Sta cambiando il clima Il pianeta e il

Sta cambiando il clima? Il pianeta e il cambiamento, Museo Civico di Reggio Emilia, 19 Luglio 2006

Schema della presentazione • Che cosa determina la temperatura di un pianeta? • Che cos’è l’effetto serra? E l’origine antropica? • I cambiamenti osservati: CO 2, temperatura, precipitazione, mare, ghiacci, eventi estremi: dalla scala globale alla scala locale • Quale clima futuro? I modelli climatici • I modelli sono attendibili? I problemi della modellistica

Che cosa è il clima di un pianeta? n n L’insieme dei valori medi di tutte le variabili che, nella loro quotidiana variabilità, determinano il tempo atmosferico Non solo valori medi delle variabili ma anche comportamento medio della variabilità (che cos’è la media? ) Che cosa lo determina? Distanza dal sole, struttura fisica e composizione chimica del pianeta e della sua atmosfera (e degli oceani, se ci sono) Quali di questi fattori sono influenzabili dall’uomo sulla terra?

Notare la differenza!

(corte) (un po’ più lunghe)

E allora, che cos’è l’effetto serra?

L’atmosfera si comporta diversamente a seconda del tipo di onde elettromagnetiche la attraversano (lunghe o corte): è trasparente alla luce visibile del sole che la può attraversare facilmente ma non è completamente trasparente ai raggi infrarossi emessi dalla terra, come il vetro di una serra.

Per poter emettere tutta l’energia che riceve dal sole (poiché deve rimanere in equilibrio termico), la terra è quindi costretta a scaldarsi per poter emettere più energia (ricordiamo che un corpo più è caldo più energia emette), cosicché l’energia che riesce ad uscire sia uguale a quella che entra: questo è l’effetto serra “naturale”

L’effetto serra “naturale” permette quindi alla terra di avere una temperatura alla superficie di circa 15°C, invece di quella che avrebbe senza l’atmosfera, cioè circa -20°C (per esempio come quella della luna).

Perché l’atmosfera non è trasparente alla radiazione infrarossa come lo è a quella visibile (cioè, perché si comporta come il vetro di una serra)? Perché contiene dei gas che assorbono e riemettono la radiazione infrarossa. Questi gas vengono chiamati gas “otticamente attivi” o gas “serra”

La composizione della nostra atmosfera

GWP (20 Y) -1 56 0, 00003 (N 2 O) 280 (N 2 O)

Fin qui tutto normale e naturale, anzi molto utile! In effetti non ci sarebbe vita umana senza l’effetto serra naturale, dovuto soprattutto al vapor d’acqua. Allora dove sta il problema? ? Il problema è che le attività dell’uomo (per esempio la produzione di energia ottenuta bruciando materiali fossili come carbone e petrolio) fanno aumentare i gas serra nell’atmosfera, e in particolare l’anidride carbonica (CO 2), il che fa aumentare la temperatura della superficie della terra e dell’atmosfera vicina al suolo: ecco quindi l’effetto serra di origine antropica. Sarebbe più corretto parlare di “aumento antropico dell’effetto serra naturale”

L’aumento della CO 2 (ma non solo) Dal 1750 ad oggi la concentrazione di CO 2 nell’atmosfera è cresciuta di un terzo. La concentrazione attuale è a un livello che non ha precedenti negli ultimi 420. 000 anni e forse negli ultimi 20 milioni di anni; I due terzi dell’incremento negli ultimi 20 anni è dovuto al consumo di combustibili fossili (perché non tutto? Da dove viene il resto della CO 2? ); Con la concentrazione in crescita e la diminuzione dell’assorbimento naturale di CO 2, i modelli prevedono per il 2100 una concentrazione che va dalle 540 alle 970 parti per milione (ppm), da confrontare con le 280 ppm dell’era pre-industriale alle circa 367 ppm di oggi.

L’AUMENTO DELL’ANIDRIDE CARBONICA (Cortesia del SMAM, Sestola)

CO 2 CH 4 N 2 O

Il clima del passato

GLI ULTIMI 150 ANNI

GLI ULTIMI 1000 ANNI

La CO 2 OGGI GLI ULTIMI 420. 000 ANNI (ASSE X INVERTITO!)

cambiamenti del clima si vedono già? La temperatura Le precipitazioni Il livello del mare I ghiacci di calotte polari e ghiacciai Gli eventi estremi?

