il tempo, secondo alcuni studi basati sui trend passati, sarà di almeno un migliaio di anni.

8,700 Gt (miliardi di tonnellate) di anidride carbonica (CO2) 

è un numero enorme che può essere difficile da comprendere. Per aiutare a porlo in prospettiva, ecco alcuni esempi:

• È equivalente al peso di circa 9 mila miliardi di auto di medie dimensioni.

• È equivalente al volume di circa 9.000.000.000.000 piscine olimpioniche.

• Pari a 50 milioni di Boeing 747.

Per completare l'argomento consideriamo che il numero esatto di molecole di aria presenti nell'atmosfera terrestre dipende dalle condizioni ambientali e dalla posizione geografica. Tuttavia, si stima che ci siano circa 10^44 molecole di aria nell'atmosfera terrestre. L'atmosfera terrestre è composta principalmente di azoto (78%) e ossigeno (21%). Gli altri componenti principali sono anidride carbonica (0,04%), argon (0,93%), e tracce di altri gas come neon, elio, metano, idrogeno, ossido di azoto e idrocarburi. 

La massa totale dell'atmosfera terrestre è stimata di circa 5.148.000.000.000.000 tonnellate, o 5.148 trilioni di tonnellate.

Questo significa che, rispetto alla massa totale dell'atmosfera terrestre, la quantità di CO2 emessa dall'uomo rappresenta una piccola frazione. Tuttavia, anche se la quantità di CO2 emessa dall'uomo è relativamente piccola gli effetti sono tutt'altro che trascurabili.

Il 40% circa delle emissioni umane di CO2 vengono assorbite prevalentemente da vegetazione ed oceani. Ciò che resta rimane in atmosfera. La conseguenza è che la CO2 atmosferica è attualmente al livello più alto mai raggiunto negli ultimi 15-20 milioni di anni  (Tripati 2009). Cambiamenti naturali dell’ordine di 100 ppm normalmente avvengono in 20000 anni, mentre l’attuale aumento (circa 100 ppm) ha avuto luogo in appena 120 anni ed è destinato ad aumentare. 

CAMPIONAMENTO E ANALISI

I valori di CO2 nell'atmosfera vengono misurati utilizzando una serie di tecniche e strumenti differenti. I principali metodi sono:

1. Campionamento in situ: I campioni d'aria vengono raccolti direttamente dall'atmosfera utilizzando campionatori automatici e analizzati in laboratorio per determinare la concentrazione di CO2.

2. Analisi dei ghiacci: La concentrazione di CO2 nell'atmosfera del passato può essere determinata analizzando i campioni di ghiaccio prelevati dai ghiacciai e dalle calotte polari. Questi campioni contengono bolle d'aria intrappolate che possono essere analizzate.

3. Analisi dei sedimenti marini: I sedimenti marini contengono resti di organismi marini che possono essere utilizzati per determinare la concentrazione di CO2 nell'oceano e nell'atmosfera in passato.

Per effetturare queste misurazioni si usano gli analizzatori a infrarossi. Questi strumenti funzionano utilizzando la proprietà della CO2 di assorbire la radiazione infrarossa a specifiche lunghezze d'onda, quando la radiazione infrarossa viene inviata attraverso un campione di aria, una parte di essa viene assorbita dalla CO2 presente nell'aria. La CO2 ha tre bande di assorbimento principali nell'IR, che si trovano intorno a 1,57 micron, 2,02 micron e 4,26 micron (la maggior parte degli analizzatori a infrarossi utilizzano la banda intorno a 1,57 micron perché è la più forte e la più facile da misurare).

La quantità di radiazione infrarossa assorbita viene quindi misurata e utilizzata per calcolare la concentrazione di CO2 presente nell'aria. Gli analizzatori a infrarossi sono molto precisi e possono misurare la concentrazione di CO2 con una precisione dello 0,1-0,01%.

IL VAPORE ACQUEO

Il vapore acqueo (H2O) è un gas serra naturale presente nell'atmosfera. Il vapore acqueo contribuisce all'effetto serra poiché assorbe e rilascia calore, causando un aumento della temperatura globale. La sua concentrazione nell'atmosfera varia in base alle condizioni climatiche e all'umidità relativa.

