Climalteranti.it

Riassunto

In questo post si narra di un’altra teoria del Prof. Zichichi priva di alcun fondamento scientifico, apparsa recentemente in prima pagina su un quotidiano nazionale pur essendo stata riciclata da un articolo di 4 anni prima. Chi non fosse al corrente dell’abitudine del prof. Zichichi ad affermazioni infondate sul problema dei cambiamenti climatici, potrebbe essere portato a credere che questo articolo, presentato da un giornale nazionale in prima pagina, possa avere un qualche fondamento, qualche collegamento con il dibattito scientifico sul clima.
L’articolo citato è invece un altro caso di disinformazione sul tema climatico, un’altra occasione perduta per informare correttamente su una materia che, per le sue implicazioni socio-economiche ed energetiche, è e sarà importante e cruciale per il futuro del nostro Paese.

.

L’aumento della concentrazione dei gas serra in atmosfera sarebbe dovuto alla respirazione dei batteri nei ghiacciai delle calotte polari. Questa è l’ultima  teoria, senza alcun fondamento scientifico, pubblicata sulla prima pagina de Il Giornale dello scorso 23 aprile (pag. 38 “Il G8 sul clima. Vi spiego chi sta barando sui gas serra”.
L’accusa è pesante:  ci sarebbe chi sta barando, chi (cioè gli scienziati di tutto il pianeta), pur sapendo come stanno davvero le cose, dice dell’altro, ingannando l’opinione pubblica e i governi di tutto il mondo. Questa teoria, è sostenuta dal Prof. Antonino Zichichi che molto si è speso negli ultimi anni per confutare con ogni mezzo le evidenze dei cambiamenti climatici.

Una novità su cui imperversa il silenzio dei media
Dopo una rapida spiegazione del principio delle “sorgenti” e dei “pozzi” di CO2 e di gas serra,  Zichichi arriva alla spiegazione di quello che per lui sarebbe un inganno mondiale: “Ed ecco una novità su cui imperversa il silenzio dei media. Nessuno finora aveva pensato che potessero partecipare al bilancio dei gas-serra anche le calotte polari”. Continue Reading »

Riassunto

Si discute in questo post dell’utilità dei modelli di simulazione del clima. Pur con le incertezze che caratterizzano le simulazioni climatiche, alcuni risultati prodotti dai GCM hanno una chiara e dimostrabile solidità. Hanno quindi un “valore”, nel senso che potrebbero permettere, da subito, di proporre azioni di adattamento per mitigare alcuni degli impatti negativi del cambiamento climatico, almeno in quelle aree del pianeta dove i risultati delle simulazioni sembrano essere più certi.

L’intervista di Giuliano Ferrara a Franco Prodi e Fulco Pratesi recentemente trasmessa da Radio 24 offre lo spunto per qualche riflessione su alcuni dei temi affrontati, che vanno dalla affidabilità degli strumenti in uso per la modellazione del Clima sino al ruolo degli scienziati nel contesto del dibattito sui cambiamenti climatici. Userò in questo post le tesi espresse durante l’intervista solo come pretesto per approfondire la discussione, senza alcuna intenzione di alimentare polemiche che a mio avviso non servono molto per la crescita delle conoscenze. Il tema centrale è quello di capire come debbano essere gestite le incertezze proprie degli strumenti della modellistica del clima al fine di fornire delle simulazioni Utili e di “Valore” (nel seguito svilupperò tale concetto) e che permettano ai policy-makers di scegliere ottimali azioni di adattamento e di mitigazione agli impatti del cambiamento climatico.

In sostanza nell’intervista Franco Prodi afferma che i General Circulation Model (GCM) sono ancora indietro ed incapaci di rappresentare le complessità del sistema integrato Atmosfera, Biosfera, Idrosfera. E quindi le simulazioni climatiche che ne derivano sono incerte e insicure e quindi con questi strumenti è molto difficile prendere decisioni. Sto sicuramente schematizzando ma mi sembra che il succo del discorso sia più o meno questo.

Alcune contestazioni possono essere fatte a queste tesi. Innanzi tutto non rappresentano bene la realtà attuale dei GCM e sembrano essere anche un po’ datate, nel senso che non fanno giustizia del grande processo di miglioramento percorso nel campo della modellistica climatica in questi ultimi 15-20 anni (si guardi ad esempio ai risultati del progetto Ensembles finanziato dalla Unione Europea). In seconda battuta viene anche da chiedersi come ci si potrebbe muovere in questo settore senza utilizzare i GCM, pur con tutte le loro incertezze, nonché con tutti i sistemi di regionalizzazione del clima, siano essi di natura deterministica (i modelli regionali del clima, RCM, vedasi la home page del progetto UE-Prudence: http://prudence.dmi.dk/) piuttosto che dinamico-statistica (vedasi la homepage del progetto EU Stardex: http://www.cru.uea.ac.uk/cru/projects/stardex/).