IPCC Reports: FAR-1990, SAR-1996 e TAR-2001 In arrivo l’AR 4 -2006 (bozza ancora riservatissima!!) Climate Change 2001: The Scientific Basis Climate Change 2001: Impacts, Adaptation and Vulnerability Climate Change 2001: Mitigation Climate Change 2001: Synthesis Report

I dati globali

I DATI sino ad oggi (dal 3° Rapporto IPCC: TAR) Temperatura La temperatura media dell’aria è cresciuta di circa 1 grado dal 1860 ad oggi, e il riscaldamento del 20° secolo è probabilmente il più alto degli ultimi 10 secoli. Gli anni 90’ e il 1998 sono stati rispettivamente il decennio e l’anno più caldi. L’incremento medio globale della temperatura dell’aria dal 1990 al 2100 è stimato da circa 1. 5 a 6 gradi, questo sarebbe un evento che non ha precedenti negli ultimi diecimila anni. Livello del mare Il livello medio dei mari è cresciuto fra 10 e 20 centimetri nel corso del 20° secolo, probabilmente a causa dell’espansione termica delle acque dei mari e dello scioglimento dei ghiacci. Il livello di innalzamento dei mari durante il 20° secolo non ha precedenti negli ultimi tremila anni. (Il Mediterraneo è aumentato di livello molto meno, malgrado si sia riscaldato più della media: come mai? )

E i ghiacci delle calotte polari e quelli dei ghiacciai montani (per esempio alpini)?

2003 1979

Ghiacciaio andino di Upsala, Argentina

Sono molti più i ghiacciai che stanno scomparendo di quelli che aumentano: n n n n Stanno scomparendo quasi tutti i ghiacciai alpini Stanno scomparendo quasi tutti i ghiacciai andini Aumentano i ghiacciai dell’emisfero sud (Nuova Zelanda) Stazionarietà o variabilità in Asia Ghiacci artici? Diminuiscono enormemente. Tempi durissimi per gli Inuit e per gli orsi polari Ghiacci antartici? Pareri discordi, peccato per Cryo. Sat…. Perché l’Antartide non perde volume di ghiaccio come l’Artide?

Che legame c’è tra aumento di temperatura, fusione dei ghiacci e aumento del livello dei mari? n n n L’aumento di temperatura fa fondere i ghiacci e quindi fa aumentare il livello dei mari: ma solo il ghiaccio che non galleggia fa aumentare il livello, controllare per credere con un cubetto di ghiaccio (la banchisa artica galleggia, ma i ghiacci antartici e groenlandesi no) L’aumento della temperatura dell’aria riscalda l’acqua dei mari che si espande, cioè aumenta di volume, come quasi tutti i corpi che si riscaldano, e quindi aumenta il livello L’effetto “espansione da riscaldamento” è ritenuto maggiore di quello da “fusione” (di quanto dipende dalla profondità raggiunta dal riscaldamento marino, questione di tempi di risposta)

Il Nord Italia

T Max T Min

ANNO I P E A

Trend della precipitazione nel nord Italia: la tropicalizzazione? Brunetti, Buffoni, Maugeri e Nanni, 2000, Int Jour of Clim

PRECIPITAZIONI TROPICALIZZAZIONE: significativo aumento degli eventi intensi ed estremi Tale tendenza è stata spesso riscontrata non solo dove le pioggie aumentano ma anche dove le piogge mostrano un trend negativo o assente.

Emilia-Romagna

TEMPERATURE ANNUE MONTE CIMONE

Alcuni punti fermi sulle tendenze in atto per il Nord Italia • Temperature medie, minime e massime tutte in deciso aumento, di più in primavera e estate (1991 -2000). • Precipitazione totale in lieve diminuzione, ma “tropicalizzazione” dei regimi di pioggia • Ghiacciai alpini in decisa diminuzione, sia per l’aumento della temperatura che per la diminuzione della precipitazione, ma più per la prima causa che per la seconda • Qualche aumentato rischio di periodi siccitosi estivi, soprattutto se si tiene conto dei fabbisogni irrigui, sempre in aumento

Quale potrebbe essere allora il clima che ci attende nel futuro prossimo? Lo si può prevedere e come? Ovvero, siamo in grado di fare una previsione quantitativa dei futuri cambiamenti climatici a scala globale, regionale e locale ? Gli strumenti: I modelli (numerici e statistici) del clima globali e regionali

I modelli matematici numerici: si chiamano “modelli di circolazione generale dell’atmosfera e dell’oceano” o “modelli climatici regionali”: usano i grandi supercalcolatori Sono essenzialmente gli stessi modelli usati per le previsioni meteorologiche

I modelli Globali di Circolazione della Atmosfera e dell’Oceano (GCM/AGCM/OGCM)

La modellistica del clima: Modelli Globali (GCM) e Modelli Regionali (RCM)

