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Cambiamenti climatici

 

Tutta la vita sul nostro pianeta è influenzata dal clima e dal tempo atmosferico, definito anche meteorologico. Temperatura e disponibilità di acqua influenzano abbondanza, distribuzione e forma della vita sulla terra, rendendo visibili a tutti le differenze tra deserti e foreste pluviali, prati, boschi, laghi e mare. Anche il nostro stile di vita, le nostre abitudini, che includono il nostro modo di vestirci e nutrirci, le attività quotidiane che svolgiamo, anche la più semplice, come il decidere se uscire ugualmente per una passeggiata nonostante il vento, la pioggia, oppure temperature molto elevate, così come tutto quello che riguarda il ciclo vitale e le abitudini degli altri esseri viventi nella biosfera, sono strettamente legate alle condizioni atmosferiche e climatiche.

Oggi, uno dei problemi ambientali di consistente entità è quello dei cambiamenti climatici indotto dalle attività antropiche, ovvero proprie dell’uomo: il problema è vicino ad ognuno di noi in quanto si sostanzia e necessita di azioni in cui, come si vedrà, ogni individuo, bambino, ragazzo o adulto, è coinvolto. 

Come confermato da studi e ricerche, attualmente il cambiamento si sostanzia in termini di riscaldamento globale, insieme ad alterazioni del ciclo dell’acqua, variazioni nei livelli del mare, irregolarità climatiche in molte zone del mondo.

I dati a conferma di questo derivano da osservazioni sullo schiacciante aumento della temperatura planetaria, si pensi al riscaldamento delle regioni polari; in alcune parti dell’Alaska, del Canada Occidentale e della Russia orientale le temperature sono aumentate anche fino a 4 °C negli ultimi 50 anni; ma non solo. Le osservazioni sull’assottigliamento del ghiaccio marino Artico, sulla frantumazione delle piattaforme di ghiaccio della Penisola Antartica, sul rapido ritirarsi dei ghiacciai alpini, sull’innalzamento dei livelli del mare, sull’aumento delle aree colpite da siccità (aumentate del 30% in Africa a partire dal 1970), insieme alla crescita in intensità ed in frequenza delle tempeste causate dall’aumento dell’evaporazione, con conseguenti inondazioni e colate di fango anche esacerbate dalla deforestazione, rappresentano alcuni eventi a conferma del fenomeno.

Inoltre, si sono osservate alcune modificazioni nel ciclo di crescita di alcuni organismi animali e vegetali, soprattutto nella fascia compresa tra l’Eurasia settentrionale ed il Nord America, mutamenti nella riproduzione e nell’estensione dell’areale (ovvero la superficie abitata) di alcune specie animali, insieme alla scomparsa in alcune zone di altre (ad esempio il rospo rosso dalle foreste temperate pluviali della Costa Rica oppure il rospo del Nord dalla Cascade Range dell’Oregon), influenzate in parte dal cambiamento climatico, insieme alla perdita di specie residenti da parte delle scogliere madreporiche (coralline) in tutto il mondo, già minacciate da inquinamento, sovrapesca e altri fattori di stress, che avviene quando la temperatura dell’acqua sale al di sopra dei 30°C. 

È importante sottolineare che il cambiamento del sistema climatico presenta aspetti rilevanti legati non solo alle graduali variazioni di alcune sue proprietà (come temperatura o  precipitazioni), ma anche alla possibilità di cambiamenti bruschi e di grande portata: sono questi che renderebbero in molti casi difficoltosa una reazione di pronto contrasto agli effetti del cambiamento di clima, in particolare per quanto riguarda gli organismi e le infrastrutture umane, probabilmente incapaci di trasferirsi o adattarsi in maniera veloce per compensare la rapidità con cui il clima sembra stare cambiando.  

Intorno a questo tema si stanno muovendo i sistemi politici, culturali ed economici di tutto il mondo: conoscerlo e capirlo risulta importante al fine di un’azione efficace che parta non solo dai grandi organismi socio-politici, ma da ognuno di noi, ossia da azioni quotidiane che possano contribuire a frenare gli effetti rovinosi del cambiamento. Vi è, infatti, la possibilità di rallentare il cambiamento climatico, attraverso azioni di mitigazione, al fine di creare le condizioni di adattamento ad esso. Esistono molte tecnologie valide ed economicamente sensate, che richiedono però un’azione nell’immediato, ed il cui utilizzo costante reca benefici sia economici che ambientali sia a breve, ma soprattutto a lungo termine.   

La complessità delle possibili conseguenze del mutamento climatico sul pianeta, insieme alla teoria ormai ampiamente condivisa che il riscaldamento globale sia largamente correlato all’incremento delle emissioni dei gas serra derivanti da attività umane, già a partire dalla rivoluzione industriale, con il conseguente incremento del cosiddetto effetto serra (che però, come vedremo, è di per sé un effetto naturale indispensabile alla vita), ha fatto nascere la necessità di stabilire delle linee-guida unitarie tra i paesi maggiormente responsabili delle emissioni inquinanti responsabili del fenomeno. Ciò ha indotto, nel 1988, la creazione di un Comitato Intergovernativo sul cambiamento climatico, l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), con sede a Ginevra, da parte di due istituti dell’ONU, il WMO (World Meteorological Organization) e l’UNEP (United Nations Environment Programme), i cui membri accedono liberamente ai gruppi di lavoro dell’IPCC. Oggi l’IPCC rappresenta la principale autorità scientifica in materia di cambiamento climatico. Nel 1992, l’organizzazione ebbe un ruolo essenziale nella creazione dell’UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change), che si occupa principalmente degli aspetti politici legati al tema del riscaldamento globale. 

Nel secondo rapporto sui cambiamenti climatici (Assessment Report Climate Change) pubblicati dall’IPCC  sono stati forniti fondamentali dati scientifici, tecnici e socio-economici ai rappresentanti di oltre 170 paesi, i cui negoziati nel 1997 portarono alla firma del documento noto come “Protocollo di Kyoto”; a tale accordo, che rappresenta un caposaldo nella strategia mondiale per arginare il problema dell’effetto serra e del riscaldamento globale, hanno fatto seguito successivi incontri internazionali in cui sono stati stabiliti limiti e strategie politico-economiche per la riduzione delle emissioni di gas-serra, fino ad arrivare, oggi, alla Conferenza ONU sul clima che si terrà a Copenaghen a dicembre 2009. 

L’IPCC nel suo quarto Rapporto definisce i cambiamenti climatici come un cambiamento nello stato del clima (identificabile con variazioni nella media o nella variabilità delle sue proprietà), che persiste per un periodo esteso (tipicamente decadi o periodi anche più lunghi). La definizione si riferisce ai cambiamenti climatici in ogni tempo, causati sia dalla variabilità naturale che come risultato di attività antropiche, cioè proprie dell’uomo. Questa definizione è diversa da quella della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sul Cambiamento Climatico (UNFCCC), in cui peso maggiore è dato alle attività antropiche: per cambiamenti climatici nella Convenzione si intende un cambiamento attribuito direttamente o indirettamente all’attività umana, che alteri la composizione globale dell’atmosfera e che si aggiunga alla variabilità naturale del clima osservata per periodi di tempo comparabili. 