Per di più, frenando l’uso della modellistica globale in quanto ancora “acerba” nel suo livello di descrizione delle complessità del sistema Atmosfera-idrosfera-biosfera, viene da chiedersi come si possa allo stesso tempo sperare di poter disporre in un qualche futuro di quell’ “earth model” a cui si fa riferimento nell’intervista, in grado di fornire quelle “certezze” che oggi non abbiamo. Sempre schematizzando, se comprendo bene le argomentazioni di FP, un modello del clima, per poter essere usato, dovrebbe essere sostanzialmente “perfetto”, nel senso che dovrebbe rappresentare “tutti” i processi fisici presenti in atmosfera, “tutti” i feedback, “tutte” le non linearità, “tutte” le scale di moto. Se così stanno i termini del problema, c’è qualche speranza di successo in questa pretesa di perfezione ?

Intanto la prima cosa da chiedersi è perché si usano i modelli e se si potrebbe farne a meno.

Per sviluppare il ragionamento devo fare una piccola digressione, tornando un attimo all’abc della fisica dell’atmosfera. Come noto, il sistema atmosfera non è un laboratorio galileiano in senso stretto, in quanto è impossibile soddisfare l’esigenza di ripetibilità di un esperimento all’interno di un laboratorio “per definizione” non riproducibile. E’ solo merito della modellistica se è possibile oggi, in senso più ampio, compiere degli “esperimenti”, in genere chiamati “esperimenti numerici” all’interno di un “laboratorio virtuale” che simula l’atmosfera reale. E’ oggi possibile, grazie ai modelli di atmosfera trascritti su codici di calcolo e mediante l’uso di supercomputer, usare l’atmosfera del modello al posto della realtà ed eseguire al suo interno studi di sensitivity, valutando scenari diversi al variare di qualche parametro: possiamo alzare o abbassare montagne, modificare tipi di suolo e crearne diversi scenari di umidità, proporre forcing esterni diversi (ad esempio di gas serra), mutare l’input radiativo da parte del sole. E’ possibile con i modelli ri-creare artificialmente quel “laboratorio” che ogni scienza che si rispetti deve avere per il solo stesso fatto di essere classificata come scienza. Va da se che essendo una riproduzione della realtà, il laboratorio “modello GCM” non è la realtà. E quindi contiene delle inevitabili approssimazioni e, talvolta, anche gravi inesattezze. La domanda che ci si pone relativa alla legittimità di un loro uso è quindi fondata e merita una risposta non frettolosa.

Per rispondere è utile fare un parallelismo con i modelli che permettono ai previsori meteo di fare le previsioni del tempo e che sono parenti stretti dei GCM che si usano per il clima, almeno per quanto riguarda la forma dell’apparato matematico che li caratterizza (set di equazioni differenziali che descrivono i processi di conservazione di energia, momento, acqua e che caratterizzano la meccanica e termodinamica dell’atmosfera e degli oceani). Anche in questo caso i modelli numerici di previsione sono inesatti (Numerical Weather Prediction models, NWP, per saperne di più, ottimo è il link alle lecture notes di ECMWF).

Sussistono dei problemi di sensibilità ai valori iniziali a causa della non linearità delle equazioni che caratterizzano modelli del genere. La loro parte “adiabatica” (che descrive ad esempio le avvezioni di temperatura o di quantità di moto) è in genere meglio descritta dai processi “fisici”, quali ad esempio quelli che descrivono il trasporto di calore verso o dal suolo, la microfisica delle nubi, i processi radiativi, i fenomeni convettivi ecc.. Il risultato di queste incertezze descrittive si traduce in errori di previsione: capita quindi che tali modelli facciano piovere troppo o troppo poco oppure presentino errori di localizzazione, nello spazio e nel tempo, dei massimi di pioggia o di altre idrometeore come la neve, così come di anomalie del campo termico o anemologico. Certi fallimenti di previsione siano più frequenti in concomitanza di certe tipologie di configurazioni “bariche”, mentre in altre gli errori sono inferiori. Così come pure la qualità delle previsioni dipende in buona parte anche dalle stagioni.

C’è allora da chiedersi: ma i modelli NWP rappresentano bene la realtà ?

