Notizie e approfondimenti sul clima che cambiaPosts RSS Comments RSS

Archive for the 'Fenomenologia' Category

L’effetto serra e il motore del sistema climatico

Mentre si discute del riscaldamento globale e dei conseguenti cambiamenti climatici, può essere utile fermarsi per capire (o ripassare) l’origine del problema, ossia la presenza di un effetto serra che è un tassello fondamentale del bilancio energetico e del sistema climatico terrestre, il cui  “motore” è il riscaldamento differenziale del pianeta causato dalla radiazione del Sole.

 

L’energia che guida il sistema climatico proviene dal Sole: sono del tutto trascurabili (al più allo 0,03%) gli apporti dovuti ad altre sorgenti esterne (stelle o altri sistemi extrasolari) o interne (attività geotermica o combustioni antropiche). Quando l’energia del Sole raggiunge la Terra, è parzialmente assorbita da diverse componenti del sistema climatico. L’energia assorbita viene riconvertita in calore, che riscalda la Terra e la rende abitabile. L’assorbimento di radiazione solare non è uniforme nello spazio e nel tempo, e già soltanto questo fatto origina il complicato pattern termico e le variazioni stagionali del nostro clima. Continue Reading »

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Capire il clima che cambia: le teleconnessioni NAO e El Niño

In questa scheda sono spiegati due fenomeni di importanza basilare per il cambiamento climatico globale, l’oscillazione nord atlantica (NAO) e El Niño (ENSO), che influiscono pesantemente sull’andamento delle temperature annuali in molte parti del pianeta, fra cui l’Italia.

 

Con il termine teleconnessioni atmosferiche, nelle scienze dell’atmosfera, ci si riferisce a “pattern” atmosferici, ovvero degli schemi di circolazione atmosferici (altrimenti detti modi di variabilità) a bassa, media e alta frequenza. Esse sono dunque espressione di parte della variabilità meteorologica e in alcuni casi anche di variabilità climatica cui assistiamo.

La teleconnessione più emblematica è quella nota come ENSO, o più popolarmente El Niño: essa riguarda la temperatura superficiale del mare nell’oceano Pacifico equatoriale, ma ha ripercussioni climatiche un po’ su tutto il globo. Inoltre, essa è anche stata la prima ad essere rilevata, storicamente, fin dal 19° secolo. Nell’ultimo trentennio, la diffusione dei modelli meteoclimatici e la necessità di dover predisporre degli archivi su tutto il globo delle variabili meteorologiche ed anche di quelle relative alla superficie terrestre hanno favorito la scoperta o consentito di postularne le basi teoriche per tutta una serie di altre teleconnessioni. Tra esse, una di quelle che hanno un peso non indifferente nell’andamento meteorologico alle latitudini europee è la North Atlantic Oscillation (NAO). Nel seguito, vogliamo entrare un po’ più nel dettaglio sia sulla NAO sia su ENSO. Continue Reading »

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Perché le precipitazioni saranno più intense nella regione Euro-Mediterranea

Nel precedente post abbiamo visto come nella zona Euro-Mediterranea i modelli utilizzati da numerosi centri di ricerca prevedono in uno scenario ad alte emissioni l’aumento della frequenza e entità degli eventi di precipitazioni molto intense, rappresentate dallo “stiramento” della coda della distribuzione della precipitazione.

Questa proiezioni sono consistenti con l’aumento della capacità dell’atmosfera di trattenere acqua, definito dall’equazione di Clausius–Clapeyron. Questa relazione permette di stabilire la quantità di acqua che può essere presente in un volume d’aria in funzione dal valore di temperatura, ed  è particolarmente rilevante per gli eventi intensi di precipitazione (Tebaldi et al. 2006, Giorgi et al. 2011), quelli che più di tutti tendono a svuotare la colonna d’acqua disponibile in atmosfera (Allen and Ingram 2002, Allan and Soden 2008). Secondo l’equazione di Clausius-Clapeyron, per ogni aumento di temperatura di 1oC, l’atmosfera aumenta la propria capacità di trattenere acqua del 7%.

