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L’esaurimento dei combustibili fossili e il clima… seconda parte

La produzione di petrolio e gas naturale ha ormai raggiunto o sta per raggiungere il suo picco e ciò potrebbe avere importanti conseguenze sull’ampiezza del riscaldamento globale futuro. In questa seconda parte del post sono presentate alcune proiezioni climatiche, svolte nell’ambito del Dottorato di Ricerca in Fisica all’Università di Trento, utili per valutare le conseguenze imposte dalle limitazioni geologiche alla futura disponibilità di energia di origine fossile e per stimare la probabilità che un suo esaurimento eviti un cambiamento climatico pericoloso.

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Diversi enti internazionali e compagnie petrolifere hanno proposto stime delle riserve accertate di combustibili fossili (BP, 2009; EIA, 2005-2009; USGS, 2000).
Si tratta di stime (riportata nella figura a fianco in termini di emissioni potenziali di CO2, assieme con le emissioni storiche cumulate fino alla fine del 2008) che considerano solo i quantitativi realmente accertati (ad eccezione di USGS che include anche parte delle risorse), perché se si considerano i quantitativi presunti le stime diventano assai variabili a seconda delle diverse fonti, a denotare una forte componente di soggettività e quindi inaffidabilità.
Non considerano altresì le risorse non convenzionali, quali sabbie e scisti bituminosi, greggio pesante ecc., già sfruttate o che molto probabilmente lo saranno in futuro.

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Mentre le emissioni cumulate di tutti i combustibili fossili, dall’inizio della rivoluzione industriale, ammontano a circa 335 Gt C a fine 2008, le emissioni potenziali da tutti i combustibili fossili dalle riserve identificate variano da un minimo di 738 ad un massimo di 977 Gt C.
Una domanda importante è quindi in che misura questa quantità di carbonio fossile che potremmo ancora emettere in atmosfera sotto forma di CO2 sarà utilizzata e se sarà sufficiente a produrre in futuro un cambiamento climatico rilevante.
Per rispondere a questa domanda, siamo partiti dalle proiezioni di andamento dei consumi energetici sviluppate da ricercatori indipendenti (Clugston, 2007; Chefurka, 2007; de Sousa & Mearns, 2008; Nel & Cooper, 2009) e quelle ottenute da noi sulla base delle stime delle riserve accertate sopra descritte. Utilizzando i fattori di conversione per le emissioni di CO2 da combustibili fossili e applicando il modello del picco di Hubbert ai dati storici di emissione di CO2 fossile (qui c’è un esempio di applicazione ai dati di produzione delle risorse minerarie), inserendo i valori che abbiamo derivato dalle riserve identificate, si ottengono gli scenari di emissione di CO2 mostrati dalle due figure in basso.

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Gli scenari di emissione di CO2 di origine fossile: Conservative e Optimistic scenario di Clugston (2007); WEAP model di Chefurka (2007); 2008 Olduvai assessment di de Sousa & Mearns (2008); ERC model di Nel & Cooper (2009); USGS (2000); EIA (2005-2009) e BP (2009).

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Anche secondo queste proiezioni, il massimo delle emissioni, e di conseguenza il picco globale per i combustibili fossili, è previsto verificarsi entro il 2030. In questi scenari, le emissioni cumulative per il XXI secolo variano tra 449 e 809 Gt C.
Per ottenere le corrispondenti proiezioni climatiche a partire da questi scenari di emissione1 abbiamo impiegato MAGICC, un modello climatico semplice accoppiato a un modello per il ciclo del carbonio, che viene utilizzato anche dall’IPCC fin dal 1990. Qui sotto mostriamo i risultati per la concentrazione di CO2 e la temperatura media globale. Oltre alle proiezioni relative ai singoli scenari abbiamo anche calcolato una media d’insieme, e indicato in grigio l’intervallo di incertezza.

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Le proiezioni di concentrazione atmosferica di CO2 (due figure in alto) e temperatura (due figure in basso) secondo gli scenari: Conservative e Optimistic scenario di Clugston (2007); WEAP model di Chefurka (2007); 2008 Olduvai assessment di de Sousa & Mearns (2008); ERC model di Nel & Cooper (2009); USGS (2000); EIA (2005-2009) e BP (2009). La curva nera mostra la media d’insieme e l’area grigia il livello di confidenza.