Nel Report IPCC, inoltre, si parla di “vulnerabilità” dei sistemi ai cambiamenti climatici,  intendendo il grado di suscettibilità di un sistema agli effetti negativi dei cambiamenti climatici (inclusi la variabilità del clima e gli eventi meteorologici estremi) e l’incapacità del sistema a farvi fronte. La vulnerabilità dipende dalla natura, dall'entità e dalla velocità sia dei cambiamenti climatici che delle variazioni cui è esposto un determinato sistema, dalla sua sensibilità e dalla sua capacità di adattamento. Al contrario, per resilienza, nello stesso Report, s'intende la capacità dello stesso sistema di assorbire le perturbazioni mantenendo la stessa struttura e le stesse modalità di funzionamento di base. Ciò significa che le politiche di adattamento non dovrebbero limitarsi ad un'analisi dell'impatto dei cambiamenti climatici e alla diversa sensibilità dei vari settori, regioni o gruppi sociali. In effetti, per alcuni settori, regioni e gruppi i cambiamenti climatici potrebbero rappresentare un'opportunità per innovare processi, tecnologie e modalità di governance. In presenza di condizioni favorevoli, la biodiversità, gli ecosistemi, le popolazioni e i soggetti economici possono adattarsi autonomamente, ma non per ogni situazione potrà essere così. L'impatto potenziale dei cambiamenti climatici si farà sentire di più sui settori che dipendono maggiormente dai servizi ecosistemici, dalla disponibilità di acqua e dalle condizioni climatiche, come l'agricoltura, la silvicoltura, la pesca e l'acquacoltura, l'energia e il turismo. Inoltre, per i gruppi umani più vulnerabili (anziani, bambini, disabili, malati cronici) sarà probabilmente più difficile adattarsi nel modo più idoneo. 

Per comprendere meglio come si sta modificando attualmente il sistema climatico, in che modo e misura l’uomo ne è responsabile e come si può agire, partiamo dal  clima e dai fattori determinanti che lo influenzano, cominciando dall’atmosfera, ovvero quell’involucro gassoso in cui è immerso il nostro pianeta. 

Vedremo com’è composta l’atmosfera, come si è evoluta, conosceremo l’ipotesi Gaia, il modo in cui si regola la CO2 nell’atmosfera e quello in cui l’aria ha acquisito ossigeno.

Analizzeremo la differenza tra il tempo atmosferico e il clima e come interagisce la radiazione solare con l’atmosfera. 

Ancora, cosa si intende per effetto serra, perché è cresciuta la COnell’atmosfera, come è cambiato il clima nella storia del Pianeta e quali sono le conseguenze previste dall’IPCC per i cambiamenti climatici in atto.

Infine, analizzeremo le conseguenze dei cambiamenti climatici negli ecosistemi e le strategie adottate per contrastare il cambiamento dovuto alle emissioni di gas serra, in termini di mitigazione ed adattamento.


L’aria della Terra ha una composizione che potrebbe essere definita “improbabile”. Perché? Sembrerà strano, ma la cosa più sorprendente è proprio la presenza di ossigeno libero. Ogni altro pianeta fin ad ora analizzato ha un'atmosfera di gas riducenti, mentre la Terra ha un’aria ossidante. Si pensi che se la concentrazione di ossigeno sul pianeta fosse superiore di anche solo il 10%, gli incendi avrebbero una frequenza altissima: l’ossigeno è un elemento indispensabile alla vita, ma a causa della sua affinità con gli elettroni, possiede una elevata reattività chimica, infatti combinandosi con altri atomi ed ossidandoli libera ingenti quantità di energia. Inoltre, se vi fosse una concentrazione maggiore di biossido di carbonio, questa potrebbe essere tossica. Tutta la vita sulla Terra sembra essere organizzata proprio per adattarsi alla presente mistura atmosferica, ma nello stesso tempo per “mantenerla”: l’atmosfera, probabilmente, non potrebbe essere mantenuta, infatti, se non fosse per i processi vitali negli ambienti umidi anossici.

L'atmosfera attuale della Terra è composta principalmente da azoto (78,08%) e ossigeno (20,94%), e contiene in quantità minori argo (0,934%) e anidride carbonica (0,035%) (i valori si riferiscono alla composizione media dell’aria pura e secca negli strati più bassi dell’atmosfera); su tempi geologici sembra molto probabile che la concentrazione di azoto, ossigeno e anidride carbonica sia stata determinata proprio dalla vita, in quanto tutti e tre i gas sono manipolati dagli organismi viventi negli ecosistemi. Nell’aria sono presenti anche percentuali variabili di vapore acqueo, neon, elio, metano, cripton, idrogeno, protossido di azoto, ozono e xenon. Le percentuali di vapore acqueo sono comprese tra lo 0% ed il 4%, a seconda della temperatura dell’aria e della umidità disponibile. L’aria contiene in sospensione anche piccole particelle solide e goccioline liquide, dette collettivamente aerosol, che svolgono un ruolo importante nel bilancio energetico della Terra e nella produzione della pioggia.

Per quanto riguarda la sua struttura, l’atmosfera presenta quattro zone distinte di differenti temperature (a seconda del differente assorbimento di energia solare). La troposfera (che si estende tra 18 km sopra l’equatore e 8 sui poli) è lo strato più vicino alla superficie terrestre, in cui l’aria circola in correnti convettive, flussi di aria ascendente e discendente, ed è molto densa perché contiene il 75% della massa totale dell’atmosfera (le molecole sono trattenute in essa dalle forza di gravità terrestre). Al crescere dell’altitudine diminuisce la temperatura, fino a giungere a -60°C nell’alta troposfera. Il brusco cambiamento di temperatura crea una zona di transizione tra la prima e la seconda zona detta tropopausa (limita il mescolamento tra troposfera e strati superiori).

Dalla troposfera in poi si estende la stratosfera fino ad una quota di 50 km. È una zona rarefatta ed essenzialmente calma, in cui il mescolamento è così piccolo che ceneri vulcaniche o contaminanti immessi dall’attività dell’uomo possono rimanervi in sospensione per anni. Nelle zone più alte della stratosfera avviene l’assorbimento delle radiazioni solari ultraviolette ad opera dello strato di O3 (ozono), assorbimento protettivo per la vita sulla superficie terrestre.

La terza zona è detta mesosfera (tra 50 e 80 Km), e anche dopo di questa vi è una zona di transizione detta mesopausa.

La quarta zona è la termosfera: si estende al di sopra della stratosfera, ad una quota di circa 80 km. È ricca di gas carichi elettricamente, riscaldati da radiazioni solari e cosmiche ad alta energia: gli impulsi ad alta energia colpendo le particelle cariche elettricamente (ioni), inducono il fenomeno delle aurore boreali ed australi.

Il limite dell’atmosfera non è netto: salendo di quota diminuiscono pressione e densità, fino a divenire indistinte da quelle del vuoto dello spazio interstellare ad una distanza dalla superficie terrestre di circa 1600 km.

Questo è quanto sappiamo dell’atmosfera che oggi avvolge il nostro pianeta, ma l’aria che ci circonda non è sempre stata così: infatti, ha subito un’evoluzione nel corso di milioni di anni.

L’attuale atmosfera, l’involucro gassoso che avvolge il nostro pianeta, è il risultato di 4,5 miliardi di anni di evoluzione. La Terra possiede un involucro di aria solo da tre miliardi di anni ed i gas che lo compongono (in particolar modo l’ossigeno), hanno raggiunto le attuali proporzioni meno di un miliardo di anni fa. Come altri pianeti del sistema solare, quando la Terra si consolidò era avvolta da gas più leggeri, idrogeno ed elio, i quali tuttavia si sono ben presto dispersi negli spazi cosmici per effetto del vento solare, dato che la forza gravitazionale terrestre risultava troppo debole per trattenerli in maniera stabile, come accade su Giove e Saturno. Questo primo involucro gassoso fu sostituito, quindi, da imponenti masse di gas scaturite, per effetto dell’intenso vulcanismo crostale, dalle viscere del pianeta; fra i componenti di questi gas vi erano ammoniaca, metano, azoto e vapore acqueo. Con il raffreddamento della crosta, il vapore acqueo precipitava depositandosi nei primi oceani. In questo ambiente nacque la vita, attraverso la formazione di composti chimici sempre più complessi e capaci di auto aggregarsi. I primi viventi, organismi submicroscopici capaci di utilizzare le molecole formatesi spontaneamente negli oceani caldi, popolavano i fanghi o le acque non superficiali, visto che non avevano protezione verso la  forte radiazione ultravioletta solare. Più tardi, da questi organismi, si sono evoluti i primi organismi autotrofi, alghe unicellulari (simili alle attuali Cianofite) capaci di sfruttare l’energia solare, mediante la clorofilla, per costruire nuova sostanza organica: il processo della fotosintesi è tutt’ora esplicato da tutte le piante verdi, nonché dalle Cianofite e da alcuni batteri muniti di clorofilla.