La risposta è, ineluttabilmente: talvolta si, talvolta no. E, con tale consapevolezza, è bene usare questi strumenti per fare le previsioni meteo? La risposta può essere, a mio parere, solo positiva. Oggi nessun previsore meteo al mondo può fare a meno di usare questi strumenti se si pone l’obiettivo di cercare di prevedere il tempo in maniera “quantitativa” su un orizzonte temporale di 2-10 giorni. A tal riguardo c’è anche da chiedersi cosa ne sarebbe della Scienza della Previsione del tempo se all’inizio degli anni ’50 Fjörtoft, Charney e von Neumann (Numerical integration of the barotropic vorticity equation; 1950, Tellus, 2, 237-254) non avessero proposto di usare la loro semplificata modellistica meteorologica usando un modello barotropico dell’atmosfera, che è un lontano antenato dei modelli a equazioni primitive che si usano oggi. Magari, se così non fosse stato, oggi saremmo ancora qui a parlare di…“presagi” e non invece, ad esempio, di previsioni quantitative di occorrenza di piogge in una data area e in un dato istante temporale. (Il materiale sulla storia della previsione numerica è praticamente infinito, suggerisco questa presentazione di Adrian Simmons, scaricabile dal sito di ECMWF: http://www.ecmwf.int/publications/unpublished/2006/temperton/pdf/simmons.pdf)

In ogni caso, pur con tutte le incertezze del caso su cui ho detto poco fa, con questi modelli “incerti” si possono fare, almeno in media, decorose previsioni meteo, in grado di permettere ai decisori…di decidere. E’ infatti grazie a questi “incerti” modelli che si producono le allerte per il sistema di Protezione Civile, ad esempio. E sono le previsioni di questi modelli che forniscono l’input ai modelli idrologici per la previsione delle piene fluviali, oppure a quelli della qualità dell’aria oppure dello stato del mare. La possibilità di prendere decisioni corrette è particolarmente rilevante, a mio parere, in questo contesto.

Con il nuovo approccio del “valore economico” delle previsioni meteo o delle simulazioni climatiche (Katz e Murphy, 2000: “Economic Value of Weather and Climate Forecasts”, Climate Change, volume 45, 1573-1480) il “focus” non è più solo dato tanto alla “Qualità” di una previsione (o di una simulazione climatica) ma anche (e forse più) al suo “Valore” o “Utilità”, che si traduce nella capacità di quella previsione (o di quella simulazione climatica) di far prendere ad un policymaker decisioni più corrette di quanto potrebbe fare senza ricorrere a questi supporti modellistici. In questa ottica e a parità di qualità, una previsione può essere di più alto o basso valore a seconda dell’utente a cui è diretta. Per chiarire il punto, ogni policymaker che deve assumere delle decisioni applica sempre un ragionamento di tipo costo/beneficio nel quale confronta i costi di un’azione mitigatrice di un danno potenziale causato, ad esempio, da un evento meteo pericoloso, con il costo del danno che potrebbe avere se non decidesse di applicare alcuna azione mitigatrice a contrasto di quell’evento meteo pericoloso previsto. Pertanto, la probabilità di occorrenza di un evento meteo pericoloso si compone con il rapporto tra il “Costo” dell’azione mitigatrice e il “Danno” causato dalla non azione e permette di ottimizzare la scelta.

Tornando ai modelli GCM del clima, al giorno d’oggi sappiamo abbastanza quali siano i loro limiti, gli errori sistematici, dove si collocano arealmente. In sostanza conosciamo abbastanza bene i limiti di utilizzo di questi strumenti. E sappiamo anche che con tutte le diversità e le incertezze che caratterizzano questi strumenti, accade lo stesso che per certi indicatori del clima molti GCM offrano scenari concordi e possano offrire simulazioni di accettabile “Valore”, e possono essere quindi già in grado di far prendere decisioni corrette. Ad esempio tutti i GCM prevedono globalmente un aumento considerevole di temperatura, nei prossimi decenni. Dovremmo tenerne conto in qualche modo? Si potrebbe obiettare che quello che è forse vero a scala globale è meno vero a scala regionale. Questa asserzione è abbastanza vera; tuttavia accade che su certe sotto-aree del pianeta (per non fare un esempio che ci tocchi: il Mediterraneo) gli stessi sistemi di modellazione globale dicano lo stesso cose analoghe. Ad esempio risulta incontrovertibile che il bacino del Mediterraneo avrà in futuro delle estati più calde e, parallelamente, una diminuzione delle piogge (si veda la figura sottostante, tratta dal cap. 11 dell’IPCC-AR4-WG1.

(Fonte: Figura 11.5 IPCC AR4-WG1-cap.11, pag.875)
Cambiamenti di temperatura e precipitazione in Europa da simulazioni di 21 Modelli Globali con scenario A1B. Riga in alto, da sinistra a destra: cambiamenti della temperatura (°C) media annuale, in Inverno (DJF) ed Estate tra il 1980-1999 e il 2080-2099, mediata sui 21 modelli. Riga in mezzo: come la riga in alto ma per il rapporto tra le precipitazioni (%) del 2080-2099 e quelle del periodo 1980-1999. Riga in basso: numero di modelli (sul totale di 21) in cui si prevede un aumento di precipitazione.

