Ci aspetta davvero un mondo piú caldo?

Planet Earth as seen by the Apollo17 astronauts
La terra vista dagli astronauti di Apollo 17
10 Dicembre 2001

Temperature globali da record, scioglimento delle calotte e dei ghiacciai polari, inverni più brevi, riduzione delle distese nevose, incremento del livello del mare, aumento delle alluvioni costiere, uragani più frequenti, cambiamenti radicali nella distribuzione della fauna selvatica, della vegetazione e delle malattie, modifiche delle correnti oceaniche.

Queste sono solo alcune delle conseguenze che sono state associate ai cambiamenti del clima globale causati dall’attività umana, in particolare l’invio dei cosiddetti gas serra nell’atmosfera.

Nessuno mette in dubbio che, con una popolazione di oltre sei miliardi di individui, destinata con ogni probabilità ad aumentare di altri tre miliardi fra 50 anni, le possibilità che gli uomini alterino il nostro pianeta sono di gran lunga maggiori di quanto non siano mai state nei precedenti tremila anni di storia dell’umanità. Tuttavia, la questione chiave rimane irrisolta. L’interferenza umana sulla natura sta realmente provocando dei cambiamenti a lungo termine sul clima? Fino a che punto queste previsioni apocalittiche sono realistiche?

L’effetto serra

La nostra Terra è una fertile oasi nello spazio. Il pianeta blu, distante circa 150 milioni di chilometri dal Sole, appare bellissimo agli occhi degli astronauti in orbita nello spazio. A questa distanza dal sole, il nostro mondo coperto d’acqua dovrebbe essere congelato, un globo rivestito da una lastra di ghiaccio. Su una Terra senza aria, la temperatura media in superficie dovrebbe essere più bassa di 33 gradi: -18°C invece degli attuali + 15°C. E’ l’atmosfera che impedisce alla Terra di congelare ed è soprattutto la presenza di alcuni gas che intrappolano il calore, i cosiddetti “gas serra”, che garantiscono alla terra quel clima stabile e temperato che la rende idonea ad ospitare la vita.

Greenhouse gases' effect on global warming
La temperatura globale della Terra è la piu alta mai riscontrata negli ultimi secoli

I gas serra, principalmente vapore acqueo e anidride carbonica, svolgono un ruolo fondamentale nella regolazione della temperatura della Terra, per la loro trasparenza rispetto alle radiazioni solari entranti e per la loro capacità di assorbire parte dei raggi infrarossi (calore) emessi dalla superficie calda. Ne risulta un aumento della temperatura negli strati bassi dell’atmosfera.

Anche altri gas, presenti in quantità inferiori, come il metano, il protossido d’azoto ed i clorofluorocarburi (CFC) contribuiscono a questo riscaldamento globale. Molti di questi gas vengono generati naturalmente, ma la loro formazione può anche essere provocata dall’attività umana. Il rischio è che quantitativi maggiori di gas serra provenienti dall’industria e dall’agricoltura aumentino l’effetto serra naturale.

The effect of industrial activity in our atmosphere
Le conseguenze delle attività industriali

E’ certo che le concentrazioni della maggior parte dei gas serra hanno subito un incremento significativo negli ultimi anni. La concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera è aumentata di almeno un terzo a partire dal 1750, crescita attribuibile in buona parte alla combustione di carburanti fossili e alle modifiche apportate all’utilizzo della terra, come il disboscamento. Gli studi effettuati sull’aria intrappolata nei nuclei di ghiaccio dell’Antartico indicano che il livello attuale è il più alto mai riscontrato almeno negli ultimi 420.000 anni e molto probabilmente negli ultimi 20 milioni di anni.

La situazione è simile per la maggior parte degli altri gas serra. I livelli di metano sono triplicati dal 1750 ad oggi, il protossido di azoto è aumentato del 17% e l’ozono nella parte più bassa dell’atmosfera (la troposfera) è aumentato di più di un terzo. Un’ulteriore complicazione è data dalla facoltà di alcuni agenti inquinanti di fattura umana, soprattutto gli ossidi d’azoto e gli idrocarburi organici, di influenzare indirettamente la situazione generando ozono nello strato inferiore dell’atmosfera.

Un mondo più caldo

Gli scienziati sono concordi sul fatto che la temperatura media globale sia superiore di mezzo grado Celsius rispetto ad un secolo fa, che la quantità di anidride carbonica presente nell’atmosfera è andata aumentando negli ultimi due secoli e che l’anidride carbonica è il gas serra che svolge il ruolo più importante nel riscaldamento della Terra. Inoltre, è generalmente accettato che il decennio degli anni ’90 è stato il periodo più caldo ed il 1999 l’anno più caldo a partire dalle prime misurazioni effettuate nel 1861.

Temperature of oceans and seas can be made visible everywhere
La temperatura oceanica e marina puó essere resa visibile dappertutto nel mondo

Tuttavia, nonostante questo apparente legame di causalità, la comunità scientifica non è concorde nello stabilire se il riscaldamento sia provocato principalmente da emissioni di anidride carbonica, se continuerà o se potrebbe essere dannoso.