La fotosintesi scinde l’acqua utilizzandone l’idrogeno e liberando ossigeno molecolare (O2), che cominciò a depositarsi nell’atmosfera con il progredire dell’attività dei microrganismi fotosintetici. Era tossico per numerosi viventi adattati ad un mondo senza ossigeno, che si estinsero; altri trovarono il modo di adoperare questo gas per ossidare gli elementi e ricavarne energia. In questo modo, con l’avvento dell’ossigeno atmosferico, subirono un forte sviluppo gli organismi in grado di utilizzarlo, fra i quali i progenitori delle specie animali e vegetali attuali.

Fino a circa un miliardo di anni fa, la quantità di ossigeno presente nell’atmosfera era troppo bassa per consentire attività dispendiose dal punto di vista energetico: i viventi erano tutti di piccole dimensioni ed i rappresentanti del mondo animale erano poco mobili o fissi sui fondali. Più tardi l’ossigeno atmosferico, modificato dagli ultravioletti negli strati più alti dell’atmosfera, formò la coltre di ozono che proteggeva la superficie terrestre dai nocivi raggi ultravioletti. I viventi poterono, quindi, diffondersi sia alla superficie delle acque che sulla terraferma, dove il mondo vegetale si evolveva producendo foreste lussureggianti. Queste producevano nuovo ossigeno, fino a che la proporzione di tale gas nella bassa atmosfera fu tale da consentire lo sviluppo di animali di maggiori dimensione, sia in mare che sulla terraferma. Fra questi, il maggiore sviluppo evolutivo è spettato ai vertebrati, i quali, prima con i rettili (nel Mesozoico), poi con i mammiferi (Cenozoico), hanno prodotto le specie dominanti sia per dimensioni (si pensi ai dinosauri, ai cetacei, agli elefanti), sia per organizzazione (si pensi ai primati ed all’uomo).

La storia dell’atmosfera si interseca strettamente con quella dei viventi, a riprova che il mondo naturale ha una sua struttura unitaria ed i cambiamenti che si svolgono in un settore si ripercuotono a catena in tutti gli altri, producendo un’incessante evoluzione delle componenti abiologiche e biologiche del pianeta.


Tabella di confronto della composizione atmosferica attuale della terra con quella dell’atmosfera primordiale e dell’atmosfera di altri pianeti

Nel 1961 ha avuto inizio l’esplorazione umana dello spazio, con il lancio della sonda sovietica Venus verso il pianeta Venere. Nel 1969 gli astronauti americani misero piede sulla Luna durante la missione Apollo 11. In seguito anche altri pianeti, con i rispettivi satelliti, furono esplorati, ma nessuna delle missioni potè constatare presenza di vita su di essi, né verificare l’esistenza di condizioni ambientali compatibili con la vita.

Gli studiosi ritengono che le condizioni chimico-fisiche necessarie per realizzare la vita siano limitate e ben pochi corpi celesti possono presentarle. A livello molecolare, infatti, vi devono essere una serie di reazioni tra sostanze carboniose possibili solo a temperature tra 0 ° C e 40 ° C, a pressioni di 1 o poche atmosfere, alla presenza di acqua allo stato liquido. Ad esempio Venere è troppo caldo (480° C), Marte troppo freddo (- 23°C). le condizioni degli altri pianeti sono ancora più ostili.

Le osservazioni dell’atmosfera degli altri pianeti del sistema solare sono di grande importanza per l’interpretazione dei processi che avvengono nella nostra atmosfera, e viceversa: per esempio, lo studio del pianeta Venere, la cui atmosfera si presenta ricca di CO2 e povera d’ossigeno, dovrebbe condurre alla valutazione del contributo dato dalla vegetazione alla produzione dell’ossigeno nel processo evolutivo dell’atmosfera terrestre. Elementi interpretativi di grande utilità sono provenuti, in particolare, dall’analisi delle strutture atmosferiche dei pianeti cosiddetti giganti, ossia Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Si pensa che la vita sulla Terra sia nata grazie ad una serie di eventi chimico-fisici irripetibili nella loro esatta sequenza. Animali  e piante sono il risultato di lunghi processi evolutivi, fatti di trasformazioni selezionati da cambiamenti ambientali casuali e variabili.

Il fenomeno della vita che caratterizza la Terra è quindi unico al momento. Ragione in più per rispettare ogni ambiente ed ogni essere vivente, in quanto rappresenta qualcosa di unico nell’Universo.

Atmosfera primordiale dall’origine a 2-3 miliardi di anni fa

A questo proposito, è stata avanzata una teoria interessante rispetto al modo in cui la flora e la fauna costituenti il bioma terrestre regolano attivamente la composizione dell’atmosfera e la temperatura: è quella formulata agli inizi degli anni sessanta dal chimico inglese James Lovelock insieme con la biologa americana Lynn Margulis, i quali concepirono la terra come un unico sistema fisiologico, un'entità viva, chiamando tale ipotesi Gaia (con una deformazione del termine greco Gea, cioè terra, che per i Greci era una divinità). In questa visione gli organismi viventi, il clima, l'ambiente terrestre, formano una totalità, un unico super-organismo in cui l'attività biotica modifica gli aspetti abiotici e questi a loro volta  influiscono sull'evoluzione e sul mantenimento della vita sul pianeta. Partendo dal principio di equilibrio (stato di stabilità in cui non si può estrarre energia e che corrisponde, dal punto di vista chimico, alla morte) Lovelock verificò che là dove prevale l’anidride carbonica (come su Marte) ci sono poche probabilità di vita organica, essendo questo un gas poco reattivo.

L’atmosfera marziana, rimasta costante per centinaia di milioni di anni, è costituita per il 95 % da anidride carbonica, per il 2,7 % da azoto, per l’1,6% da argon e solo per lo 0,13% da ossigeno. La Terra, invece, è caratterizzata da questa miscellanea di gas: 78% azoto, 21% ossigeno, 0,9% argo, tracce di anidride carbonica ed altri gas. Dal confronto delle relative composizioni ci si può chiedere cosa sia responsabile di tanta diversità e se l’atmosfera terrestre sia sempre stata così. Se facessimo un salto indietro nel tempo, prima della comparsa della vita sulla Terra, troveremmo un atmosfera molto simile a quella di Marte, sicuramente con una percentuale molto elevata di anidride carbonica. Poi, probabilmente in alcune sorgenti idrotermali, come suggerisce il geologo Euan Nisbet, l’evoluzione degli enzimi chiave ebbe inizio. La comparsa delle prime cellule consentì poi l’assorbimento di azoto e l’emissione di ossigeno grazie ai primi meccanismi fotosintetici in primordiali batteri come i cianobatteri verdi, che mutarono progressivamente la composizione gassosa del pianeta.

Lo studio dell’evoluzione chimica atmosferica rappresentò, per Lovelock, il punto di partenza per la formulazione dell’Ipotesi Gaia.

Gaia può essere definita come un sistema complesso che comprende l'atmosfera, gli oceani e la superficie delle rocce, che si è sviluppato e continua a svilupparsi con un processo evolutivo che coinvolge contemporaneamente i viventi ed il loro ambiente. Gli organismi condizionano l'ambiente e questo, a sua volta, condiziona le forme della vita. In tale sistema, clima e composizione chimica si regolano in maniera automatica, ovvero si autoregolano, per mantenersi sempre in uno stato favorevole alla vita; questa autoregolazione si realizza man mano che il sistema si evolve, senza rispondere a nessun progetto preventivo e senza un fine particolare. Gaia è un superorganismo capace di regolare la non-vita per la vita.