E quindi, stante l’informazione di possibili estati più calde e meno piovose, non si potrebbe iniziare a fare qualcosa di più per diminuire il rischio desertificazione in aree del sud-Italia ? Oppure, non abbiamo già sufficienti conoscenze per iniziare a proporre politiche di miglioramento nell’uso delle risorse idriche che potrebbero calare in uno scenario del genere? Oppure ancora non potremmo accelerare quelle azioni di salvaguardia del territorio finalizzate a minimizzare il rischio di alluvioni sui piccoli bacini idrografici italiani, visto che potremmo avere in futuro, con “buona probabilità”, delle piogge di più breve durata e di più elevata intensità? Sicuramente siamo già in grado di quantificare il rapporto costo/perdita di possibili azioni di adattamento o mitigazione alternative; è allora necessario comporre questa conoscenza con le probabilità di occorrenza, ancorché incerte, degli scenari climatici, per avere uno spettro di azioni da adottare che siano le più efficaci e utili possibile.

Tornando all’altro aspetto connesso al ruolo dello scienziato che viene toccato nell’intervista, che non è disgiunto dalle argomentazioni fatte sino ad ora, anche qui è necessario un approfondimento. Nell’intervista si afferma che se per un politico l’uso del principio di prudenza può anche essere cosa saggia, per uno scienziato così non dovrebbe essere. Egli deve basare le sue tesi solo su fatti certi e non su supposizioni incerte. Sulla base di questa asserzione mi riesce difficile capire a pieno quale sia il ruolo di uno scienziato oggi. E ancora, nel contesto delle problematiche aperte dal problema dei cambiamenti climatici, è bene che uno scienziato non usi un principio di precauzione nei suggerimenti che fornisce ai politici? E’ divenuta veramente così neutrale la scienza? Più ragionevolmente, io penserei invece che un principio di precauzione si debba sempre usare e debba basarsi su una concreta analisi di quel rapporto costo/danno di cui ho parlato prima. E quindi, ritornando alla discussione sull’uso dei modelli, anche tenendo conto delle incertezze che i sistemi di previsione oggi hanno, risulta prudente affermare che, pur essendo plausibile che qualcosa potrebbe accadere al sistema climatico ma non avendo adesso delle certezze, è corretto non fare nulla per mitigare gli impatti del Climate Change?

Ma avremo mai delle certezze?

Credo sia fuori discussione che l’intera storia della scienza abbia ormai sentenziato che non esistono delle certezze, ma che nel tempo la conoscenza evolve ed è possibile solo proporre delle migliori approssimazioni della realtà. Con Newton e la sua teoria della gravitazione universale si pensava ci fosse la spiegazione “di tutto”, poi è venuto Einstein e la relatività generale ha rimesso in discussione non poche di quelle certezze. E lo stesso si potrebbe dire della rivoluzione della meccanica quantica rispetto alle conoscenze classiche che sino all’inizio del novecento hanno dominato il pensiero scientifico globale.

In conclusione, può oggi uno scienziato dissociarsi dall’obbligo di entrare nel vivo delle decisioni su un tema come il Climate Change? E come potrebbe decidere un policymaker cosa fare se lo scienziato su cui si appoggia non prende posizione perché logorato dalla mancanza di certezze?

Testo di Carlo Cacciamani

Nella prima parte di questo post abbiamo individuato i “mandanti” delle variazioni climatiche durante l’ultimo milione di anni (variazioni dei parametri orbitali). Cercheremo ora di analizzare le possibili dinamiche interne con cui avvengono questi cambiamenti climatici.

Le variazioni dell’albedo terrestre (l’energia solare riflessa dal pianeta) sono causate dall’espansione e dal ritiro delle grandi calotte di ghiaccio (superfici riflettenti fino al 90% dell’energia solare incidente) presenti nell’emisfero settentrionale durante i periodi glaciali, la calotta nordamericana della Laurentide (Fig. 1) e la calotta Scandinava, nonché dalle variazioni del livello dei mari (più scuri e quindi maggiormente assorbenti  rispetto alle terre emerse). La Groenlandia e l’Antartide non hanno invece giocato un ruolo determinante nella variazione dell’albedo terrestre in quanto le carote di ghiaccio hanno fornito prova diretta che ambedue le calotte di ghiaccio sono persistite durante il presente ed i passati periodi interglaciali, sfatando in questo modo anche il mito della “Groenlandia verde” medievale. Le variazioni di anidride carbonica in atmosfera nell’ultimo milione di anni sono avvenute invece in conseguenza del confinamento sul fondo degli oceani durante i periodi glaciali e del rilascio in atmosfera durante i periodi interglaciali. Le variazioni di metano invece si sono verificate in conseguenza dell’attività biologica più/meno intensa nelle zone umide della fascia intertropicale e boreale del pianeta durante i periodi caldi/freddi.

Fig. 1: Ritiro della calotta glaciale Nord Americana della Laurentide durante l’ultima deglaciazione.