Il vapore acqueo è il principale gas serra nell'atmosfera, contribuendo circa il 60% dell'effetto serra totale. La sua concentrazione varia da 0,2 g/m3 a 5 g/m3, con una concentrazione media di circa 2 g/m3. La concentrazione di vapore acqueo aumenta con la temperatura, quindi, l'aumento delle temperature causato dall'effetto serra causa anche un aumento della concentrazione di vapore acqueo nell'atmosfera.

L'importante è tenere a mente che il vapore acqueo e l'anidride carbonica hanno effetti diversi sull'effetto serra. Il vapore acqueo ha un effetto a breve termine, poiché la sua concentrazione nell'atmosfera cambia rapidamente in base alle condizioni climatiche. D'altra parte, l'anidride carbonica ha un effetto a lungo termine poiché la sua concentrazione cambia lentamente nel tempo e rimane nell'atmosfera per secoli.

LE ATTIVITA' ANTROPICHE E GAS SERRA

La concentrazione nell'atmosfera dei principali gas serra prima delle attività umane era in equilibrio con gli altri componenti dell'ecosistema terrestre e contribuiva a mantenere una temperatura globale stabile. Tuttavia, a causa delle attività umane, come la combustione di combustibili fossili, la deforestazione e l'agricoltura intensiva, la concentrazione di questi gas nell'atmosfera è aumentata significativamente negli ultimi decenni.

• La concentrazione di anidride carbonica (CO2) nell'atmosfera prima delle attività umane era di circa 280 parti per milione (ppm). Oggi è intorno a 414 ppm, ovvero un aumento del 48% rispetto ai livelli preindustriali.

• La concentrazione di metano (CH4) nell'atmosfera prima delle attività umane era di circa 700 parti per miliardo (ppb). Attualmente è intorno a 1860 ppb, cioè un aumento del 167%.

• La concentrazione di ossido di azoto (N2O) nell'atmosfera prima delle attività umane era di circa 270 ppb, mentre ora è a 331 ppb, con un aumento del 22% rispetto ai livelli preindustriali.

• Infine i gas fluorurati nell'atmosfera prima delle attività umane era praticamente nulla, poiché questi gas non esistevano in natura e sono stati creati solo dall'uomo e oggi, la loro concentrazione è intorno a 12 ppb.

Il lato positivo è che i gas serra si degradano attraverso una serie di processi chimici, biologici e fisici, ma alcuni hanno una vita più lunga nell'atmosfera rispetto ad altri.

• Anidride carbonica (CO2): La CO2 viene rimossa dall'atmosfera attraverso processi naturali come la fotosintesi delle piante e la dissoluzione in acqua marina. Tuttavia, la CO2 ha una vita media nell'atmosfera di circa 200 anni.

• Metano (CH4): viene degradato principalmente attraverso la reazione con l'ossigeno nell'atmosfera, producendo CO2 e vapore acqueo. La vita media è di circa 12 anni.

• Ossido di azoto (N2O): viene degradato principalmente attraverso la reazione con l'ozono nell'atmosfera, producendo azoto e ossigeno. La vita media è di circa 114 anni.

• Gas fluorurati: come il clorofluorocorocarburi (CFC) e gli idroclorofluorocarburi (HCFC), hanno vite molto lunghe nell'atmosfera, da centinaia a migliaia di anni. Questi gas sono stati progettati per avere una lunga durata per le loro applicazioni industriali, ma questo rende anche più difficile per loro degradarsi naturalmente nell'atmosfera. La maggior parte dei gas fluorurati vengono degradati solo attraverso reazioni chimiche con la luce ultravioletta e gli agenti atmosferici, e solo una piccola quantità viene rimossa attraverso i processi di solubilità e di assorbimento.

Elaborazione grafici Will, Sole24Ore, fonte NOAA e OWID

Altri grafici ottenuti dal sistema copernicus: https://atmosphere.copernicus.eu/climate-forcing?fbclid=IwAR1XWd_fDD0DI2edBqHzOJowYv22ouYls9wvve2dGzlYkf3ncPWhtRfJdtc