Ma i modelli hanno bisogno di scenari di sviluppo economico sui quali basarsi…

Dal 3 o report IPCC del 2001. . . Gli scenari possibili

Le conseguenze su temperatura e livello del mare (e le correnti oceaniche, p. es. quella del golfo? collasso? )

L’aumento previsto della temperatura (IPCC 2001)

L’aumento previsto del livello del mare (IPCC 2001)

LA CREDIBILITA’ DELLE PREVISIONI CLIMATICHE GLOBALI? ? ? n n Fin qui niente di terribilmente nuovo e/o originale rispetto a ciò che ci avevano detto i rapporti IPCC del 1995 o del 1990 (o che ci dirà il rapporto del 2006). Perché dobbiamo essere più preoccupati oggi di allora? E’ forse migliorata la credibilità delle previsioni climatiche basate sui modelli globali?

Quali sono le aree problematiche, o addirittura critiche, della modellistica climatica? I feed-back: n n Più gas serra fanno aumentare la temperatura della superficie terrestre e della bassa atmosfera e raffreddare quella della alta atmosfera (stratosfera) senza necessariamente cambiare la temperatura complessiva del sistema (ecco perché il sistema tropicalizza…>>più convezione umida) Se la temperatura della superficie terrestre si riscalda, si riscalda anche il mare e quindi a) evapora più acqua e b) si rilascia parte della CO 2 disciolta nell’acqua marina (effetto acqua frizzante, feed-back positivo) Se evapora più acqua, si potrebbero formare più nubi Se si formano più nubi, si innesca un processo contrastante: le nubi sono riflettenti e quindi il sistema terra più atmosfera si raffredda: feed-back negativo

Quali sono le aree problematiche, o addirittura critiche, della modellistica climatica? I feed-back: n n n I modelli hanno difficoltà a rappresentare bene i processi fisici connessi alla convezione umida, alla formazione delle nubi e alla loro interazione con la radiazione, quindi anche i feed-back connessi E l’effetto degli aerosol? Gli aerosol agiscono come le nubi: sono riflettenti, mentre invece le polveri carboniose (black carbon) riscaldano. I primi modelli del clima non contenevano l’effetto degli aerosol, mentre oggi tutti i modelli climatici ne tengono conto (e infatti le stime del riscaldamento sono progressivamente calate) E il ciclo del carbonio (p. es. siamo in grado di modellare i flussi della CO 2 disciolta nel mare)?

quindi: Il riscaldamento globale finale si ottiene come il risultato finale (piccolo) che esce dalla somma di molti numeri grandi, incerti e di segno opposto: l’errore è sicuramente alto ma… La prova del pudding sta nel mangiarlo, dicono gli anglosassoni, e allora:

Cause delle variazioni del clima Antropiche Naturali n n n Variabilità naturale Variazioni della radiazione solare Eruzioni vulcaniche n n n Gas serra Aerosol Sfruttamento del terreno (albedo)

La modellazione degli ultimi 150 anni della nostra storia (sole + vulcani) (gas serra+ aerosol)

Gli ultimi 150 anni della nostra storia: i due effetti insieme IPCC-TAR

Effetti del riscaldamento, modelli e decisioni… • Gli effetti importanti sono troppi e troppo interagenti tra loro per essere modellati singolarmente. • E’ ormai accettato che l’unico strumento adeguato per fare previsioni e/o dare stime quantitative sono i modelli matematici globali del clima. • Non possiamo aspettare che i modelli siano perfetti (non lo saranno mai) per considerarne i risultati. • Le decisioni vanno prese sulla base della miglior modellistica disponibile: la politica che non decide se non di fronte a dati assolutamente certi, non deciderà mai. • Non decidere (attendere sempre il modello migliore, che verrà) equivale a decidere di non fare niente.

Che cosa stiamo facendo per risolvere il problema, o almeno per limitare i danni (poco…)? Cambiare i metodi di produzione dell’energia? Cambiare i comportamenti? Adattarsi al cambiamento?

Gli impatti del Protocollo di KYOTO Proiezioni di impatto del Protocollo di Kyoto sulle emissioni di Gas Serra dei Paesi dell’Allegato I alla Convenzione. (gigaton. di carbone) Senza il Protocollo Con il Protocollo

La parola d’ordine sembra quindi essere: Adattarsi!