Uno dei meccanismi classici che spiega le variazioni climatiche su scala orbitale suggerisce che variazioni dell’inclinazione e della direzione dell’asse terrestre avrebbero ridistribuito ciclicamente l’energia solare sull’emisfero nord in modo da indurre la formazione oppure la fusione delle grandi calotte di ghiaccio nordamericana e scandinava. Questo avrebbe causato una significativa variazione dell’albedo globale che avrebbe modificato mediante un’azione di feedback il bilancio energetico planetario e quindi la temperatura globale. Questa variazione di temperatura avrebbe a sua volta modificato i flussi di anidride carbonica e di metano dalle “sorgenti” (gli oceani e le zone umide) verso i “pozzi” (gli oceani ed i processi ossidativi di conversione), causando variazioni della loro concentrazione atmosferica che avrebbero amplificato la variazione iniziale di temperatura con un’ulteriore azione di feedback.

Le carote di ghiaccio dell’Antartide evidenziano il legame strettissimo che esiste tra le variazioni di temperatura e dei gas serra (Fig. 2 post precedente). Tuttavia, come abbiamo visto, analizzando nel dettaglio questi record si è notato che le variazioni di temperatura precedono di 800 ± 600 anni le variazioni di concentrazione di anidride carbonica durante l’ultima fase di deglaciazione. Questo fatto viene spesso erroneamente indicato come un “alibi” sufficiente per scagionare l’anidride carbonica dal suo ruolo di “killer” nel produrre i cambiamenti climatici su scala orbitale (come discusso su Climalteranti anche qui). Tuttavia questo ritardo sarebbe in accordo col meccanismo classico secondo il quale le variazioni di concentrazione dell’anidride carbonica in atmosfera seguirebbero le variazioni di temperatura indotte dalle variazioni dell’albedo e con il fatto che il rilascio dagli oceani dell’anidride carbonica avverrebbe su tempi dell’ordine delle diverse centinaia di anni.

Se ci sono ormai pochi dubbi su quali siano i “mandanti” ed i “killer” su una scala temporale orbitale, esistono però molti punti di domanda relativi alla dinamica e alla successione dei fatti. Una pecca emergente del meccanismo classico illustrato è che, osservando diversi record climatici, si desumerebbe che alla fine dell’ultima epoca glaciale (20 mila anni fa), l’Antartide avrebbe cominciato a riscaldarsi prima della Groenlandia mettendo in crisi il ruolo di guida dell’emisfero nord. Oggi si stanno valutando dei meccanismi alternativi tra i quali alcuni punterebbero l’attenzione su una ridistribuzione orbitale del flusso dell’energia solare alle basse latitudini, il quale avrebbe causato uno spostamento delle fasce tropicali e temperate. Una dislocazione verso nord avrebbe accresciuto il sollevamento delle polveri continentali ed il loro fallout nell’Oceano Meridionale. Questo, fertilizzato, avrebbe visto incrementare i processi fotosintetici assorbendo in questo modo più anidride carbonica dall’atmosfera con una conseguente diminuzione della temperatura terrestre (iron hypothesis). Secondo una recentissima ipotesi una dislocazione opposta delle fasce tropicali e temperate verso sud avrebbe invece interrotto il fallout di polveri continentali e indotto, attraverso l’azione dei venti occidentali, un processo di upwelling delle acque profonde circolanti attorno all’Antartide, le quali avrebbero rilasciato in atmosfera l’eccesso di anidride carbonica conservata nelle profondità oceaniche durante i periodi glaciali, causando quindi un aumento di temperatura. Ambedue questi processi potrebbero poi essere stati amplificati da successive variazioni dell’albedo.

In conclusione, solo la combinazione delle azioni di feedback (indotte dalle variazioni orbitali) dell’albedo e ai gas serra riesce a spiegare le più importanti variazioni di temperatura avvenute durante gli ultimi cicli climatici ma la successione degli eventi ed i meccanismi con cui questo è avvenuto sono ancora da chiarire. Oggi l’anidride carbonica ed il metano hanno raggiunto dei livelli di concentrazione in atmosfera che non sono mai stati riscontrati durante gli ultimi 800 mila anni nelle carote di ghiaccio dell’Antartide (Fig. 2, post precedente). Le analisi isotopiche dei gas serra presenti in atmosfera e nelle carote di ghiaccio indicano in maniera inequivocabile che l’uomo è il responsabile di questa anomalia.

Fig. 2: L’entrata del passaggio di Nord Ovest libera dai ghiacci nell’agosto del 2006.

Citando Stefano Caserini, se A qualcuno (non) piace(sse) caldo ma…. caldissimo, la storia climatica del nostro pianeta suggerisce che avremmo perfino un altro modo per scaldare ulteriormente il pianeta. Virtualmente si potrebbe pensare di liberare il mare Artico dai ghiacci in modo da diminuire l’albedo del pianeta, aumentando l’assorbimento dell’energia solare e quindi la temperatura globale. Ecco quindi come un processo tipicamente di feedback rispondente ad una causa primaria orbitale diverrebbe una causa primaria di origine antropogenica. Meglio probabilmente continuare ad emettere anidride carbonica attraverso la combustione dei gas fossili: un meccanismo che sembra garantire il massimo risultato con il minimo sforzo.