Una dimostrazione evidente dell'esistenza di Gaia sarebbe la stessa atmosfera, definita “improbabile” da Lovelock. L'aria che respiriamo è, infatti, una miscela di gas altamente reattivi. Nella sua composizione è presente l'ossigeno, indispensabile alla vita, ma insieme al metano, che reagisce con l'ossigeno in presenza della luce solare formando anidride carbonica e acqua. Il tasso di metano può rimanere costante perché questo gas viene reintegrato dagli organismi metanogeni che ne producono circa 500 milioni di tonnellate per anno.

Se la vita scomparisse improvvisamente dalla Terra, tutti gli elementi chimici che costituiscono la superficie terrestre, gli oceani e l'atmosfera reagirebbero tra loro fino ad esaurire ogni reazione possibile: il pianeta diventerebbe troppo caldo, arido, inadatto alla vita.

Lovelock sostiene che le condizioni fisiche e chimiche della superficie della terra, dell'atmosfera e degli oceani sono state rese adatte alla vita e vengono continuamente rese tali grazie alla presenza della vita stessa. Quindi, l'atmosfera con la sua attuale composizione può essere considerata un prodotto del metabolismo di Gaia, il risultato di uno scambio attivo di gas con gli organismi viventi. Tutta la materia vivente sulla Terra, (dai più piccoli organismi come i virus, fino alle balene ed alle sequoie), deve essere considerata come una singola entità vivente capace di mantenere l'atmosfera terrestre nelle condizioni più adatte alle sue necessità. Tutto ciò contrasta con la visione che ipotizza che la vita si sia adattata alle condizioni del pianeta ed abbia potuto manifestarsi sulla Terra e non altrove nel sistema solare, perché solo sulla Terra esistevano le condizioni adatte.

Nelle loro opere Lovelock e Margulis dedicano una particolare attenzione alla tendenza dell'uomo a degradare l'ambiente per soddisfare le proprie esigenze. Gaia reagisce alle modificazioni indotte dall'azione dell'uomo, ma le sue risposte obbediscono alle leggi della cibernetica ed i tempi di risposta sono quelli dei sistemi di retroazione, cioè estremamente lunghi. Una simile lentezza permette di comprendere abbastanza in fretta se le cose tendono al peggio. Prima che possiamo rendercene conto, la situazione ambientale può peggiorare in modo pericoloso e, a causa di questa lentezza nelle risposte che caratterizza il sistema, non possiamo fare nulla per rimediare efficacemente in tempi brevi.

Dopo un periodo di indifferenza, a partire dagli anni Ottanta, l'ipotesi Gaia ha cominciato ad alimentare un articolato dibattito tra gli scienziati. La teoria di Lovelock e Margulis ha, comunque, il merito di aver sollevato la questione sul ruolo svolto degli esseri viventi nella regolazione del loro ambiente. Ipotesi Gaia è così diventata il punto di riferimento di coloro che avvertono l’appartenenza ad un insieme che comprende tutto il pianeta in una totalità che include anche noi stessi. Un'idea che può condurre le coscienze ad una maggior attenzione e sensibilità noi confronti dell'ambiente di cui siamo parte.


 

Oggi, la crescente concentrazione di CO2 nell’atmosfera, causa dell’effetto serra, costituisce un grosso problema ambientale. Eppure, la concentrazione di biossido di carbonio nell’atmosfera dovrebbe essere tamponata perfettamente, in particolare dagli oceani. Vediamo in che modo.

Possiamo facilmente renderci conto che l’aria ed il mare sono in diretto contatto e vi è, quindi, uno scambio libero di CO2 al loro interfacciarsi; per questo motivo gli oceani sono un enorme ammortizzatore per quanto riguarda la concentrazione di CO2 nell’aria, mantenendone una quantità in soluzione nelle varie specie di ossidi, equivalente a 50 volte il contenuto dell’atmosfera: basterebbe questo a farci credere che il bruciare carbonio e petrolio dovrebbe avere ben poco effetto sulle concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica.

Negli oceani stessi esistono meccanismi di controllo biologico delle concentrazioni di CO2, per cui avviene un deposito dell’eccesso di anidride carbonica disciolta sotto forma di rocce carbonatiche, le quali rappresentano circa 40.000 volte il contenuto atmosferico di CO2: quindi, gli oceani rappresentano un grande sistema di tamponamento della CO2 e la massa di CO2 presente nell’atmosfera è veramente esigua rispetto ai sedimenti di carbonati oceanici. Ma, nonostante questo, vi sono oggi dati schiaccianti sull’aumento delle concentrazioni di anidride carbonica nell’atmosfera, che evidentemente non riescono ad essere tamponate dagli oceani. Inoltre, al sistema tamponante oceanico bisogna aggiungere la funzione della vegetazione, che pompa dentro e fuori dall’atmosfera l’anidride carbonica: un ruolo importante in questo è svolto dalla produzione e dalla respirazione degli ecosistemi nelle terre nordiche.

Una delle spiegazioni del perché il sistema tampone del carbonio non è istantaneo nella sua azione, è che gli oceani lo assorbono lentamente: pur se l’eccesso di CO2 è dissolto nelle onde, il soluto viene portato in profondità con tempi molto più lunghi, a causa del lento rimescolamento delle acque oceaniche.

Ma per una considerazione globale di quali siano le cause dell’aumento di CO2, bisogna considerare che vi sono, dal punto di vista dell’atmosfera, sorgenti di carbonio (riserva che possa aggiungere biossido di carbonio all’aria) e depositi di carbonio (qualsiasi riserva in cui la CO2 atmosferica possa essere drenata). I vulcani, geologicamente parlando, sono la fonte più importante, ma non possono essere imputati della concentrazione maggiore di CO2 oggi presente nell’aria. Rimangono imputabili come sorgenti i combustibili fossili, le parti organiche degli ecosistemi, viventi o morti, ma anche gli oceani stessi. Questo perché il sistema tamponante oceanico nella sua efficacia viene influenzato dalla stessa concentrazione di CO2, dalla temperatura e dalla chimica dell’oceano. In particolare la temperatura è importante, poiché da essa dipende la solubilità dell’anidride carbonica, nel senso che questa solubilità diminuisce nel momento in cui l’acqua si riscalda. Quindi, il riscaldamento globale, che, così come appurato dai recenti studi riportati dai Report IPCC, comprende anche l’innalzamento delle temperature oceaniche, può far sì che gli oceani diventino sorgenti e non possano assolvere in pieno la funzione di depositi di CO2.

I cambiamenti nell’atmosfera delle quantità di gas ed aerosol ad effetto serra, della radiazione solare e delle proprietà della superficie terrestre alterano il bilancio energetico globale del sistema climatico. L’IPCC definisce questi diversi cambiamenti in termini di forzante radiativo, misura dell’influenza che un fattore ha nell’alterare il bilancio di energia in entrata e in uscita nel sistema Terra-Atmosfera: è un indice dell’importanza del fattore stesso nel meccanismo di cambiamento climatico, usato per valutare come i fattori antropici e naturali influenzino la tendenza al riscaldamento o al raffreddamento del clima globale.

Dai tempi pre-industriali, le concentrazioni nell’atmosfera di diossido di carbonio (CO2), metano (CH4), e monossido di azoto (chiamato anche ossido di azoto, protossido di azoto od ossido nitroso) (N2O), sono salite rispettivamente di circa il 31%, il 151% ed il 17%. L’incremento globale della concentrazione di anidride carbonica è principalmente dovuto all’uso di combustibili fossili ed a cambiamenti di uso del suolo, mentre gli incrementi di metano e protossido di azoto sono principalmente dovuti ai processi dell’agricoltura.