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Secondo questi scenari, al suo massimo la concentrazione di CO2 raggiungerà valori compresi tra 450 e 530 ppm, ed è probabile che il picco si verifichi non prima degli ultimi decenni di questo secolo. La temperatura media globale, invece, è in genere prevista crescere fino ad almeno fine secolo, raggiungendo valori compresi tra +0,9 e +1,6 °C rispetto al livello del 2000 (tra circa +1,7 e +2,4 °C rispetto al preindustriale), con un valore più probabile di +1,2 °C (cioè +2,0 °C rispetto al preindustriale). Tenendo conto dell’incertezza nelle proiezioni, livelli di riscaldamento fino a quasi 3 °C (cioè circa +3,8 °C rispetto al preindustriale) sono tuttavia ancora probabili negli scenari peggiori.
Come già mostrato dagli studi illustrati nella prima parte, le simulazioni effettuate evidenziano che tenendo conto dell’esaurimento dei combustibili fossili, si ottengono proiezioni di cambiamento climatico inferiori rispetto alle proiezioni più pessimistiche dell’IPCC, ma comunque rilevanti.

Utilizzando lo strumento “2 °C Check Tool”, disponibile online tra le informazioni supplementari all’articolo di Meinshausen et al. (2009), abbiamo calcolato la probabilità di eccedere i 2 °C in più rispetto al livello preindustriale nei diversi scenari. Come mostrato nella figura qui sotto, esiste una probabilità compresa tra il 55 e il 90% di eccedere +2 °C. Tuttavia queste percentuali riflettono il riscaldamento dovuto alla CO2 solamente; perciò includendo il riscaldamento dovuto anche gli altri gas serra, si otterrebbero dei valori sicuramente più alti.
Dunque pur se il picco dei combustibili fossili provocherà un picco delle emissioni di CO2 nel giro di pochi decenni, è “più improbabile che non” o addirittura “improbabile” che si riuscirà a rimanere sotto la soglia di +2 °C senza politiche aggiuntive di riduzione delle emissioni di gas serra.

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La probabilità di eccedere o di rimanere al di sotto della soglia di +2 °C rispetto al periodo preindustriale in seguito al riscaldamento globale dovuto esclusivamente alla CO2 secondo gli scenari: Conservative e Optimistic scenario di Clugston (2007); WEAP model di Chefurka (2007); 2008 Olduvai assessment di de Sousa & Mearns (2008); ERC model di Nel & Cooper (2009); USGS (2000); EIA (2005-2009) e BP (2009).

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Ma c’è un’altra indicazione che porta alla medesima conclusione. Infatti dai risultati di queste proiezioni si può stimare che la risposta in termini di massimo riscaldamento alle emissioni totali di CO2 cumulate dall’inizio del periodo industriale al termine del periodo di simulazione, ammonta a circa 1,6 °C per migliaia di miliardi di tonnellate di carbonio (Tt C), in ottimo accordo con quanto ottenuto da due recenti articoli (Allen et al., 2009; Matthews et al., 2009). Ora, siccome le emissioni totali di CO2 cumulate dal periodo preindustriale al 2000 ammontano a poco più di 0,4 Tt C (277 Gt C da combustibili fossili e 147 Gt C da cambiamenti nell’uso del territorio), ciò significa che dal 2000 in poi, per non superare i 2 °C possiamo ancora emettere al massimo altri 0,8 Tt C. Tuttavia, l’incertezza su questo numero è alquanto ampia (da 0,4 a 1,1 Tt C), per cui se vogliamo essere prudenti, dovremmo limitare le future emissioni al limite inferiore di 0,4 Tt C. E questo è tanto più necessario considerando il riscaldamento dovuto ai gas serra diversi dalla CO2 e che nessuno degli scenari qui considerati prevede emissioni cumulative di CO2 inferiori a 400 Gt C per il XXI secolo.
È importante ricordare che questi scenari tengono conto quasi esclusivamente delle riserve identificate di combustibili fossili. Dovessero essere sfruttate in futuro anche le risorse convenzionali e non, le emissioni fossili di CO2 sarebbero sensibilmente più alte, generando valori più elevati di concentrazione di CO2 e temperatura. Ne segue che queste proiezioni rappresentano molto probabilmente un limite inferiore all’effettivo cambiamento climatico che si verificherà in futuro. Questo rafforza la conclusione che esiste un rischio elevato di arrivare a un livello pericoloso di interferenza antropogenica con il sistema climatico.