Testo di Paolo Gabrielli.

Il luogo climaticamente più ostile del pianeta è probabilmente l’Antartide Orientale. Qui le temperature medie annuali sono dell’ordine di -55 ºC e le precipitazioni di circa 2-3 cm di acqua equivalente all’anno. Nonostante l’Antartide sia un vero e proprio deserto, in diversi milioni di anni si è sviluppata una calotta di ghiaccio che è spessa fino a 4 km.

Le scarse precipitazioni nevose, accumulandosi anno dopo anno, si sono trasformate in ghiaccio conservando memoria delle caratteristiche dell’atmosfera al momento della loro deposizione. Le carote di ghiaccio estratte dalla calotta antartica sono dei cilindri di circa 10 cm di diametro e lunghi fino ad oltre 3 km. Queste costituiscono un vero e proprio archivio di informazioni climatiche ed ambientali fino a circa 1 milione di anni fa.

Nel ghiaccio dell’Antartide, la temperatura locale nelle epoche passate è ricavabile dalla misura degli isotopi stabili di ossigeno e idrogeno; le condizioni idrologiche nei vicini continenti nonché l’intensità della circolazione atmosferica dalle polveri eoliche intrappolate; le caratteristiche degli altri aerosol dagli ioni maggiori e dagli elementi in traccia. Tuttavia le informazioni più peculiari fornite dalle carote sono conservate in bollicine d’aria intrappolate nel ghiaccio nelle quali si possono determinare le concentrazioni dei gas serra, tra cui l’anidride carbonica ed il metano, nell’atmosfera del passato.

Fig. 1 Dome C, Antartide Orientale. Posto a 3200 m di quota, questo sito è stato teatro del progetto europeo di perforazione della calotta antartica (EPICA) grazie anche al supporto del Progetto Nazionale per le Ricerche in Antartide (PNRA).

I gas serra rimangono intrappolati nel ghiaccio in maniera particolare in quanto penetrano lo strato superficiale di firn (neve trasformata caratterizzata da alta porosità) e attraverso complessi processi di diffusione giungono fino al cosiddetto punto di “close off” (a circa 50-120 m di profondità in questi ghiacci), ove in seguito alla quasi completata trasformazione in ghiaccio, i pori di firn si occludono intrappolando le bolle d’aria e con loro i gas serra. Ne segue che il ghiaccio nel quale si misurano gli isotopi stabili, indicatori della temperatura, è più vecchio dei gas serra anche di diverse migliaia di anni.

A causa di questa differenza di età, l’età dei gas è soggetta ad una correzione che comporta un’incertezza di circa 600 anni che, come vedremo, é quasi pari al reale ritardo del record dell’anidride carbonica rispetto a quello della temperatura pari a 800 anni. Uno studio recente mostra tuttavia come in realtà un ritardo di 800 anni sia con ogni probabilità sovrastimato. La questione è ancora da dirimere completamente ma, se da una parte si esclude che le variazioni dei gas serra anticipino quelle di temperatura, a questo punto non si può escludere che queste siano in realtà sostanzialmente sincrone.

Comparando gli andamenti della temperatura e dei gas serra su una scala temporale dell’ordine delle diverse centinaia di migliaia di anni, quello che salta subito all’occhio (Fig. 2) è la loro grande variabilità e nello stesso tempo la loro marcata correlazione. In questi record si alternano cicli della durata di circa 100 mila anni composti da una modalità standard più fredda (periodi glaciali, 70-90 mila anni ) e di un’altra breve e più calda (periodi interglaciali, 10-30 mila anni). Facendo un’analisi delle frequenze principali che compongono questi andamenti si trova che sono costituiti sostanzialmente dalla combinazione di tre cicli di circa 100, 40 e 20 mila anni. Questi cicli, previsti da Milankovitch fin dal 1930, corrispondo a delle variazioni orbitali estremamente regolari e prevedibili a cui è soggetto il nostro pianeta, dovute ad interazioni gravitazionali con gli altri pianeti (rispettivamente, la variazione dell’eccentricità dell’orbita terrestre, dell’inclinazione e della direzione dell’asse terrestre nello spazio). Queste variazioni orbitali costituiscono la causa prima delle variazioni climatiche su questa scala temporale, definita per l’appunto orbitale.

Fig. 2 – Il progetto EPICA ha ricostruito le variazioni di temperatura dell’Antartide e delle concentrazioni di anidride carbonica (in parti per milione) e di metano (in parti per miliardo) in atmosfera fino a quasi un milione di anni fa.

