Quali sono le cause e gli effetti del cambiamento climatico dal 1850 ad oggi, e quali saranno le conseguenze climatiche nel futuro?

Diciamo subito che non si può dare una risposta univoca e sintetica a questa domanda.
Prima di tutto non è chiaro quale sia il cambiamento climatico dal XIX secolo ad oggi a causa delle differenti condizioni di misura. Sembra comunque certo che nell’ultimo secolo si sia avuto un riscaldamento globale medio di 0.5 gradi centigradi.
La cosa che è ancora meno chiara è quali siano le cause di questo riscaldamento (c’è anche chi dice che è dovuto al cambiamento delle tecniche di misura). Soprattutto non si sa se il cambiamento è indotto (e in che misura) dall’uomo oppure se è una evoluzione naturale. Molti cambiamenti climatici sono avvenuti in passato, quando l’uomo non era neppure stato inventato, e anche molto repentini, per quanto riportano vari studi paleoclimatici. Nella figura 1 è mostrato l’andamento di temperatura negli ultimi 150 anni, secondo i dati dell’Hadley center del servizio meteorologico inglese.


Fig. 1 – Le temperature dal 1861 al 2004

La meccanica del clima terrestre è molto complessa, e tantissimi fattori entrano in gioco e concorrono in direzioni diverse. Costruire un modello che permetta ti tenere conto di tutti questi meccanismi è praticamente impossibile, perché nel sistema Terra il trasporto e la conversione di energia entra in quasi tutte le forme conosciute: dal trasporto radiativo in atmosfera (energia radiante ricevuta dal Sole che è il motore di tutto il clima terrestre), alla conversione in energia chimica, in energia meccanica e potenziale delle masse d’aria, alla diffusione turbolenta da parte delle stesse, alla riemissione di radiazione infrarossa da parte della Terra. A tutto ciò si aggiunge la diversa distribuzione sul pianeta dell’energia solare assorbita e quindi il suo trasporto verso le alte latitudini.
Ognuno di questi meccanismi agisce su scale di tempo e di spazio molto differenti, ed è pertanto molto difficile valutarne i singoli effetti; inoltre occorre considerare che questi sono strettamente connessi gli uni agli altri. Parlare perciò di cause ed effetti separatamente non è accettabile, in quanto ogni effetto causa, direttamente o indirettamente, altri cambiamenti.
Sono ad esempio stati scoperti vari meccanismi (detti di retroazione o feedback), che possono smorzare o amplificare la causa che li ha generati, (diventando in tal modo cause di se stessi!). Si pensi infatti ai due seguenti:
1) aumento della temperatura-
–>aumento dell’evaporazione-
–>aumento della copertura nuvolosa-
–>aumento dell’albedo media-
–>diminuzione della radiazione totale assorbita-
–>diminuzione della temperatura (feedback negativo) ; oppure:

2) diminuzione della temperatura-
–>aumento della superficie ghiacciata o innevata-
–>diminuzione albedo-diminuzione energia-
–>diminuzione temperatura (feedback positivo).

Ovviamente ne esistono molti altri, ed è molto difficile calcolare la loro importanza in un modello climatico.
A parte i meccanismi di retroazione, molte altre sono le cause che alterano il clima terrestre, sia a breve che a lungo termine. Tra queste vi sono:
-effetto serra;
-interazioni oceano-atmosfera;
-fenomeni climatici ciclici tipo el nino;
-variabilità astronomica;
-meccanismi di retroazione;
-forzanti antropici;
-meccanismi improvvisi eruzioni, meteoriti, ecc.;
-risonanza stocastica di varie caratteristiche climatiche.

Altro parametro importante, di cui si sa ancora molto poco è la distribuzione e le caratteristiche degli aerosol, che hanno effetti sul clima di vario tipo. La spiegazione di tutti questi effetti sarebbe molto lunga e forse fuori tema, per cui rimando alla bibliografia per eventuali approfondimenti.
Basti solo ribadire che ancora non si sa esattamente come ognuno entri nella economia del clima planetario e come sia connesso agli altri.

Discuteremo solo il caso più noto dell’effetto serra. L’effetto serra, in realtà, è un effetto benefico che permette alla temperatura della superficie terrestre di essere più alta di quello che sarebbe in assenza di atmosfera. Se si calcolasse  infatti la temperatura di equilibrio di un pianeta come la Terra, a partire dall’eneriga ricevuta dal Sole e quella dispersa dalla Terra per emissione nell’infrarosso, si otterrebbe che sulla superficie ci dovrebbe essere una temperatura media di -15 °C circa, mentre in realtà si osserva una temperatura di 33 °C più alta (circa 17 °C). Ciò è dovuto al fatto che i gas atmosferici, principalmente anidride carbonica, metano ed acqua, sono trasparenti alla radiazione visibile mentre sono opachi alla lunghezza d’onda riemessa dal suolo, che ha il massimo di intensità a circa 10 micron. Ciò comporta il fatto che più o meno tutta la radiazione solare riesca ad arrivare al suolo, mentre quella terrestre viene in parte rissorbita dall’atmosfera e riemessa anche verso il basso, creando una “trappola” energetica.
Ovviamente l’entità di tale effetto è modulata dalla concentrazione dei gas serra. In figura 2 è mostrato l’aumento della concentrazione di CO2 nell’ultimo cinquantennio.


Fig. 2 – L’aumento della concentrazione di CO2 nell’ultimo cinquantennio.

Molti modelli calcolano il riscaldamento terrestre associato a variazioni dell’effetto serra, ma finora non si sono avuti dati univoci ed incontrvertibili.
Addirittura a seconda della quota alla quale si immette il gas si può avere un raffreddamento alla superficie!
Ciònondimeno, tutta questa incertezza non può giustificare ritardi nell’avvio di iniziative politiche volte a ridurre l’emissione di gas serra. L’inattività sarebbe giustificata solo in caso dell’assoluta certezza che l’effetto serra sia trascurabile.

Sull’effetto serra vedere anche  http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7838.
Per una trattazione più vasta dell’argomento:
Mario Pinna, “Le variazioni del clima”, Franco Angeli editore
Quaderno di “Le scienze”, n. 104, “La dinamica del clima”, ottobre 1998.

Sulla storia dei cambiamenti climatici (in inglese):
http://vathena.arc.nasa.gov/curric/land/global/climchng.html
http://www.aip.org/history/climate/20ctrend.htm
http://www.met-office.gov.uk/research/hadleycentre/obsdata/globaltemperature.html