Conclusioni n n Sicuramente ci sono evidenze che lo stato del clima stia cambiando sulla Terra, in Europa ma anche nella nostra regione, sia nelle temperature che nelle precipitazioni, valori medi ed estremi Nel futuro i trend osservati sembrano permanere, poiché le pressioni globali sul sistema clima aumentano incessantemente mentre le incertezze sulle previsioni stanno calando, anche per merito dei nuovi sistemi di monitoraggio e previsione Azioni (globali): Kyoto non è ancora morto del tutto, la sua anima si agita ancora da qualche parte…ma la parola d’ordine sembra essere: Adattamento (per chi se lo può permettere) Il problema appare complessivamente sottostimato dalla politica in generale, quindi ritengo ci sia in un certo modo da preoccuparsi, anche se le nazioni “non ricche” e più esposte dovrebbero preoccuparsi di più… (ma il collasso della Corrente del Golfo? ? )

Grazie per l’attenzione

I contributi locali: l’inventario regionale delle emissioni di gas serra Realizzato un inventario regionale delle emissioni di CO 2, CH 4 ed N 2 O, quali principali sostanze responsabili dell’effetto serra (anno di riferimento 2000) Obbiettivi: Individuare, a livello di singola provincia, i settori di maggiore criticità, sia in termini di emissioni che di consumi di energia Disporre di uno strumento utile a valutare gli effetti delle politiche di riduzione Metodologia utilizzata: “Linee guida dell’ Intergovernamental Panel on Climate Change (IPCC)

Confronto emissioni regionali CO 2 fonte dati Apat (1999) Media nazionale Il contributo dell’Emilia-Romagna è superiore alla media nazionale: il dato deve essere accompagnato da altri indicatori economici quali il tasso di disoccupazione e altri quali il PIL che collocano la nostra regione nella classifica delle regioni più ricche e produttive

Mappa emissioni provinciali CO 2 eq (t/anno) - anno 2000

Quali azioni (locali? , globali? ) per migliorare ?

Il Piano Triennale RER di Azione Ambientale per uno sviluppo sostenibile 2004 - 2006 n n n assunzione degli obiettivi di sostenibilità in tutti i settori (trasporti, industria, agricoltura, . . ); responsabilità estesa dei produttori e dei consumatori; co-decisione e co-partecipazione alle scelte e alle cose da fare;

I principali settori d’intervento per la riduzione dei gas ad effetto serra Le strategie: n Trasporti n Energia n Edilizia - Contrastare il cambiamento climatico conseguendo, per quanto di competenza della Regione, gli obiettivi del Protocollo di Kyoto; - Sviluppare accordi volontari, settoriali e territoriali per assicurare la condivisione degli obiettivi strategici per contrastare il cambiamento climatico; - Integrare gli obiettivi relativi al cambiamento climatico nelle politiche settoriali della Regione e degli Enti pubblici.

Cosa serve ancora ? n n Migliorare la conoscenza dei cambiamenti futuri a scala locale Valutare e quantificare a scala locale, con maggior dettaglio, gli “impatti” sui vari sistemi fisici, sociali ed economici del cambiamento climatico Continuare a progettare “politiche” per la mitigazione degli eventuali impatti negativi, nei vari sistemi fisici, sociali ed economici E Kyoto?

INFO BY EU COMMISSION: Nella riunione del Consiglio dei Ministri europei per l'ambiente che si terrà a Bruxelles il 17 ottobre prossimo è all'ordine del giorno la discussione e la decisione su quale posizione la UE debba assumere e quale strategia la UE deve adottare per il seguito del Protocollo di Kyoto (post-Kyoto) ai fini dei negoziati ONU che si terranno a Montreal alla fine del mese di novembre (COP-11 della Convenzione quadro sui cambiamenti climatici). La Commisssione UE ha già preparato una bozza; alcuni dei punti essenziali: - obiettivo generale del post-Kyoto è quello di contenere il riscaldamento climatico gobale entro 2°C rispetto all'epoca preindustrriale: ciò implicherà una riduzione delle emissioni di almento il 50% rispetto al 1990 da attuarsi entro al massimo entro l'anno 2050; - il raggiungimento di questo obiettivo deve essere conseguito attraverso una azione multilaterale e con la partecipazione di tutti i Paesi (sviluppati ed in via di sviluppo) che si assumeranno i rispettivi impegni di riduzione, tenendo conto del principio della responsabilità comune ma differenziata; - negli impegni di riduzione devono essere inclusi altri settori delle attività umane che erano stati esclusi dal Protocollo di Kyoto, come il trasporto aereo e marittimo, e le atttività di deforestazione, ecc. ;

- negli impegni di riduzione si dovrà dare un forte impulso all'innovazione tecnologica in Europa, affinchè tali impegni non abbiano ripercussioni negative sulla competitività delle imprese e sullo sviluppo socio economico europeo; - si dovrà altresì favorire la convenienza economica degli impegni di riduzione promuovendo il mercato dei meccanismi flessibili già previsto dall'attuale protocollo di Kyoto; -si dovranno aumentare gli sforzi per l'adattamento ai cambiamenti del clima sia in ambito europeo che extra europeo, attraverso azioni che riducano la vulnerabilità ambientale e dei sistemi socio-economici e ne aumentino la resilienza. Il principio di realtà suggerisce che l’ultimo punto sarà il favorito… Maggiori informazioni su: http: //www. europa. eu. int/comm/environment/climat/future_action. htm