Nonostante le variazioni di temperatura registrate durante gli ultimi cicli climatici (non solo nelle carote di ghiaccio polari ma anche in molti altri archivi climatici estratti a diverse latitudini) siano molto ampie, queste possono essere state influenzate solo in minima parte dalle variazioni dell’energia solare entrante nel sistema terrestre. I cicli di 40 e 20 mila anni relativi all’inclinazione e alla direzione dell’asse terrestre non possono infatti influenzare l’input globale di energia solare ma ne ridistribuiscono unicamente il flusso in funzione della latitudine. Solamente il ciclo di 100 mila anni legato all’eccentricità è in grado di produrre una piccola variazione dell’energia solare intercettata dal nostra pianeta. Tuttavia questa non è in grado di spiegare la larga oscillazione di temperatura (6 ºC circa a livello globale) registrata ogni 100 mila anni al termine dei periodi glaciali. Curiosamente il ciclo climatico di 100 mila anni ha fatto misteriosamente la sua comparsa solamente 1 milione di anni fa (Mid-Pleistocene revolution). Questo ciclo non costituisce dunque una modalità standard nella storia climatica del nostro pianeta, a differenza dei cicli di 40 e 20 mila anni che hanno invece caratterizzato il clima terrestre per diversi milioni di anni.

Se le variazioni dell’energia solare in entrata nel sistema terrestre non sono in grado di spiegare l’ampiezza delle fluttuazioni globali di temperatura ricorrenti ogni 100 mila anni, ne possono essere collegate ai cicli di 40 e 20 mila anni, le cause principali della variabilità climatica su scala orbitale, vanno ricercate nelle variazioni dell’energia in uscita dal nostro pianeta. Ecco allora che entrano in azione delle componenti interne al sistema terrestre che, sollecitate dalle tre cause primarie orbitali evidenziate, sono in grado di influenzarne il bilancio energetico globale mediante le cosiddette azioni di feedback. Le componenti interne più importanti sono le variazioni dell’albedo (l’energia solare riflessa dal pianeta) e delle concentrazioni dei gas serra in atmosfera.

Dopo aver individuato i “mandanti” orbitali delle variazioni climatiche durante l’ultimo milione di anni, nella seconda parte di questo post cercheremo di ricostruire le possibili dinamiche di questi cambiamenti.

Testo di Paolo Gabrielli.

A volte capita di sentire qualcuno che sostiene la necessità di azioni urgenti contro i cambiamenti climatici, usando però argomenti poco fondati. È il caso del Principe Carlo d’Inghilterra, che nella sua recente visita in Italia ha tenuto un discorso di 30 minuti nella Sala della Lupa della Camera dei Deputati, in cui ha sostenuto in modo deciso la necessità della lotta ai cambiamenti climatici e di un futuro accordo nella prossima Conferenza sul clima di Copenaghen a dicembre.

Pur se molti dei frammenti del discorso filtrati da stampa e televisione sembrano essere del tutto condivisibili (ad esempio “La storia ci giudicherà per come il mondo avrà affrontato questa sfida”), ci lascia perplessi una frase pronunciata da Carlo, secondo cui rimangono solo “99 mesi prima di raggiungere il punto di non ritorno”.
La frase ha avuto un grande successo ed è subito ribalzata sui media con titoli come “99 mesi per salvare la Terra”, “Restano 99 mesi per salvare la Terra”, “Tra 99 mesi la catastrofe mondiale“. Pur se non siamo riusciti a trovare il discorso originale, da frasi come “il tempo scorre inesorabilmente: 99 mesi passeranno in un lampo e allora sarà troppo tardi per salvare la situazione” e “Il mese scorso, in Brasile, ho avvertito che le prove scientifiche indicano che abbiamo meno di cento mesi prima che saremo davanti al nostro Rubicone, e non ci sarà ritorno. Ora abbiamo solo 99 mesi prima di raggiungere il punto di non ritorno, con decisioni che determineranno il nostro futuro. Le lancette avanzano inesorabilmente; 99 mesi passeranno in un lampo”  sembra che sia chiaro: il Principe ha parlato proprio di 99 mesi.
99 mesi sono una cifra strana, corrispondono a 8 anni e 3 mesi. Fra 99 mesi saremo all’inizio dell’agosto 2017. Cosa succederà in tale data? L’idea che il tempo a disposizione sia così breve nasce, in realtà, da un articolo di carattere divulgativo, non supportato da particolari attività di ricerca scientifica ma solo dall’applicazione di un semplice modello, verosimilmente troppo semplice per lo scopo che vuole raggiungere, e comunque mai pubblicato su riviste peer-reviewed. La associazione Green New Deal Group ha lanciato questa idea nel luglio 2008 mentre una brevissima spiegazione tecnica si trova su questo sito. Scorrendo quest’ultimo documento, si nota come il conteggio si riferisca ad un istante di partenza stimato al 1° agosto 2008: l’ipotetico potenziale giorno X è quindi facilmente identificabile nel 30 novembre –1° dicembre 2016, ed il tempo mancante da tale data è continuamente aggiornato sul sito http://onehundredmonths.org/; da questo conteggio si può anche capire che, ormai, i mesi sono scesi a 92 circa, per cui Carlo è in ritardo di 7 mesi.
Ma cosa succederà esattamente in tale data e, soprattutto, come ci si arriva? Nel documento ci sono diversi riferimenti generici alle stime dell’IPCC, ma in realtà il punto principale è il raggiungimento del livello di concentrazione di 400 ppm di biossido di carbonio equivalente, che viene fatto corrispondere ad un incremento di temperatura media del pianeta pari a 2°C rispetto ai valori preindustriali. Il modello, tramite una stima semplificata delle emissioni previste nei prossimi anni e della relativa crescita dei valori di concentrazione, esegue pertanto una semplice regressione che porta a quella data.
Sono diversi i fattori che lasciano perplessi in questo modello (tra le altre cose il fatto che il valore di CO2 equivalente sia appunto inferiore a quello di CO2 reale), ma il più importante è l’asserzione che il valore di 400 ppm di CO2 equivalente rappresenti un punto di non ritorno per il sistema climatico, affermazione non supportata da alcuno studio scientifico.