"Uno dei motivi di questa incertezza è dato dal fatto che il clima è in continuo cambiamento" afferma Richard Lindzen, professore di meteorologia al Massachusetts Institute of Technology. "Due secoli fa, la maggior parte dell’emisfero settentrionale usciva da una piccola era glaciale. Durante il medio evo, la stessa regione aveva vissuto un periodo di caldo. Trent’ anni fa, ci preoccupavamo del raffreddamento globale".

Oltre alle variazioni climatiche naturali, i ricercatori stanno tentando di tenere in considerazione anche le complesse interazioni tra atmosfera, oceani, terra e biosfera. Solo ora, con l’avvento dei supercomputer e dei flussi di dati provenienti dai satelliti in orbita attorno alla Terra, i modelli di clima globale stanno diventando sufficientemente realistici per consentirci di fare delle previsioni ragionevolmente precise.

Tuttavia, persino i modelli informatici più avanzati non sono in grado di prevedere il futuro con esattezza, in parte a causa delle complesse interazioni tra i sistemi naturali della Terra ed in parte perché sono spesso basati su serie di dati che coprono, nella migliore delle ipotesi, qualche decennio.

Questa incertezza si riflette nell’ultimo Rapporto di Valutazione redatto dalla Commissione Intergovernativa sul Cambiamento Climatico, in cui l’incremento medio della temperatura della superficie della Terra nel periodo intercorrente tra il 1900 ed il 2100 sarebbe compreso tra 1,4 °C e 5,8 °C.

Il clima nel contesto dell’equilibrio energetico

Per mantenere il nostro pianeta ad una temperatura globale che sia sufficientemente ospitale, la Terra deve disperdere parte del calore nello spazio. L’energia in uscita dalla Terra ha due componenti: le radiazioni termiche emesse dalla superficie della terra e dall’atmosfera e le radiazioni solari riflesse nello spazio dagli oceani, dalle terre, dagli aerosol (minuscole particelle sospese in aria) e dalle nuvole.

Questo equilibrio tra l’energia entrante del Sole e l’energia che torna verso lo spazio, che gli scienziati chiamano “radiation budget” (bilancio radiativo) della Terra, determina la temperatura ed il clima del nostro pianeta. Essendo determinato sia dai cambiamenti naturali che da quelli causati dagli esseri umani; i ricercatori si ritrovano un’ampia gamma di possibili scenari da studiare.

Envisat in orbit
Impressione artistica del satellite Envisat in orbita

Gli scienziati che cercano di comprendere le dinamiche del clima devono anche capire cosa pilota i cambiamenti nell’equilibrio delle radiazioni terrestri. Ed è proprio qui che i dati rilevati dal satellite svolgono un ruolo ancora più importante.

Un satellite in orbita intorno alla terra è in grado di fornire misurazioni continue di numerosi indicatori climatici dell’intero pianeta, qualcosa di impensabile prima dell’avvento dell’era spaziale. Integrando i dati rilevati dagli strumenti spaziali, i ricercatori possono verificare e migliorare l’accuratezza dei loro modelli di clima globale offrendo un nuovo quadro dell’equilibrio energetico dalla sommità dell’atmosfera fino alla superficie della Terra.

Monitorare la Terra in trasformazione

Anche se le informazioni di cui disponiamo sembrano suggerire che l’attività umana stia effettivamente influenzando il clima globale, gli attuali modelli climatici riflettono tuttora il grande livello di incertezza sulle cause di tali cambiamenti e sul loro impatto futuro in relazione all’abitabilità del nostro pianeta.

La massa dei dati inviati dai satelliti ambientali di nuova generazione aiuterà a chiarire molti di questi dubbi. Il più potente e versatile di questi strumenti è Envisat dell’Agenzia Spaziale Europea, il più grande satellite mai costruito in Europa.

Envisat, il cui lancio è previsto per l’inizio del 2002, è dotato di dieci strumenti concepiti per studiare il nostro pianeta in continua trasformazione. La maggior parte di questi strumenti avrà un impatto diretto sulla ricerca nel campo della chimica atmosferica e del cambiamento climatico globale.

ERS-2 images of El Niño
Immagini prese da ERS-2

Uno dei ruoli chiave della serie di strumenti a bordo di Envisat è la misurazione delle concentrazioni di vapore acqueo, delle tracce dei gas e degli aerosol a diversi livelli dell’atmosfera, tutti dati difficilmente quantificabili allo stato attuale.

Si tratta di informazioni molto importanti, in quanto nell’ultimo secolo sono stati emessi nell’atmosfera grandi quantità di agenti inquinanti di origine umana, tra cui composti di carbonio, di cloro, di ozono, di azoto e di zolfo. Questi non solo agiscono da gas serra, ma vanno a modificare la chimica dello strato più alto dell’atmosfera, a volte in maniera del tutto imprevedibile.