Il sole, a circa 5700°C, emette circa 4 x 1026 Watt La terra, a circa 15°C, emette circa 2 x 1017 Watt (questi sono flussi radianti, energia/tempo; per il sole, l’irradianza cioè il flusso radiante per unità di area alla superficie vale 6. 3 x 107 W/m 2, con r=7 x 108 m), che è esattamente l’energia che riceve dal sole: la terra è quindi in EQUILIBRIO TERMICO cioè emette tanta energia quanta ne riceve (altrimenti si scalderebbe disastrosamente) ma mentre la riceve come luce visibile dal sole, la riemette come raggi infrarossi (invisibili) in tutte le direzioni. Anche la luna fa lo stesso ma è molto diversa dalla terra: perché? Perché non ha un’atmosfera!!

(1) Flusso radiante dal sole: 3. 9 x 1026 W Irradianza (o flusso incidente, cioè potenza per unità di area) del sole alla distanza dell’orbita terrestre (8 min-luce=1. 5 x 1011 m) è Fs=1370 W/m 2 Se la terra (di raggio a=6200 km) fosse un corpo nero in equilibrio termico: Fsπa 2=4πa 2σT 4 con σ=5. 67 x 10 -8 Wm-2 K-4 (costante di Stefan. Boltzmann) da cui T≈279 K (Tvera≈288 K). (2) Se (notevole miglioramento) consideriamo la terra un corpo nero soltanto per l’emissione infrarossa, mentre nel visibile ricordiamo che ha un’albedo A di circa 0. 3, allora: (1 -A)Fsπa 2= 4πa 2σT 4 , da cui T≈255 K molto peggio!

(3) Terzo modello: W&H prob 6. 8 pag 293 oppure Andrews 1. 3. 2, pag 6 -7: come nel modello (2), cioè suolo corpo nero nell’infrarosso, ma con un’atmosfera sottile con trasmittanza τs=0. 9 nel visibile e τt=0. 2 nell’infrarosso all’equilibrio radiativo: al top al suolo F 0=Fa+τt. Fg Fg=Fa+ τs. F 0 con e Fa=(1 - τt)σTa 4 F 0=1/4(1 -A)Fs eliminando Fa, si ha Fg=σTg 4=F 0(1+ τs)/(1+ τt) (se τs= τt=1 caso precedente) con i valori giusti, Tg=286 K (finalmente simile a 288 K!) e Ta=245 K

L’aumento della CO 2 fa aumentare la temperatura dell’aria, della superficie della terra e degli oceani. Ma se gli oceani si scaldano, rilasciano CO 2 disciolta nell’acqua di mare, se si raffreddano ne “sequestrano” di più (effetto acqua minerale frizzante). Allora c’è da chiedersi: è la CO 2 che fa aumentare la temperatura o è la temperatura (che aumenta per altre ragioni) che fa aumentare la CO 2?

GLOBAL COOLING OVER THE PAST 60 MILLION YEARS. The MILANKOVITCH CYCLES AMPLIFY ENORMOUSLY over the PAST 1 Ma Evolution of African Hominids Recurrent Ice Ages NOTE: Time Scale changes at 3 Million Years

Stima delle emissioni Emilia-Romagna (t/anno. Anno 2000) PESO % MACROSETTORI Emilia-Romagna GWP: coefficienti di trasformazione CO 2 = 1; CH 4 = 21; N 2 O = 310 PESO % MACROSETTORI Dati Nazionali (APAT)

CTRL SCENARIO C. Schar et. Al. Nature 2004 Temperature estive

EC Environment Programme 1990 -1994 Impatti sull’area costiera CENAS Project Study on the Coastline Evolution of the eastern Po plain due to sea level change caused by climate variation and to Natural and Anthropic Subsidence" "

Progetto CENAS Aree che possono essere episodicamente inondate a causa di subsidenza ed intensi eventi meteomarini Scenario al 2100 con eventi meteomarini aventi 1 anno di periodo di ritorno