Il previsto aumento del prezzo del petrolio, invece che spingere a considerare la convenienza delle rinnovabili, potrebbe essere motivo di esplorazione al largo delle coste (col noto incidente BP che non sembra aver dissuaso il Brasile ad iniziare nuove perforazioni) o addirittura di utilizzo delle mefitiche “tar sands” canadesi.
Il prezzo del petrolio può inoltre salire se i paesi produttori ne consumano frazioni crescenti, riducendo le esportazioni, nel caso i governi post-dittatoriali del Nord Africa e della Penisola Arabica scegliessero di rispondere più alle esigenze di sviluppo, occupazione, benessere dei propri cittadini che a quelle delle imprese straniere.
A maggior ragione, quindi, non possiamo aspettarci che dinamiche spontanee di mercato risolvano per noi il problema.
Infine vanno ricordati anche gli effetti dei processi di retroazione positiva spesso presenti nel sistema climatico e che attualmente i modelli climatici non includono o che non sono ancora in grado di riprodurre con sufficiente affidabilità. Chiaramente questi processi amplificheranno il riscaldamento rispetto a quanto previsto attualmente, per cui le proiezioni ottenute dovrebbero essere considerati plausibilmente un limite inferiore all’aumento di temperatura che effettivamente avrà luogo in futuro.

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Note:
1 Gli scenari contengono non solo le emissioni di CO2 di origine fossile, ma sono completati anche con le emissioni di CO2 da cambiamenti nell’uso del territorio (-1% l’anno) e di molti altri gas serra (tra cui metano, protossido di azoto, CFC, HCFC, PFC) e aerosol di SO2. Le emissioni naturali di questi gas vengono mantenute costanti ai livelli attuali. Quelle antropogeniche, invece, sono assunte variare in modo proporzionale alle emissioni fossili di CO2, in quanto, pur non dipendendo direttamente dal consumo energetico, le attività umane da cui derivano dipendono comunque dalla disponibilità energetica globale.

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Testo di Luca Chiari e Antonio Zecca, con il contributo di Paolo Gabrielli, Valentino Piana, Sylvie Coyaud e Stefano Caserini

6 responses so far

6 Responses to “L’esaurimento dei combustibili fossili e il clima… seconda parte”

  1. Lauraon apr 14th 2011 at 07:51

    Buongiorno, non ho capito è quale siano i margini di incertezza nei numeri delle riserve identificate, mi riferisco alla frase:
    “le emissioni potenziali da tutti i combustibili fossili dalle riserve identificate variano da un minimo di 738 ad un massimo di 977 Gt C.”
    Non ho capito due cose:
    1- cosa significa chiamarle “identificate”: nel senso che mi pare di capire che sono quelle trovate fino ad oggi, ma quanto accuratamente li abbiamo cercati ?
    Se li cerchiamo meglio magari il quantitativo raddoppia, oppure quello è ?
    2- si intende come riserve tutto quello che c’è sottoterra, o è quello che attualmente conviene estrarre? Ossia, se domani i fossili costeranno di più, magari diventerà conveniente estrarre quello che oggi conveniente non è, no ?
    Grazie, quello toccato dal post mi sembra un punto davvero cruciale, come avevo detto in un commento un po’ di tempo fa sempre su questo blog

  2. Telegraph Coveon apr 14th 2011 at 08:17

    “Il previsto aumento del prezzo del petrolio, invece che spingere a considerare la convenienza delle rinnovabili, potrebbe essere motivo di esplorazione al largo delle coste (col noto incidente BP che non sembra aver dissuaso il Brasile ad iniziare nuove perforazioni) o addirittura di utilizzo delle mefitiche “tar sands” canadesi”

    Premesso che credo ci siano ancora molte riserve di combustibili fossili sepolte in giro per il globo, la convenienza ad utilizzarle non si puo’ facilmente calcolare con delle formule; dipende (in gran parte) da strategie geo-politiche (guerre-accordi-trattati-alleanze), da movimenti di opinione interni ai paesi (es. no nucleare ? => meglio il carbone) ed ovviamente dalla convenienza a breve termine dei paesi produttori e delle aziende coinvolte.