Nel lavoro presentato nel precedente post, la differenza tra il 99mo percentile ed il 90mo percentile  (99p-90p) della precipitazione giornaliera ottenuta dalle simulazioni CMIP5 viene utilizzata per quantificare le potenziali variazioni nella larghezza della parte destra della distribuzione di precipitazione (ovvero del range di valori che possono essere attribuiti ad un evento di precipitazione intensa) in uno scenario di clima futuro per la fine del ventunesimo secolo. Continue Reading »

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Ma quanto è bella la CO2? – parte 2

Come raccontato nello scorso post, sul Wall Street Journal Will Happer e Harrison Schmitt hanno di nuovo rilanciato alcune tesi del negazionismo climatico. L’ultimo degli argomenti usati è che le piante attuali soffrono per la troppo bassa concentrazione di CO2.

Per capire come le piante reagiscono alla CO2, è necessario approfondire il funzionamento del processo di fotosintesi.
Le gimnosperme  si sono evolute attorno a 370 milioni di anni fa, quando la CO2 era fra i 2000 e le 3000 ppm, le angiosperme circa 165 milioni di anni fa, quando la CO2 era a poco meno di 2000 ppm. Le piante di origine più primitiva usano una forma di fotosintesi che si adatta meglio a queste concentrazioni elevate di CO2; sono chiamate “piante C3” perché nel processo di fotosintesi un enzima  fissa la CO2 in un composto a tre atomi carbonio, il fosfoglicerato, ma soprattutto i loro stomi foliari fanno passare acqua e CO2 insieme. Nelle odierne condizioni di “relativa” carenza di biossido di carbonio (rispetto a 370 milioni di anni fa), richiedono quindi tanta più acqua in quanto, per ogni molecola di CO2 che entra, perdono quantità significative di acqua. A questa situazione, le piante C3 si sono magnificamente adattate: sono diffuse su tutto il pianeta e rappresentano il 90% delle specie.  L’evoluzione ha permesso loro di tenere magnificamente il campo, ha portato allo sviluppo, circa 50 milioni di anni fa, di nuove piante C4 e CAM (come i cactus, le crassulacee), così chiamate perché nel loro processo fotosintetico l’enzima cruciale della fotosintesi, fissa la CO2 in un composto a 4 atomi di carbonio, l’ossalacetato; sono piante in grado di sopportare molto meglio un basso livello di CO2 e l’aridità.  In effetti nelle serre attuali si tende ad aumentare la concentrazione di CO2 per incrementare la produttività delle piante C3.
L’enzima della fotosintesi C3, il più abbondante enzima presente sulla crosta terrestre (la ribulosio-1,5-bisfosfato carbossilasi/ossigenasi) amichevolmente detto rubisco, non è particolarmente efficiente. A25°Ce nelle attuali condizioni, come substrato circa 1 volta su 5 riconosce l’ossigeno invece della CO2, il che lo induce a produrre una sostanza fondamentalmente inutile nel metabolismo della pianta: il glicolato. La reazione compete con quella utile. Con l’aumento della temperatura, questa inefficienza del 20% peggiora ulteriormente. Continue Reading »

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Neve chimica? No, è neve da nebbia

La neve scarseggia o manca del tutto su molte zone di montagna, e l’inverno 2011/12  fin qui è stato mite ed avaro di precipitazioni al centro-nord. In compenso, secondo molti mass media in pianura padana sarebbe caduta la “neve chimica”, che invece è “neve da nebbia”, in alcuni punti accumulatasi sulla galaverna

 

In questi giorni, incredibile ma vero, fa “sensazione” il freddo a gennaio. Sui media, sulla stampa, nei discorsi tra la gente comune, al bar, in treno si commenta il freddo quasi come se fosse una novità avere temperature sotto lo zero a gennaio, come se inconsciamente ci fossimo già adattati al cambiamento climatico e a frequenti inverni miti. Non fa invece sensazione la mancanza di neve su molte zone delle Alpi e dell’Appennino, forse perché si pensa che la tecnologia possa sopperire ai limiti della natura, come la neve trasportata dall’elicottero in Trentino (video qui) o coi camion in centro a Milano per la bizzarra scelta di svolgere in città una gara di sci di fondo, e senza parlare, poi, dei cannoni che innevano regolarmente gli impianti sciistici in alta quota.