Anche il ruolo degli aerosol e delle nuvole nel contesto del sistema climatico globale deve essere chiarito: entrambi possono assorbire e diffondere le radiazioni solari in entrata, influenzando il quantitativo di energia che raggiunge la superficie della Terra.

Persino gli aerosol, incrementando la formazione di nubi, possono aumentare la frazione di energia solare rimandata nello spazio. Tuttavia, è difficile verificare in che misura gli aerosol modificano il clima della Terra, dal momento che si tratta di particelle che variano notevolmente in termini di dimensioni, forma e composizione chimica. I sensori di Envisat dovrebbero migliorare le nostre conoscenze a proposito dell’origine, delle dinamiche ed infine della sorte degli aerosol.

Più vicino alla Terra, Envisat monitorerà anche i cambiamenti che avvengono in superficie. Dal momento che gli oceani assorbono almeno la metà dell’energia in eccesso ricevuta dalla Terra e poi trasferiscono questa energia dai tropici ai poli, la continua registrazione delle temperature sulla superficie del mare sarà fondamentale. Envisat sarà anche in grado di monitorare le correnti oceaniche e le oscillazioni periodiche del clima oceanico, come il famoso El Niño che periodicamente colpisce le coste del Pacifico.

Concentrazione di fitoplancton

Un altro degli strumenti di cui è dotato Envisat misurerà il colore dell’oceano, determinato dalle concentrazioni di clorofilla negli strati superiori dell’oceano, un elemento importante per indicare la quantità di piante e animali microscopici presenti (il cosiddetto fitoplancton). Monitorando la “fioritura” degli oceani in primavera, gli scienziati possono studiare l’attività biologica nello strato superiore dell’oceano e determinare quanto carbonio potrebbe essere immagazzinato.

"L’assorbimento di anidride carbonica da parte degli oceani è uno dei dati più difficili da quantificare" sostiene il Professor David Llewellyn-Jones, Responsabile del Dipartimento di Scienza dell’Osservazione della Terra all’Università di Leicester, GB. "Gli oceani disciolgono l’anidride carbonica che poi viene assorbita dal sistema biologico marino e restituita al ciclo del carbonio. La produttività biologica può essere desunta su scala globale grazie alle osservazioni satellitari del colore dell’oceano. Lo strumento MERIS di cui è dotato Envisat fornirà dati addizionali relativi alla produttività biologica degli oceani e alla sua influenza sull’assorbimento di anidride carbonica".

Envisat Instruments
Strumenti di Envisat

In maniera simile, il monitoraggio della vegetazione sulla superficie della Terra fornirà stime migliori di quanto carbonio e quanta energia vengono assorbiti o rilasciati nell’atmosfera. Si tratta di informazioni fondamentali, in quanto vi sono molti dubbi sul quantitativo globale di carbonio.

Infine, tutte le mappe effettuate dall’orbita che rileveranno le superfici di terra e ghiaccio ci daranno indizi fondamentali sulle tendenze globali del clima. Sapendo se effettivamente gli strati di ghiaccio ed i ghiacciai stiano avanzando o si stiano ritirando, i ricercatori disporranno di indicazioni importanti sul cambiamento del clima. A parte le implicazioni sull’aumento del livello del mare e delle alluvioni costiere, tali studi forniranno informazioni anche sull’albedo della Terra, cioè la quantità di raggi solari che la Terra riflette nello spazio.

"Le eco dei radar provenienti dalle zone ghiacciate ci consentono di valutarne l’elevazione" sostiene il Dott. Seymour Laxon della University College di Londra. Misurando i cambiamenti nell’elevazione degli strati di ghiaccio in Antartide ed in Groenlandia, possiamo stabilire se stanno crescendo o stanno diminuendo e se i livelli del mare ne verranno influenzati.

"Stiamo anche collaborando con il Centro Hadley per i Cambiamenti Climatici (in Gran Bretagna) per l’elaborazione dei dati relativi al ghiaccio di mare che verranno inseriti nei loro modelli di cambiamento climatico" ha aggiunto. "Ció ci aiuterà a migliorare la capacità di previsione di tali modelli".

La comunità scientifica è concorde nell’affermare che lo sviluppo di modelli informatici sempre più sofisticati è essenziale ai fini della comprensione dei futuri cambiamenti climatici.

"L’unico modo per scoprire se i modelli climatici sono esatti è di ottenere delle osservazioni esatte" afferma il Professor Llewellyn-Jones. "Le osservazioni ci dicono cosa c’è in quel punto, poi elaboriamo un modello in grado di descrivere questo comportamento e fare delle previsioni".

"Infine, dobbiamo utilizzare un maggior numero di osservazioni per verificare le nostre previsioni" ha spiegato. "La base di qualsiasi ricerca climatica è la capacità di fare delle previsioni accurate su cosa succederà nel futuro. E non sarebbe possibile senza osservazioni da satelliti come Envisat e senza l’utilizzo di modelli informatici ancora più sofisticati".

Nota editorale: Questo articolo fa parte di una serie di note d’informazione consacrate al programma Envisat ed alla sua utilizzazione.

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