Trasporti Alcune iniziative messe in campo: • Obiettivi: Accordi di Programma per il miglioramento della QA tra Regione, Province, Comuni capoluogo e quelli con popolazione superiore a 50. 000 abitanti nel 2002 -2004; • Riduzione delle emissioni, Nelle giornate di interdizione della circolazione veicolare nelle aree urbane, ARPA ha stimato una riduzione della CO 2 pari a 3450 tonnellate/giorno. • Abbattimento dei consumi energetici nel settore dei trasporti (Sostituzione degli autobus a gasolio con autobus alimentati a metano o elettrici) • Sviluppo di forme ambientalmente e socialmente sostenibili di mobilità (zone a traffico limitato, rotatorie ecc. )

Energia Tra le iniziative da segnalare: La legge regionale 23 dicembre 2004, n. 26 "Disciplina della programmazione energetica territoriale ed altre disposizioni in materia di energia" La conversione di tutte le centrali ad olio combustibile (altamente inquinanti e poco efficienti) in impianti a metano e a ciclo combinato, realizzate con le migliori tecnologie secondo quanto indicato dalle direttive europee

Edilizia/Energia Tra le iniziative da segnalare: Il programma (gennaio 2004) per la produzione di energia fotovoltaica, orientato a raggiungere l'obiettivo fissato dal Piano Energetico Regionale che delinea uno sviluppo del fotovoltaico nell'arco di dieci anni pari a 8. 000 chilowatt di potenza installata.

Fonte: elaborazioni Arpa Emilia-Romagna su dati Enea S. I. E. R. - Sistema Informativo Energetico Regionale Dato nazionale per il 1990: 431000 kt. CO 2

Cambiamenti di Temperatura e Precipitazione, Scenario A 2 (10 anni) Temperature Change Precipitation Change HOT Winter HOT Summer WET DRY Summer Cortesia di Filippo Giorgi: ICTP - Progetto EU PRUDENCE ris. 50 Km

IL SISTEMA CLIMA Dal punto di vista climatico la Terra può essere suddivisa in 5 componenti ATMOSFERA (componente gassosa del sistema climatico, è quella più rapidamente variabile nel tempo) LITOSFERA CRIOSFERA (comprende ghiacciai, nevai e ghiacci oceanici) IDROSFERA (oceani, mari, fiumi e laghi) (struttura orografica della Terra, ha una variazione nel tempo estremamente lenta) BIOSFERA (flora, fauna, attività umane) Bisogna poi considerare la sorgente esterna di energia costituita dal Sole

Filmato NASA sull’Artico I ghiacci artici dal 1979 al 2003

INFO: Bollettino NOAA del 13 -10 -2005: Il settembre 2005 il più caldo dal 1880 (cioè da quando abbiamo misure dirette). Riduzione record dei ghiacci artici. L'anno 2005 è finora il secondo anno più caldo dal 1880. Continua ad essere elevata la temperatura dei mari artici. Per la serie: un altro record battuto!

4. 5 MILIARDI (L’INTERA STORIA DEL PIANETA)

L’ATMOSFERA TERRESTRE

VARIAZIONI DEL TREND

Indeed, we know that doubling carbon dioxide should lead to a heating of about 3. 7 watts per square meter, and that man made greenhouse heating is already about 2. 7 watts per square meter. Thus, we have seen less warming than would be predicted by any model showing more than about 0. 8 degrees C warming for a doubling of carbon dioxide. This is consistent with independent identifications of negative feedbacks. RICHARD S. LINDZEN Alfred P. Sloan Professor of Atmospheric Sciences Massachusetts Institute of Technology

LA CONVENZIONE Dicembre 1990 L’assemblea generale dell’ONU passa una risoluzione per iniziare le negoziazioni su una Convenzione sui cambiamenti climatici 9 Maggio 1992 La Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (UNFCCC) viene adottata 20 Giugno 1992 La UNFCCC viene aperta per la firma alla Conferenza delle Nazioni Unite su ambiente e sviluppo (UNCED), a Rio de Janeiro 21 Marzo 1994 La UNFCCC entra in vigore. L’Italia ratifica la UNFCCC 185 Paesi l’hanno ad oggi ratificata

La nascita del Protocollo di Kyoto Aprile 95 Prima Conferenza delle Parti (COP 1) della UNFCCC si tiene a Berlino Vengono lanciate le negoziazioni per un protocollo legale per la UNFCCC Luglio 1996 COP 2 si tiene a Ginevra Dicembre 1997 COP 3 si tiene a Kyoto Viene adottato il Protocollo di Kyoto per la UNFCCC, strumento legalmente vincolante e che prevede una riduzione globale di gas serra del 5, 2% sotto i livelli del 1990, nel periodo 2008 -2012, per i Paesi industrializzati. Per avere la piena validità del protocollo, esso deve essere ratificato da almeno 55 Paesi che rappresentino il 55% delle emissioni globali