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La teoria di Milanković non vacilla

Secondo un articolo del prof. Guido Visconti sul Corriere della Sera, la teoria di Milanković sarebbe messa in discussione dalla scoperta di uno sbilanciamento delle paleo-temperature antartiche verso caratteristiche invernali. Ma la teoria di Milanković rimane solida.

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Già in una precedente occasione, il prof. Guido Visconti non si era dimostrato un grande estimatore della teoria dei cicli glaciali di Milanković (ne avevamo già parlato qui). Recentemente ha calcato la mano sul Corriere della Sera prendendo spunto da un nuovo studio tedesco di Laepple et al. intitolato:  “Sincronismo delle temperature antartiche e dell’irraggiamento solare locale a scala temporale orbitale” comparso su Nature qualche settimana fa. Un articolo un bel po’ tecnico, apprezzato, oltre che dal prof. Visconti, solo da qualche altro raro buongustaio.

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I fatti: questo nuovo studio propone l’esistenza di un artefatto nelle registrazioni degli isotopi stabili, degli indicatori della temperatura atmosferica locale, contenuti nelle carote di ghiaccio dell’Antartide (per una bella rassegna in italiano si può vedere qui). Questo perché in Antartide le precipitazioni nevose invernali sarebbero maggiori di quelle estive. E siccome è la neve in sé che registra la temperatura atmosferica, allora questi record di temperatura sarebbero sbilanciati verso caratteristiche invernali.

A questo punto gli autori prendono la curva temporale dell’insolazione dell’Antartide (su scala orbitale, 10 mila-100 mila anni) e la “adattano” secondo la regola della prevalenza delle precipitazioni invernali e… sorpresa! La curva dell’insolazione locale “adattata” segue quasi perfettamente la curva della temperatura atmosferica dell’Antartide. Ma non è finita. Questa curva, altro non è che… la curva dell’insolazione solare estiva sull’Artico (sì, Artico: emisfero Nord).

Ora non preoccupatevi se vi viene voglia di rinunciare a capire e dovete rileggere le righe sopra tre volte e magari non sono ancora chiare. A me questo studio ha fatto venire il mal di testa per una settimana. Perché? In primo luogo, le conclusioni cui si arriva possono essere opposte. Ovvero, l’insolazione estiva dell’Artico sarebbe in fase con le temperature (invernali?) registrate in Antartide. Tuttavia l’insolazione “adattata” dell’Antartide ricalcherebbe le temperature antartiche (basta leggere il titolo dello studio). Ma possono le temperature “invernali” locali dipendere in qualche modo dall’insolazione in Antartide quando qui, tanto per intenderci, è buio? E per tornare al prof. Visconti: cosa centra Milanković in tutto questo? Continue Reading »

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Il problema della CO2 in sei passi facili

Il grande pubblico chiede sempre chiarimenti sui concetti base scritti in modo piano, i fondamenti che i siti negazionisti tentano sempre di negare. Riteniamo utile perciò tradurre questo post – scritto da Gavin Schmidt su RealClimate nel 2007, ma certo non invecchiato – sui concetti base della climatologia e del cambiamento climatico in corso.

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Spesso ci viene chiesto di spiegare in termini semplici perché l’aumento della CO2 costituisca un problema significativo, senza basarci sui modelli climatici. Noi siamo in generale felici di farlo. La spiegazione è costituita da un certo numero di passi; spesso tendono ad essere confusi e così cercheremo di tenerli separati. Continue Reading »

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I FEEDBACKS NEL SISTEMA CLIMATICO

Pubblichiamo la traduzione di questo importante testo di Chris Colose, pubblicato su Realclimate ove ha dato origine ad un vivace dibattito.

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I processi di feedback nel sistema climatico sono di grande interesse tra gli esperti poiche’ non ne si capisce ancora l’esatto meccanismo e perche’ sono la fonte di maggior incertezza nelle previsioni sul clima. Difatti, i feedbacks agiscono molto spesso controintuitivamente a quanto ci si possa aspettare.