    Che significato hanno dunque queste proiezioni ?
    Dovrebbero fornire elementi utili di indirizzo politico ?
    Servono a formare movimenti di opinione ?
    (non servono a nulla ? anche se spero di no)

    Telegraph Cove

  3. Luca Chiarion apr 15th 2011 at 14:29

    @ Laura:
    1. L’incertezza nelle stime delle riserve identificate dipende dalla fonte che fornisce la stima del valore. Le potenziali future emissioni dalle riserve identificate di tutti i combustibili fossili sono pari a circa 738 Gt C secondo le stime di BP (2009) e EIA (2005-2009), mentre ammontano a circa 977 Gt C secondo USGS (2000).
    2. Il rapporto IPCC del 2000 sugli scenari di emissione di gas serra (http://www.ipcc.ch/ipccreports/sres/emission/index.php?idp=0) definisce riserve, risorse, ecc. in questo modo: le riserve identificate sono quelle quantità che sulla base di informazioni geologiche e ingegneristiche sono estraibili in futuro dalle sorgenti note (pozzi, miniere, ecc.) con ragionevole certezza alle attuali condizioni economiche. Le risorse, invece, sono quelle quantità la cui estrazione è geologicamente incerta o non conveniente dal punto di vista economico. Ci sono poi tutte le risorse addizionali di idrocarburi, che non rientrano in nessuna delle due precedenti categorie: hanno un alto grado di incertezza geologica, non sono estraibili con gli attuali metodi, molto probabilmente nemmeno con i futuri progressi tecnologici, oppure risultano attualmente economicamente assolutamente non convenienti da estrarre.

    @ Laura e Telegraph Cove:
    Naturalmente l’economia (la dinamica del prezzo del petrolio in particolare) è e sarà uno dei fattori da cui dipende l’estrazione e l’utilizzo di certe quantità e di taluni tipi di combustibili fossili. Nessuno ovviamente è in grado di prevedere se e quanto i rimanenti combustibili verranno sfruttati: ciò dipende da molteplici fattori, tra i quali ad esempio la domanda del mercato, l’offerta in termini di quantità disponibili, quantità che saremo in grado di estrarre e produrre, le politiche climatiche e le dinamiche geopolitiche. È chiaro che di combustibili fossili sulla Terra ne abbiamo in abbondanza. Il punto è: quanti ne potremo veramente estrarre con un ritorno economico ed energetico sufficientemente conveniente? Quelli più facili li abbiamo ormai praticamente esauriti, ed eccoci dunque al picco del petrolio. Se teniamo conto dunque anche di questo fattore negli scenari di emissione, come cambiano le proiezioni standard IPCC? Questo è ciò che abbiamo tentato di esaminare in questo post. D’altra parte sono tutti scenari, ovvero diverse possibili evoluzioni del nostro futuro. Nessuno ha il futuro in tasca, ma ciò non significa che non dobbiamo provare a fare proiezioni, soprattutto quando si tratta di valutare se il cambiamento climatico raggiungerà o meno un livello critico per il nostro futuro.

  4. Valentinoon apr 16th 2011 at 10:03

    @ Telegraph Cove:
    Questi scenari mostrano che occorre intraprendere azioni di mitigazione senza aspettarsi che il problema si risolva da sé per “esaurimento” delle fonti fossili. La frase da Lei citata mostra che anche i movimenti dei prezzi non necessariamente riporteranno il sistema verso la sostenibilità.

    Molti economisti, quando sentono parlare di “picco” del petrolio, sono pronti a dire che se ci sono problemi di approvvigionamento, i prezzi crescono e questo automaticamente incrementa l’offerta (con maggiore sfruttamento delle riserve e nuove esplorazioni). Questo fatto peggiora le prospettive delle emissioni e quindi della velocità con cui si manifesterà il cambiamento climatico.

    La reazione all’incremento del prezzo non è pre-determinata: può favorire le rinnovabili o delle fonti sporchissime – dipenderà dalle scelte strategiche di governanti e governati.

  5. Riccardo Reitanoon apr 26th 2011 at 12:05

    Crisi Libica? Aumento del prezzo del petrolio? Picco del petrolio? Chissà, comunque le trivellazioni nel Canale di Sicilia pare che vadano a gonfie vele. E non dimentichiamo la Val di Noto ancora a rischio trivelle.

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