RICOSTRUZIONE DEL CLIMA DEL PASSATO Adatti per studiare le variazioni climatiche a lungo periodo (fino a scale geologiche) • Permettono di ricostruire il clima per epoche molto remote • Hanno un’incertezza maggiore dei dati strumentali PROXY DATA DATI STRUMENTALI • Ricostruzione più precisa delle variazioni a breve termine (dopo omogeneizzazione!) • Limitati nel tempo (le serie sono disponibili da quando esistono gli strumenti) Adatti per studiare le variazioni climatiche a breve e medio termine

6 -8°C costantemente al di sopra della media

LE PREVISIONI: (dal 3° Rapporto IPCC) Temperatura L’incremento medio globale della temperatura dell’aria dal 2000 al 2100 è stimato da circa 1. 5 a 6 gradi; questo sarebbe un evento che non ha precedenti negli ultimi diecimila anni. Non è ancora possibile fare una stima accurata dei cambiamenti climatici a scala regionale, però sulla base dei più recenti modelli di simulazione si può ipotizzare che tutte le regioni della Terra si riscalderanno, in particolare quelle alte latitudini nelle stagioni fredde. Livello del mare Gli scenari futuri prevedono un ulteriore innalzamento del livello del mare da 15 a 80 centimetri per il periodo 19902100, con un valore ‘centrale’ più probabile di circa 50 centimetri, che è circa da 2 a 4 volte quanto verificatosi nel corso del 20° secolo.

1. 000 ANNI oggi

GLI ULTIMI 10. 000 ANNI

Cambiamenti di Temperature e Precipitazioni, A 2 (10 anni) Temperature Change Precipitation Change Winter Summer Cortesia di Filippo Giorgi: ICTP - Progetto MIUR Italia-USA ris. 20 Km

Eventi estremi: es: L’estate del 2003 Katrina et al. 2005

Anomalia climatica stagionale delle medie mensili delle temperature massime giornaliere (°C) Stazione di Bologna - Borgo Panigale. Dalla primavera 1991 all'estate 2005

I GHIACCIAI ALPINI Ghiacciai delle Alpi italiane in avanzata e in ritiro dal 1925 al 2000. Valori espressi come percentuale dei ghiacciai con variazioni misurate.

Emilia-Romagna

Ha senso chiedersi se un evento estremo (un’onda di calore, un uragano, una inondazione) è “colpa dell’effetto serra”? Se l’evento è un evento singolo, la domanda in questi termini è malposta. All’aumentato effetto serra possono essere attribuite soltanto “colpe” esprimibili in senso statistico. Bisogna quindi più correttamente chiedersi se la probabilità di accadimento di una data tipologia di eventi estremi è aumentata o diminuita da un aumentato effetto serra o se ne è indifferente.

1958 -2000 trend in hot summer (JJA) 90 p

E i cicloni tropicali, (o uragani o tifoni)? Aumentano in numero e/o potenza? La modellistica “propone” un no alla prima e un sì alla seconda…

Torniamo ai dati globali a lungo termine: Fonte: IPCC: International Panel on Climate Change (più alcuni dati più locali Arpa e Cnr-Isac)

4. 000 Portate medie mensili del Po a Pontelagoscuro 3. 500 2003 1993 -2003 1921 -1970 Portata [m³/s] 3. 000 2. 500 2. 000 1. 500 1. 000 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Un esempio di Co 2>>T o T>>CO 2? n Sui tempi brevi i feed back atmosfera oceano non hanno modo di svilupparsi aol completo (turnover time dell’oceano globale alcune migliaian di anni): iol<modelo a risposta lineare tend e a dominare

Siamo in grado di fare previsioni a scala regionale, oltre che previsioni globali? Sono attendibili? Anticipo la risposta: meno, ma migliorano rapidamente.

Indice di disponibilità di precipitazione in E-R

VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE CAUSE PROCESSI ASTRONOMICI PROCESSI ASTROFISICI TEORIA DI MILANKOVITCH ATTIVITA’ SOLARE MACCHIE SOLARI VENTO SOLARE GETTI DI MASSA CORONALE FLARES VARIAZIONE DELL’ASSE TERRESTRE VARIAZIONI DELL’ORBITA TERRESTRE

COPERTURA NEVOSA ED ESTENSIONE DEI GHIACCI PERENNI -La diminuzione della copertura nevosa e dell’estensione dei ghiacci perenni è positivamente correlata alla crescita della temperatura media della superficie terrestre. - Dalle osservazioni satellitari si è stimata una diminuzione della copertura nevosa del 10% a partire dagli anni ’ 60. - I ghiacci marini dell’emisfero nord sono diminuiti: diminuiti l’estensione dei ghiacci Artici in primavera ed estate è diminuita del 10 -15% a partire dagli anni ’ 50. Ghiacciaio Dana, Sierra Nevada, California (3660 m, 37º 54' N, 119º 13' W) nel 1883 (sinistra) e 1985 (destra).