Il miglior modo per spiegare cosa siano i feedback e’ immaginarli come dei processi che amplificano enormemente o riducono drasticamente una forzante iniziale. Per forzante si intende tipicamente una forza esterna persistente nel tempo. Se tale forza, generalmente radiativa (come per esempio l’aumento di CO2 nell’atmosfera) , e’ abbastanza grande da provocare un cambiamento di temperatura che non puo’ essere bilanciato dalla capacita’ termica degli oceani di assorbire il calore in eccedente dall’atmosfera, allora si inizia a parlare di cambiamento climatico. Per cui, un cambiamento climatico puo’ essere definito tale se il bilancio radiativo energetico del sistema Terra viene alterato. Per chiarire ulteriormente il concetto di feedback, immaginiamo la Terra come un sistema composto da molte variabili. Se una di queste variabili viene amplificata energeticamente e per un tempo abbastanza lungo si scatena una serie di processi che possono portare a due risultati: o la variabile iniziale viene ulteriormente amplificata (feedback positivo) o la variabile iniziale viene drasticamente ridotta (feedback negativo). Un esempio pratico per capire quanto abbiamo appena affermato e’ pensare alla riduzione dell’estensione dei ghiacci in conseguenza all’aumento della temperatura globale (che consideriamo come la nostra variabile iniziale). La superficie dei ghacciai o degli iceberg e’ bianca, ossia riflette molta radiazione solare. Ma se ai ghiacci che fondono si sotituisce l’oceano che e’ scuro, invece, la radiazione solare che prima era riflessa, viene ora assorbita. Questo provoca un’amplificazione della variabile iniziale, cioe’ l’aumento della temperatura. Continue Reading »

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E intanto…’sto buco dell’ozono? (Parte seconda)

Nella prima parte di questo post si è preso spunto da una fiction televisiva in cui si faceva confusione tra i problemi del “buco dell’ozono” e del riscaldamento globale. Ora aggiungiamo alcuni dettagli.

La danza dell’ozono

Questo gas si forma nella stratosfera (tra 15 e 50 km di altezza) per azione di raggi ultravioletti (UV) molto energetici, che spaccano le molecole biatomiche dell’ossigeno in due atomi separati, molto reattivi, che aggrediscono altre molecole di O2 trasformandole in O3 triatomico; quest’ultimo può essere scisso in O2 e O da altri raggi UV un po’ meno energetici. Si stabilisce un “equilibrio oscillante”, una danza, tra giorno e notte, con formazione prevalente di O3 di giorno e sua diminuzione di notte a causa di reazioni chimiche parassite. Queste reazioni operano anche di giorno, contribuendo a distruggere parzialmente l’ozono a qualsiasi latitudine.

La circolazione atmosferica in quota tende a uniformare la distribuzione dell’ ozono, tranne che nell’atmosfera al di sopra dell’Antartide, dove la circolazione rimane chiusa e c’è poco scambio con l’aria non antartica (Figura 1).
Il problema è importante perché l’ozono assorbe gran parte della radiazione ultravioletta più nociva per gli esseri viventi (tale radiazione altera o distrugge il DNA e provoca tumori della pelle), tanto è vero che la vita ha potuto svilupparsi al di fuori degli oceani soltanto dopo la trasformazione dell’atmosfera primitiva, da anossica ad ossigenata, promossa dall’attività delle alghe e delle piante foto sintetiche, e dalla conseguente formazione di uno strato di ozono. Continue Reading »

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E intanto… ‘sto buco dell ozono? (Parte prima)

Anche a chi si occupa di clima capita in genere di passare, come Nicolas e Carlà, la serata davanti alla TV. Nella sempre più difficile ricerca di programmi guardabili può capitare di incappare in una fiction originale, con attori e autori di buon livello come quella trasmessa Domenica 6 Febbraio su Rai Uno, Fuoriclasse.
Lasciando giudizi artistici più approfonditi a chi fa questo di mestiere, i peraltro bravi autori della fiction sono incorsi in un equivoco non raro sulla tv italiana, tra due grandi temi relativi alla salute del nostro pianeta, il cambiamento climatico e la riduzione dello strato di ozono stratosferico (in gergo: il buco dell’ozono).