Tra i gas serra, il diossido di carbonio rappresenta la causa più importante del cambiamento climatico di origine antropica. La concentrazione globale di anidride carbonica è cresciuta da un valore pre-industriale (nel 1750) di circa 280 ppm ad un valore di 382  ppm nel 2005 (ppm significa parti per milione, si utilizza anche  ppb, parti per miliardo: rappresentano il rapporto fra il numero di molecole di gas serra e il numero totale di molecole di aria secca. Ad esempio 300 ppm significa che vi sono 300 molecole di gas serra per milione di molecole di aria secca). I primi dati a conferma del fenomeno furono forniti da un osservatorio installato nel 1957 sulla vetta del vulcano Mauna Loa nelle Hawaii, allo scopo di acquisire dati sui parametri chimici dell’aria in un ambiente remoto incontaminato. Si scoprì che le concentrazioni di CO2 aumentavano dello 0,5% l’anno, salendo da 315 ppm nel 1958 a 382 nel 2005.

 

 Aumento della concentrazione di biossido di carbonio

 

La concentrazione atmosferica di anidride carbonica nel 2005 ha superato notevolmente il range naturale degli ultimi 650.000 anni (da 180 a 300 ppm), come determinato dall’analisi delle bolle di gas nelle carote di ghiaccio di Vostok (un tipo di analisi che ha rivoluzionato la conoscenza della storia del clima, permettendo uno studio esteso a molte migliaia di anni, in quanto fornisce informazioni sulla composizione dell’atmosfera nel momento in cui si depositò la neve successivamente ghiacciatasi).

Il tasso annuo di crescita della concentrazione di anidride carbonica negli ultimi dieci anni (con una media tra il 1995 ed il 2005 di 1.9 ppm all’anno) è stato il più alto da quando sono iniziate le misurazioni dell’atmosfera (la media tra il 1960 ed il 2005 è di 1,4 ppm all’anno), nonostante vi sia una variabilità da un anno all’altro nei tassi di crescita. La fonte principale dell’incremento della concentrazione atmosferica di anidride carbonica rispetto al periodo pre-industriale deriva dall’uso dei combustibili fossili e dai cambiamenti di uso del suolo, anche se questi ultimi apportano un contributo minore, ma pur sempre significativo.

Secondo alcuni studi, la concentrazione di CO2, prima della fine di questo secolo, potrà superare 500 ppm, ma la cosa preoccupante è che non si conoscono con certezza gli effetti di queste concentrazioni elevate sui processi ecologici. Sappiamo che nel processo di fotosintesi l’anidride carbonica svolge un ruolo fondamentale, infatti ad elevate concentrazioni molte specie di piante hanno una crescita rigogliosa: ecco perché viene immessa nelle serre per accelerare la crescita delle vegetazioni. Ma ciò che potrebbe avvenire nel mondo reale, ovvero il modo in cui le piante potrebbero reagire ad elevate concentrazioni di CO2, non è chiaro.

Vi sono attualmente degli esperimenti, denominati FACE (Free Air Carbon Enrichment), che prevedono la coltivazione di piante in ambienti in cui vi è arricchimento di carbonio in aria libera, ossia non racchiuso in ambienti delimitati. Vengono fatti per poter ricreare al massimo le condizioni che si avrebbero in natura qualora la concentrazione di CO2 nell’atmosfera raggiungesse realmente  i 500 ppm. I risultati di tali esperimenti dimostrano che la reazione delle piante alla maggiore concentrazione di CO2 ed alla fertilizzazione con azoto, dipendono in gran parte dal numero di specie presenti nelle aree sperimentali, ovvero, le piante coltivate con concentrazioni maggiori di CO2 ed azoto aumentavano la loro biomassa e traevano maggiori benefici se si trovavano in aree sperimentali con 9 o 16 specie vegetali. Infatti, se anche nelle aree coltivate con una sola specie vi era reazione positiva all’aumento di CO2 in termini di aumento di biomassa, quindi di crescita rigogliosa, le piante poste nelle aree coltivate con parecchie specie vegetali con differenti funzioni biologiche reagivano molto meglio.

Altri studi hanno poi evidenziato, d’altro canto, che, a fronte di un aumento di biomassa, molte piante coltivate con elevate concentrazioni di CO2 sono penalizzate dal punto di vista nutrizionale e possono divenire meno utili per certi impieghi.

Quello che è importante sapere è che, se le concentrazioni di CO2 continueranno a salire, le condizioni e gli effetti potranno permanere per molti anni: quindi,  la ricerca aiuta a capire come le piante e gli altri organismi reagiranno a questo e, di conseguenza, come l’uomo potrà adattarsi alle sfide che ha di fronte, non potendo più contare su alcune specie vegetali per quanto riguarda, ad esempio, la nutrizione.

 

Cause dell'aumento di biossido di carbonio

Le cause dell’incremento nell’atmosfera di CO2 sono da ricercarsi principalmente in attività umane quali il bruciamento, la produzione, la distribuzione ed il consumo dei combustibili fossili per usi energetici, di trasporto ed industriale (che causano il 49% del riscaldamento globale),  i processi industriali tra cui, ad esempio, la fabbricazione del cemento (24%),  ed in eventi quali incendi nelle foreste e nelle praterie, ovvero la deforestazione (14%).

I combustibili fossili bruciando in un tempo minore rispetto a quello impiegato dai meccanismi di tamponamento oceanico per assorbire l’anidride carbonica presente nell’aria: una parte di CO2 rimane nell’atmosfera per moltissimi anni, circa 120, contribuendo ad un aumento dell’effetto serra. In un anno vengono bruciati 5 miliardi di tonnellate di carbonio sottoforma di combustibili fossili, tutti materiali che si estraggono dalla crosta terrestre. Considerando che una tonnellata di carbonio produce 37 tonnellate di anidride carbonica, ogni anno vengono così immesse nell’atmosfera 185 miliardi di tonnellate di anidride carbonica.

Ogni anno, inoltre, vengono distrutti circa 200.000 Km2 di foresta tropicale (una estensione pari all’intera Inghilterra). Soltanto in Brasile scompare, in un anno, circa un milione di ettari di verde, mentre l’Africa assiste ad una preoccupante avanzata dei deserti.

In tutto ciò vi è anche un aspetto paradossale. Infatti gli effetti dei gas serra tendono ad essere antagonizzati dagli aerosol: cosa significa?

Significa che gli aerosol di fuliggine e di solfati, prodotti da alcune delle stesse attività umane che producono CO2, possono, per esempio, schermare l’area urbana riducendo le temperature dell’aria al suolo in maniera uguale o superiore a quella in cui le aumentano i gas serra. Secondo il WRMC (Word Radiation Monitorin Center), con sede a Zurigo, l’inquinamento da particolari aerodispersi e gli aerosol di solfati hanno attenuato del 10% le radiazioni solari, specie sulle aree industriali. Quindi, paradossalmente, la riduzione di tali inquinanti intensifica il riscaldamento globale, permettendo a maggiori quantità di radiazioni solari di raggiungere la superficie terrestre. Ma, allo stesso tempo, conosciamo benissimo quelli che sono gli ingenti danni dell’inquinamento atmosferico a livello ambientale e di salute umana, animale e vegetale.

Purtroppo non è facile rendersi conto di quanto ciascuno di noi contribuisca alla produzione ed all’immissione nell’atmosfera di anidride carbonica. Ma per averne anche solo una semplice idea possiamo calcolare quanta CO2 introduciamo nell’atmosfera ogni volta che percorriamo 100 Km in automobile, consumando 10 litri circa di benzina. Poiché 10 Kg di benzina producono circa 10 Kg di CO2, e sappiamo che la massa molare della CO2 è di 46 g/mol, ogni 100 Km gettiamo nell’atmosfera

                                                              10000 g

                                           ─────────────    200 moli di CO2

                                                              46 g/mol

 

Poiché sappiamo dalla legge di Avogadro che una mole di gas in qualsiasi condizione di temperatura e pressione occupa circa 20 L, 200 moli di CO2 occupano

 

                  200 mol  x   20 (l/mol) = 4000 l = 4 m3

                         

Quindi, ogni volta che percorriamo 100 Km con la nostra auto, gettiamo nell’atmosfera un volume di CO2 pari circa al volume dell’abitacolo della nostra stessa automobile!

Provate ora voi a fare un po’ di calcoli: se una persona percorre almeno 30 Km ogni giorno, quanta CO2 immetterà ogni anno nell’atmosfera? Sono cifre preoccupanti.