Il tema della presenza di non linearità nel sistema climatico è una cosa seria e molto complessa: sono usciti alcuni lavori molto importanti (si veda ad esempio qui e qui, ma in nessuno di questi sono presenti delle quantificazioni di cifre così precise. Ci sono diverse parti del sistema climatico (i ghiacci artici, la calotta di ghiaccio della Groenlandia, la foresta amazzonica, la foresta boreale, la circolazione oceanica ecc) che possono raggiungere soglie critiche, ma probabilmente abbiamo a disposizione più di 99 (o, meglio, 92) mesi. Pur se ad esempio per quanto riguarda il Mar Glaciale Artico ci sia chi sostiene che sia già stato raggiunto un “tipping point”, e che quindi sia inevitabile che il mare artico possa liberarsi completamente dai ghiacci d’estate nei prossimi decenni, le proiezioni non sono semplici e non sono concordi.
Non esistono pertanto motivi per credere a questo particolare modello ed alle sue specifiche conclusioni. Anzi, la quantificazione dell’ urgenza con un numero che assomiglia alle cifre dei supermercati che terminano per 9, peraltro probabilmente mossa anche da “buone intenzioni”, potrebbe riverlarsi non solo inefficace ma addirittura controproducente, generando un allarmismo inutile che poi, al momento opportuno, ovvero nel dicembre 2016, potrebbe facilmente essere smentito. Infatti, perfino i modelli più sofisticati e complessi non consentono di fare previsioni così accurate. Intendiamoci: l’urgenza esiste, sia chiaro, ma non è possibile quantificarla così semplicemente e precisamente (per fortuna, perché se davvero fosse così saremmo messi male: 99 mesi sono davvero pochi!). Insomma, la tesi che nel dicembre 2016 scatterà il punto di non ritorno per il sistema climatico non ha nessun fondamento scientifico: fra 99 mesi NON ci sarà la fine del mondo, e non ci sarà un repentino peggioramento della situazione, anche se alcuni cambiamenti – quelli si – diventeranno irreversibili, almeno sulle scale temporali di interesse per l’uomo.
Il riferimento di Carlo d’Inghilterra ai 99 mesi va quindi interpretato come un messaggio che ha un significato simbolico e politico, lanciato al fine di catturare l’attenzione del grande pubblico e dei giornalisti, altrimenti insensibili alle preoccupazioni meno ad effetto del mondo scientifico: quello di non rimandare ad oltranza quei cambiamenti di cui c’è tanto bisogno e come tali dovrebbero essere iniziati subito. In effetti, da questo punto di vista c’è ampiamente riuscito, perché la frase “99 mesi per salvare il pianeta” fornisce su Google più di 50.000 risultati.
Del resto, nell’ambito della discussione del “dopo Kyoto” c’è stato un cambiamento decisivo della strategia per combattere i cambaimenti climatici. L’obiettivo non è infatti più quello originario di Kyoto (di limitare le emissioni di una certa percentuale fissata a priori) ma è quello, nuovo, di assicurarsi che la concentrazione di CO2 non superi una soglia al di sopra della quale si ritiene che i cambiamenti (ed i relativi danni a società e ambiente) non siano più sostenibili. Fissata questa soglia di anidride carbonica (peraltro ancora non nota), si può calcolare di quanto si debbano limitare le emissioni. Tenuto conto del tasso di crescita della concentrazione di CO2, in effetti non rimangono molti anni prima di raggiungere la soglia di 400 ppm menzionata dal rapporto di Green New Deal Group, o quella di 500 ppm menzionata da altri studi, e probabilmente questo è il modo in cui dovrebbe essere interpretato il messaggio del principe Carlo d’Inghilterra.

Testo di Stefano Caserini, Claudio Cassardo, Claudio Della Volpe, Giulio del Leo, Paolo Gabrielli