Il ciclo del Carbonio - I pozzi e le sorgenti

Ulteriore obiezione (più sciocca) sollevata da Michael Crichton in “Stato di paura”: Gli scienziati/modellisti del clima del mondo intero hanno ordito un complotto, insieme all’ambientalismo fondamentalista, per ricavarne notorietà e fondi di ricerca (e per soddisfare una oscura pulsione pseudo-religiosa…? ). Possibile risposta: Si possono ricavare molti fondi di ricerca anche dall’industria della produzione dell’energia (petrolio e carbone) e, se riaggiustare modelli e risultati fosse così semplice, almeno un modellista che (alla stregua di Lomborg) persegue la ricerca della notorietà a tutti i costi si sarebbe già dovuto trovare.

L’ULTIMO MILIONE DI ANNI

VARIAZIONI CLIMATICHE CAUSE NATURALI VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE Diretta ANTROPICHE IMMISSIONE DI GAS SERRA IN ATMOSFERA Attività Solare Indiretta SO 2 CO 2 O 3 Param. Orb. (Milankovitch) Combustibili fossili CO 2 CH 4 Incendi CH 4 INTERAZIONI TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA CLIMA Allevamenti IMMISSIONE DI AEROSOLS IN ATMOSFERA Interazione atmosfera-oceano El Niño Black Carbon, Organic Carbon Combustibili fossili Black Carbon Incendi ERUZIONI VULCANICHE Immissione di aerosols in atmosfera SO 2 CO 2 SFRUTTAMENTO DEL TERRENO Variazioni di albedo DERIVA DEI CONTINENTI Riduzione delle foreste

Che cosa determina la temperatura media di un pianeta (o delle sue parti)? n n Che cosa intendiamo per temperatura di un pianeta? In genere quella complessiva del sistema terra solida/liquida/ghiaccio più atmosfera (se c’è). Rispondendo alla domanda, per prima cosa la sua distanza dal sole (forse, prima ancora, la potenza della stessa, escludendo la presenza di sorgenti interne di calore). Poi la sua composizione: come e di che cosa è fatto il pianeta, se ha una atmosfera o no, da che cosa è composta la sua atmosfera (c’è, è trasparente? ). Quali di questi fattori sono influenzabili dall’uomo sulla terra?

Perché la terra emette energia radiante, cioè radiazione (infrarossa) in tutte le direzioni? Perché TUTTI i corpi lo fanno. I corpi emettono più radiazione se la loro temperatura è maggiore: E=k. T? No! Invece: E= T 4 Esempi? Caminetto, ferro da stiro, sole, terra, lampadine, noi, …

Mc. Intyre & Mc. Kytrick, oggi

Le (vecchie) obiezioni di uno scettico famoso (Prof. Lindzen, MIT): Sappiamo che un raddoppio della CO 2 porta ad un aumento del forcing radiativo di circa 3. 7 W/m 2. L’aumento della CO 2 dall’inizio dell’era industriale è di circa il 30%, il che porta ad un aumento del forcing di circa 2 W/m 2 il che, in assenza di feed-back, dovrebbe produrre un riscaldamento globale di circa 4 °C. Il riscaldamento osservato dal 1700 a oggi è di circa 1, 2 °C quindi: • o ci devono essere degli importanti feed-back negativi (ma magari anche dei positivi) • o ci sono altre cause naturali (sole, vulcani) • o i dati sono sbagliati • o i modelli sono sbagliati

Principali obiezioni, e risposte, agli (apparentemente ottimi) risultati della modellistica globale del clima recente (di nuovo da Lindzen, Erice, 2005) • Quando si conoscono i risultati in anticipo, si riesce sempre a farli tornare (R: come mai nessuno riesce a far tornare risultati opposti, e molti ci hanno provato? ). • Nel caso dei GCM, l’esistenza di molti fattori incogniti lascia molto spazio a operazioni di “aggiustamento”, anche e soprattutto attraverso i feed-back e la relativa sensitività dei modelli globali (R: nei modelli globali le operazioni di aggiustamento sono difficilissime e non riescono quasi mai, altrimenti se riuscissero la modellistica sarebbe quasi perfetta). • Il fatto che i fattori incogniti siano veramente incogniti rende difficile falsificare i risultati della modellistica (R: l’obiezione non si applica al risultato finale, ma solo, parzialmente, ad alcuni processi intermedi; il risultato finale è il clima attuale, noto e quindi falsificabile).