L'uso dei combustibili fossili produce circa la metà delle emissioni antropiche di gas serra ed i trasporti rappresentano circa la metà dei consumi di combustibili fossili. Usare meno l’automobile, scegliere veicoli efficienti, adottare provvedimenti di risparmio energetico, sono alcune delle più importanti scelte personali nello sforzo di combattere il riscaldamento globale.



Nella fase più primitiva l’attuale atmosfera era, come abbiamo visto, costituita da gas ridotti, derivanti presumibilmente dall’attività vulcanica, quindi dai materiali emessi dal cuore della Terra. Uno stato chimico ridotto era la norma universale: affinchè l’ossigeno gassoso potesse essere immesso nell’atmosfera, le potenziali fonti primordiali di ossigeno, probabilmente, dovevano essere sature. Le superfici rocciose erano tutte ridotte, come lo sono ancora oggi al di sotto del sottile strato ossidato che ricopre la superficie terrestre. Ma come è stato pompato l’ossigeno nell’aria?

Oggi sappiamo che i meccanismi alla base del processo sono essenzialmente due: uno è puramente fisico, ovvero la dissociazione del vapore acqueo in ossigeno ed idrogeno molecolare nella parte superiore dell’atmosfera (mentre l’ossigeno entra in gioco nei processi vitali, l’idrogeno liberato dalla dissociazione è invece interamente rimosso dal sistema terra, anche se il processo è molto lento). Il processo è attivato dalla radiazione solare ionizzante, che milioni d’anni fa condensò il vapore acqueo in gran quantità e produsse l’acqua liquida che avrebbe formato gli oceani primordiali. È un processo ancora attivo, ma al di sopra dello scudo di ozono.

Il secondo meccanismo è quello della fotosintesi: la maggior parte dei geochimici asserisce ormai da tempo che la fotosintesi era la fonte maggiore di ossigeno atmosferico. Il problema rispetto a tale ipotesi teorica era quello del “carbonio perso”: infatti la fotosintesi bilancia  l’ossigeno rilasciato con composti di carbonio ridotto che costituiscono l’oggetto della sintesi. Poichè il carbonio richiesto per tali processi era di misura estremamente maggiore di quello presente oggi in tutte le riserve di combustibili fossili conosciute, includendo il carbone, il petrolio, il gas naturale e schisto, bisognava capire dove fosse andato a finire il carbonio “perso” durante il processo fotosintetico. Come appurato da uno studio effettuato sul carbonio disciolto nel mare, i depositi di carbonio organico furono sicuramente seppelliti in enormi quantità nei depositi sedimentari in fondo all’oceano. I sedimenti analizzati che hanno dato tali risposte, sono spessi più di 6000 metri ed i campioni utilizzati erano distanti tra loro anche più di 6000 km.

Quindi, una grande quantità di ossigeno si formò quando si svilupparono, quasi due miliardi di anni fa, le prime cellule fotosintetiche, i procarioti che conosciamo come cianofite. L'avvento della fotosintesi ossigenica trasformò il miscuglio di gas praticamente anossico in quello attuale, in cui l'ossigeno rappresenta circa il 20% del totale. In sintesi, l'aumento di ossigeno nell’atmosfera che si è verificato nel tempo, fu dovuto al fatto che la produzione fotosintetica superò in media il suo consumo dovuto alla respirazione ed al seppellimento di materia organica.

I risultati di questa evoluzione furono di comportamento dell'atmosfera e dell'idrosfera da riducente ad ossidante e la completa trasformazione della biosfera dal primitivo regime fermentativo a quello autotrofo e respiratorio. Il contenuto di ossigeno dell'atmosfera e degli oceani che, circa 570 milioni di anni fa, poteva garantire la respirazione dei soli organismi marini, aumentò progressivamente fino a consentire, intorno a 400 milioni di anni fa, anche la colonizzazione delle terre emerse.

Oggi si stima che il 90% di tutti i processi fotosintetici che avvengono sul pianeta, con la conseguente liberazione di ossigeno, abbia luogo nelle acque marine e sia dovuto in gran parte agli organismi del fitoplancton. Quest’ultimo, inoltre, rappresenta il primo anello della grande rete alimentare acquatica: trasforma infatti l’energia della luce che filtra negli strati più superficiali delle acque, in materia organica utilizzabile dagli organismi eterotrofi.

 


Tempo atmosferico e clima

 

I termini tempo atmosferico e clima sono strettamente collegati, ma se il tempo atmosferico si sostanzia nelle fluttuazioni a breve termine di alcuni fattori riferite ad un'area definita (la temperatura dell’aria e del suolo, l’umidità atmosferica relativa, la pressione, la velocità del vento e le precipitazioni), tutti fenomeni che ognuno di noi quotidianamente può facilmente osservare, il clima, invece, è determinato dalle condizioni medie del tempo atmosferico e dalle loro variazioni nel lungo periodo in una determinata località o regione. Il tempo meteorologico è, dunque, per sua natura, mutevole e variabile, mentre il clima si definisce sulla base di quegli elementi atmosferici che tendono a ripetersi nel tempo con regolarità, riferendosi ad aree terrestri molto vaste (ad esempio, le fasce climatiche comprendono parti molto estese di più continenti).

Il clima si sostanzia, quindi, nel complesso delle condizioni metereologiche che caratterizzano una data località o regione, determinate o influenzate da fattori ambientali (latitudine, altitudine, distanza dal mare e così via).

Il clima terrestre è il risultato di complesse interazioni tra l'energia solare (“motore” di tutti i processi climatici), l'atmosfera, gli oceani, le nubi, i suoli, la biosfera e la natura della superficie terrestre (tra cui la copertura vegetale, la presenza ed estensione dei ghiacci, le superfici artificiali create dall'uomo). È facile osservare che in ogni località le condizioni atmosferiche variano da momento in momento, essendoci, tra i sistemi atmosferici, interazioni molto complesse. Nonostante questo, durante una stagione, un anno, un decennio o un secolo, possono essere individuati degli andamenti regolari (pattern) delle condizioni climatiche, ma insieme a delle fluttuazioni complesse, dei cicli che rendono incerte e difficoltose le generalizzazioni e le previsioni del tempo atmosferico.

La terra è un’immensa sfera che ruota, il cui equatore è quasi parallelo all’orbita del pianeta intorno al sole (il piano di rotazione della terra è inclinato di soli 23°27’ rispetto al piano orbitale). Il sole è la più grande forma di energia che irradia continuamente il pianeta, ma con disuguale intensità nei vari punti. Il flusso di radiazione che raggiunge una superficie piana, esposta perpendicolarmente ai raggi solari al di fuori dell'atmosfera terrestre ed alla distanza media Terra-Sole, è pari a 1367 W/m2, ed è denominato costante solare (quantità di radiazione che arriva sulla Terra dal Sole per unità di superficie e per unità di tempo: dunque una potenza per unità di superficie).

Mentre l’equatore è irradiato per 12 ore al giorno, alle alte altitudini polari le irradiazioni si diffondono su un’area molto più vasta, risultando meno intense. Inoltre, seppure tutte le parti del pianeta ricevano esattamente le stesse quantità di giorno e di notte durante il corso dell’anno (sei mesi per ognuno), all’equatore la luce è fornita con un’alternanza media di 12 ore di luce e 12 di buio, mentre ai poli una giornata di sei mesi prelude ad una notte lunga sei mesi; da ciò deriva che le basse latitudini hanno un calore più costante e sono più calde delle regioni polari. Al limite superiore dell'atmosfera il valore della costanza solare si riduce - in media - a circa 340 W/m2. Tutto ciò determina una disomogeneità di entrate di risorse energetiche che condiziona il mosaico dei climi sulla Terra e sostanziali differenze a livello di ecosistemi presenti nelle diverse parti del nostro pianeta.

