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È il 1938, la concentrazione di CO₂ in atmosfera è di circa 310 ppm e il mondo è molto prossimo all’inizio della Seconda Guerra Mondiale, quando Guy Stewart Callendar, ingegnere e inventore inglese, esperto di propulsione a vapore e tecnologo del vapore per la British Electrical and Allied Industries Research Association, pubblica “The artificial production of carbon dioxide and its influence on temperature” (La produzione artificiale di biossido di carbonio e i suoi effetti sulla temperatura), sul Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society [1]. Climalteranti si è occupata del 75° anniversario del lavoro di Callendar qui.

L’articolo di Callendar risulterà fondamentale per un fatto semplice, ma rivoluzionario: fu il primo lavoro a descrivere un incremento di temperatura al suolo nei 50 anni precedenti e a collegarlo all’incremento di biossido di carbonio in atmosfera da uso di combustibili fossili. Il lavoro includeva anche interessanti proiezioni nel futuro (incluso il nostro presente) dell’andamento della concentrazione di biossido di carbonio in atmosfera e del conseguente incremento nelle temperature superficiali.

Ma a che punto era la consapevolezza del riscaldamento globale, nel 1938? All’inizio del Novecento le caratteristiche radiative dei gas scaldati dalla luce solare e il legame fisico tra incremento del biossido di carbonio in atmosfera e incremento di temperature superficiali erano già stati scoperti e ampiamente documentati, ma la portata, l’intensità e le implicazioni di tali scoperte non erano ancora state del tutto comprese e accettate dalla comunità scientifica.

Fourier per primo ha intuito l’esistenza dell’effetto serra e il ruolo dell’atmosfera. Ma molto tempo dovette passare prima di poterne dare una descrizione corretta.

Chi è il padre della teoria dell’effetto serra? A questa domanda viene in genere risposto con Fourier o Arrhenius.
Non c’é alcun dubbio che il primo ad ipotizzare il ruolo dell’atmosfera nella determinazione della temperatura sulla Terra sia stato l’accademico francese. Le conoscenze dell’epoca erano però assai limitate tanto che Fourier dedusse le proprietà di assorbimento del “calore non-luminoso”, che oggi chiameremmo radiazione infrarossa, da considerazioni sulla propagazione del calore e per analogia con l’esperimento di De Saussurre. Anche se l’idea originale è certamente sua, Fourier in realtà non sviluppò alcuna teoria e, preciso per correttezza, non poteva farlo.

Dovette passare quasi mezzo secolo prima che si potesse comprendere la natura ondulatoria della luce e che si sviluppassero le tecniche e i materiali adatti ad analizzarli. Di queste nuove conoscenze si avvantaggiò Tyndall che per primo misurò l’assorbimento infrarosso in diversi gas, inclusi CO2 e vapor acqueo. Anche lui rimase però nel solco tracciato da Fourier di un effetto serra dovuto alla limitazione nella propagazione del calore da parte di una atmosfera parzialmente opaca ai raggi infrarossi. Sua è, ad esempio, la nota analogia della diga. Continue Reading »

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 »