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Ma andiamo con ordine. La scena che ha fatto sobbalzare sulla poltrona lo studioso di clima è la seguente (la trovate dopo 1 ora, 19 minuti e 54 secondi qui).
Il figlio della protagonista sta facendo ripetizione di geografia. L’insegnante gli sta spiegando che quando sarà vecchio, la temperatura media potrebbe essere più alta di 6 gradi, usando anche un bell’esempio calzante per spiegare perché 6 gradi in media non sono affatto pochi.
Le antenne del Nicolas climatico captano una novità, e si appresta a segnalare alla sua Carlà quello che gli sembra un coraggioso passo avanti nella divulgazione del tema del cambiamento climatico ad un pubblico in genere impervio, con messaggi chiari ed efficaci in un contesto informale e divertente.
Fa appena in tempo a condensare quanto sopra in un “eh però hai visto come sono avanti!” che subito si rende conto di aver gioito troppo presto. Continue Reading »

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Inverni rigidi e riscaldamento globale: dall’ABC allo stato dell’arte

Ogni inverno si ripropone la domanda di rito: “Ma il forte freddo di questo inverno non significa che il riscaldamento globale si è esaurito?” Più volte in passato abbiamo evidenziato la differenza tra meteorologia e climatologia – vedasi ad esempio qui o qui e la recente analisi climatica globale del 2010 – ma dato che ogni qualvolta che in Italia si verifichi qualche nevicata significativa preceduta o seguita in diverse zone del paese da alcuni giorni di ghiaccio i media non perdono occasione per equivocare i due concetti (o per lanciarsi in previsioni di imminenti glaciazioni), ribadiamo ancora una volta le principali caratteristiche delle due discipline.
A seguire alcuni concetti basilari sulla circolazione generale dell’atmosfera e infine, alla vigilia di una nuova irruzione di aria di matrice siberiana sull’Italia, torniamo sullo stato dell’arte in merito alla possibile correlazione tra le recenti irruzioni gelide in Europa dell’ultimo biennio e il riscaldamento globale in atto, come ci eravamo impegnati a fare in un post precedente.

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Tempo e clima sono cose diverse, signora mia…

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La climatologia si occupa di analizzare il tempo meteorologico medio su scale temporali di almeno 30 anni e le condizioni climatiche di determinati luoghi e periodi vengono definite in termini di proprietà statistiche, ad esempio il valore medio della temperatura atmosferica in una regione in un secolo passato. Quindi un cambiamento climatico può essere definito come una variazione statisticamente significativa dello stato medio del clima o della sua variabilità, persistente per un periodo esteso (tipicamente decenni o più). Continue Reading »

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Il primo scettico del riscaldamento globale

C’è ancora chi sostiene che un aumento di CO2 non porterà ad aumenti di temperatura perché la CO2 già presente in atmosfera assorbe tutta la radiazione che può, e un suo incremento non cambierebbe molto. In realtà questa teoria, che ha più di 100 anni, è sbagliata.

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Dopo il famoso articolo di Svante Arrhenius del 1896 dove il grande scienziato fece i primi calcoli sulla teoria dell’effetto serra da CO2, la teoria fu confutata da Knut Johan Angstrom con un semplice esperimento. Angstrom fece passare un fascio di raggi infrarossi attraverso un tubo con della CO2 e misurò l’intensità della luce emergente. Riducendo la concentrazione di CO2 nel tubo egli trovò solo una piccolissima differenza e concluse che era sufficiente una concentrazione di CO2 alquanto bassa per assorbire del tutto i raggi infrarossi. La sua conclusione fu che un aumento di CO2 non poteva essere importante per il clima. Questo articolo segnò la nascita del primo scettico di quella che al tempo veniva chiamata “teoria della CO2” e del recente argomento degli scettici che “l’effetto della CO2 è saturato”.

Trent’anni dopo, E.O. Hulburt aggiunse la convezione al puro equilibrio radiativo assunto da Arrhenius. Egli trovò che l’equilibrio convettivo è mantenuto nella parte bassa della troposfera fino a circa 10 km, mentre più in alto si mantiene l’equilibrio radiativo. L’importante conseguenza è che i dettagli dell’assorbimento nella bassa troposfera non hanno importanza poiché il calore “viene diffuso e trasferito verso l’alto dalla convezione”. In altre parole, chi governa il bilancio energetico della terra è il bilancio radiativo nell’alta troposfera e lì la concentrazione di CO2 ha un peso. Hulburt fu molto cauto nelle sue conclusioni:

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L’accordo è senz’altro migliore di quanto sia garantito dell’accuratezza dei dati sui quali sono basati i calcoli. A quanto pare le incertezze e le omissioni in una certa misura hanno contribuito contrastandosi l’un l’altro”. Continue Reading »

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