Ciò che si verifica è un continuo trasferimento di calore dall’equatore ai poli in correnti di fluidi sia in aria che in acqua. Praticamente è l’energia solare che raggiungendo la terra mette in moto i venti, le correnti oceaniche ed il ciclo globale dell’acqua. La luce solare, composta da uno spettro di radiazioni elettromagnetiche, opera diverse funzioni essenziali per la vita: nella regione del visibile (400-700 nm) consente i processi fotosintetici, attraverso cui viene prodotta la maggior parte della materia organica e su cui si basano tutte le catene alimentari, mentre nella regione dell’infrarosso (700-1000 nm) determina il riscaldamento dell’atmosfera e muove il ciclo dell’acqua.

 

Interazione tra radiazione del sole ed atmosfera 


Negli strati superiori dell’atmosfera (stratosfera)  un ricco strato di azoto (O3), (presente in una percentuale mille volte maggiore a quello presente nella troposfera) assorbe gran parte della radiazione solare ultravioletta ad alta energia (UV-B), ossia le lunghezze d’onda (di 290-330 nm) capaci di danneggiare le molecole biologiche.

Sempre nell’alta atmosfera, i gas atmosferici e le nubi riflettono parte dell’energia nello spazio (circa ¼). Il diossido di carbonio (detto comunemente anidride carbonica), il vapore acqueo, l’ozono, il metano ed altri gas assorbono selettivamente un altro quarto delle radiazioni infrarosse (lunghezza d’onda su cui viaggia il calore), intrappolandolo nell’atmosfera e riscaldandola.

La superficie terrestre è raggiunta soltanto dal 50% circa della radiazione in arrivo dal Sole. Di questa, una parte relativamente piccola è riflessa direttamente nello spazio (da superfici più o meno riflettenti come neve, ghiaccio, sabbia) oppure è utilizzata per la fotosintesi; la parte restante viene invece assorbita come calore dalla superficie terrestre e dall’acqua. Quindi, gran parte dell’energia in arrivo è rispedita nello spazio sia sotto forma di radiazione luminosa che sotto forma di radiazione infrarossa (calore). Le superfici che riflettono l’insolazione (o radiazione incidenti), hanno un’elevata albedo (coefficiente di riflessione diffusa o riflettività media), appaiono brillanti alla vista, in quanto riflettono la luce propriamente detta, ovvero le radiazioni visibili all’occhio umano, insieme ad altre forme di energia raggiante. Invece, superfici come il suolo nero, l’asfalto, la vegetazione scura, generalmente hanno una bassa albedo, perché assorbono energia, che  riscalda le superfici, fa evaporare l’acqua, fornisce l’energia per la fotosintesi. Gli oceani hanno una bassa albedo: assorbono molta energia termica proveniente dal sole.

La frazione contemporaneamente assorbita ed accumulata sotto forma di calore dal suolo, dalle acque, dall’atmosfera, garantisce la temperatura relativamente calda del pianeta.

L’energia assorbita è, dunque, riemessa gradualmente sotto forma di energia termica, ossia calore. L’atmosfera assorbe in maniera selettiva le lunghezze d’onda maggiori: la maggior parte dell’energia solare arriva sotto forma di luce, ha elevata energia ed è di brevi lunghezze d’onda. Attraversa facilmente l’atmosfera e raggiunge la superficie terrestre. La radiazione terrestre (riemessa dalla superficie terrestre e riscaldata dall’energia solare), è di lunghezza d’onda maggiore e di qualità inferiore nella regione dell’infrarosso lontano dello spettro elettromagnetico. I gas atmosferici, in particolare il diossido di carbonio ed il vapore acqueo, assorbono gran parte di questa energia, la riemettono nella bassa atmosfera e la lasciano fluire lentamente nello spazio. È il fenomeno conosciuto come effetto serra: è la radiazione terrestre che fornisce la maggior parte del calore nella bassa atmosfera. Se l’atmosfera fosse trasparente alle radiazioni infrarosse così come lo è alla luce, il fenomeno non si verificherebbe e la temperatura media della superficie terrestre sarebbe di circa 33 °C inferiore a quella attuale (15°C), ossia sarebbe di -18°C.


L’atmosfera viene riscaldata dal basso: il sole attraversa l’aria con un assorbimento di energia minima per poi riscaldare la superficie terrestre ed oceanica. Il pianeta riscaldato irradia il calore verso ed attraverso l’aria. Parte della radiazione in uscita è assorbita dai componenti dell’aria, soprattutto anidride carbonica, metano e vapore acqueo, riscaldando così l’aria che, riscaldata a sua volta, irradia calore verso lo spazio.

Dunque, l’aria viene riscaldata in basso e raffreddata in alto, più o meno come avviene se vi addormentate sotto un piumone che vi ricopre in una stanza fredda. Allo stesso modo possiamo paragonare l’atmosfera al vetro di una serra: la luce solare in arrivo attraversa il vetro (atmosfera), ma il passaggio del calore in uscita viene ostacolato da quello stesso vetro.

La temperatura attuale della superficie terrestre dipende in modo fondamentale dall’effetto serra, ossia dipende dal calore che può essere assorbito dalla sua atmosfera molto di più di quanto dipenda dall’intensità dell’irradiazione del sole. Ad esempio l’atmosfera di Giove è ricca di metano, quindi il pianeta è incredibilmente caldo, nonostante sia molto più lontano dal sole rispetto alla Terra.

Sulla Terra la funzione dei gas ad effetto serra è indispensabile, in quanto fa sì che la temperatura del pianeta sia tale, come abbiamo visto, da consentire la vita nelle forme in cui la conosciamo. I gas serra sono gas traspiranti allo spettro delle radiazioni solari visibili (ossia quelle ad onde corte, incidenti dall’alto sull’atmosfera terrestre) ed opachi allo spettro delle radiazioni infrarosse (ad onde lunghe), emesse dalla superficie terrestre, che riemette così parzialmente l’energia solare su di essa incidente tentando di mantenere l’equilibrio energetico. Se i gas serra (tra cui ricordiamo il diossido di carbonio (CO2), il metano (CH4), i clorofluorocarburi (CFC), il monossido di azoto (N2O), l’esacloruro di zolfo (SF6), non assolvessero la loro funzione, non sarebbe possibile la vita così come la conosciamo, in quanto il pianeta sarebbe eccessivamente freddo, ma, d’altro canto, un effetto serra troppo intenso, acuito oggi da attività antropiche come il bruciamento di combustibili fossili, la deforestazione, i processi industriali, i processi agricoli, sta conducendo a cambiamenti ed alterazioni ambientali dannose, da tenere sotto controllo.

Queste attività rilasciano, in media, 30 miliardi di tonnellate di CO2 l’anno, contenenti 8 miliardi di tonnellate di carbonio. Di questi, 3 miliardi sono captati dagli ecosistemi terrestri, 2 miliardi assorbiti da oceani e mari, lasciando un aumento atmosferico di circa 3 miliardi di tonnellate all’anno. Il metano (CH4), benché abbia una concentrazione atmosferica minore rispetto a quella di CO2, assorbe una quantità di infrarosso 20 volte superiore e si accumula nell’atmosfera  con una velocità doppia. Viene rilasciato nell’atmosfera tramite flatulenze fisiologiche ed eruttazioni dei ruminanti, dalle risaie, dalle miniere di carbone fossile, dalle discariche di rifiuti solidi urbani, dalle zone umide e dalle fughe dei metanodotti. Anche i CFC sono potenti assorbitori di infrarosso, ed hanno, tra l’altro, una permanenza di moltissimi anni nell’atmosfera; quindi, nonostante la proibizione del loro impiego, i loro effetti si ripercuotono a lungo termine. Il monossido di azoto viene prodotto dal bruciamento di sostanze organiche e dalla denitrificazione del suolo. Ma CFC e N2O insieme, danno conto solo del 17% di tutto il riscaldamento antropico.

E’ stato accertato che l’effetto serra, oltre a costituire il fattore principale del riscaldamento del pianeta, agisce anche sulla circolazione generale dell’atmosfera, influenzando, attraverso incrementi di energia che si aggiungono all’energia solare,  la normale evoluzione dei sistemi atmosferici all’origine delle vicende meteorologiche quotidiane. Un fatto grave, trattandosi di una vera e propria interferenza con il ciclo vitale delle depressioni mobili delle medie latitudini,  l’evoluzione dei cicloni tropicali e l’innesco di vere e proprie anomalie stagionali.

Cosa è stato fatto a livello politico internazionale per far sì che le minacce del riscaldamento globale si riducessero? Le manovre sono iniziate già da alcuni anni e lo scopo principale comune è stato l’impegno a ridurre e stabilizzare le emissioni di gas serra.

Nel 1997, nella conferenza di Kyōto in Giappone, 60 paesi concordarono di ridurre del 5%, entro il 2012 e rispetto alle concentrazioni del 1990,  i livelli di diossido di carbonio, metano, monossido di diazoto. L’impegno comprendeva anche la riduzione di emissioni di idrofluorocarburi, perfluorocarburi ed esacloruro di zolfo. Il trattato, noto come Protocollo di Kyōto, stabilisce una riduzione delle emissioni differente per ogni singolo paese, a seconda del suo grado di sviluppo, quindi una riduzione maggiore per i paesi più ricchi e minore per quelli più poveri, come Cina ed India, per consentire lo sviluppo del tenore di vita. Ad Ottobre 2009 gli stati che hanno aderito e ratificato il protocollo risultano 184.

L’obiettivo comune, dunque, è quello di stabilizzare le concentrazioni di gas serra  nell’atmosfera ad un livello tale da impedire ogni perturbazione di natura antropica delle dinamiche atmosferiche e del clima terrestre. Quando il Protocollo è stato siglato, gli esperti concordavano sul fatto che la riduzione delle emissioni dovesse diventare operativa al più presto, perché i sistemi climatici sono caratterizzati da una relativa inerzia: di conseguenza, una riduzione anche consistente delle concentrazioni di gas serra non è in grado di invertire in tempi brevi la tendenza verso il riscaldamento globale e, più in generale, i cambiamenti climatici. Stati Uniti, Giappone, Cina ed Europa Occidentale sono i paesi che producono le quantità maggiori di CO2. Gli Stati Uniti, che ebbero un ruolo importante nella negoziazione del protocollo, sono il paese che ha creato maggiori problema nella ratifica e nell’attuazione delle regole previste dal protocollo stesso.

Il protocollo di Kyōto prevede il ricorso a meccanismi di mercato, i cosiddetti Meccanismi Flessibili; il programma stabilito è di cap and trade globale, secondo cui vi è l’assegnazione a ciascun partecipante di un tetto di emissioni annuali e di corrispondenti quote di emissioni, espresse in tonnellate di CO2, suscettibili di essere cedute. Quindi, i paesi non in grado di adeguare o costruire impianti industriali più efficienti e prevedere pratiche di sviluppo e produzione meno inquinanti, potranno acquistare crediti di inquinamento da imprese di altri paesi capaci di adeguare i propri impianti, piantare alberi, o abbattere le emissioni di carbonio in qualsiasi modo. Naturalmente i progetti di riqualificazione e di riforestazione devono essere controllati e sostenibili.

Se tutti i paesi che hanno ratificato l’accordo conseguiranno i loro obiettivi di mitigazione, ciò sarà sempre e comunque poco: le emissioni dovranno essere ridotte del 60% per stabilizzare le emissioni di CO2 atmosferica. Inoltre, il protocollo è stato criticato proprio perché crea un vero e proprio mercato del carbonio. Ma cosa si può fare e si sta facendo  concretamente per raggiungere l’obiettivo di riduzione delle emissioni con il conseguente rallentamento del cambiamento climatico?

 


 

Negli ultimi due milioni di anni, a causa di variazioni dell’inclinazione dell’asse terrestre e di oscillazioni periodiche di quest’ultimo (precessioni),  la Terra ha subito cambiamenti climatici caratterizzati dall’alternarsi di cinque periodi glaciali intervallati da periodi interglaciali più caldi. Quando il cambiamento fu improvviso, si verificarono effetti drammatici sugli organismi viventi, che non ebbero il tempo per adattarsi o spostarsi in zone più idonee, e furono incapaci di una reazione prima che il loro limite di tolleranza al cambiamento fosse superato. Si pensi a ciò che avvenne alla fine del Cretaceo, circa 65 milioni di anni fa, in cui si verificò un improvviso raffreddamento che provocò l’estinzione della maggior parte dei dinosauri e del 75% circa delle piante e degli animali viventi a quei tempi. Come sappiamo, nel corso delle glaciazioni la temperatura media della terra si abbassa di alcuni gradi: questo ha come effetto l’espandersi delle calotte polari verso ampie regioni temperate e lo sconvolgimento dei normali regimi climatici di gran parte della superficie terrestre (salvo, probabilmente, la regione equatoriale).

La glaciazione più antica si crede abbia avuto luogo tra 2,7 e 2,3 miliardi di anni fa, all'inizio del Proterozoico. La glaciazione più antica di cui si sia raccolta una buona quantità di documentazione, invece, è datata tra gli 800 e i 600 milioni di anni fa (periodo Cryogeniano). Probabilmente fu la glaciazione più importante dell'ultimo miliardo di anni. Molti suggeriscono che in quel periodo le acque del mare si ghiacciarono fino all'equatore o in prossimità di esso. Una glaciazione minore si ebbe tra i 460 e i 430 milioni di anni fa, durante l'ultima parte del periodo Ordoviciano. Si è registrata una presenza di calotte polari ad intervalli tra i 350 e i 260 milioni di anni fa, durante i periodi del Carbonifero e del Permiano.

L'attuale glaciazione iniziò 40 milioni di anni fa con la crescita della calotta glaciale sull'Antartico, e si intensificò nel Pleistocene, circa 3 milioni di anni fa, con l'espansione della calotta glaciale nell'emisfero settentrionale. L’uomo, o meglio, i suoi progenitori, comparvero circa 5 milioni di anni fa. Da allora, vi sono stati dei periodi di glaciazione della durata di 40.000 e 100.000 anni, durante i quali le calotte si sono estese e ritirate ciclicamente. L'ultimo vero e proprio periodo glaciale è terminato circa 10.000 anni fa, ma la tradizione suole chiamare "piccola glaciazione", ad esempio, anche  il clima freddo che caratterizzò l'Europa del XVII secolo.

Il clima, dunque, è soggetto a variazioni naturali che dipendono soprattutto da eventi astronomici che modificano la quantità globale di radiazione solare assorbita dal nostro pianeta. Un altro fattore importante, che spiega  ampi cambiamenti climatici succedutisi su diversi continenti, è il lento movimento delle masse continentali per effetto della tettonica a placche. Lo spostamento dei continenti in senso latitudinale produce su di essi variazioni climatiche imponenti: nel Paleozoico, ad esempio, Africa, Australia, Sudamerica, erano molto più vicine al Polo Sud rispetto ad oggi ed erano tra loro fuse; ciò spiega le tracce di glaciazioni sulle rocce di questi continenti oggi situati in zone climatiche calde. Astronomia, geologia e palinologia (scienza che studia i pollini fossili rilasciati da piante nelle epoche passate) collaborano nella interpretazione dei cambiamenti climatici succedutisi nella storia. L’abbondanza di pollini di abeti e pini, indica la presenza di biomi caratteristici di climi continentali subartici, mentre i pollini di piante caducifoglie indicano l’esistenza di climi micro termici umidi. Allo stesso modo, la paleontologia dà importanti informazioni climatologiche allorchè mette in evidenza la composizione della fauna di una data epoca: la presenza di animali palusti denuncia climi umidi, quella di animali del deserto climi aridi e così via. Benchè i climi cambino nel tempo, c’è da dire che globalmente le condizioni medie del Pianeta sono state sempre compatibili con la vita. I viventi non sopportano a lungo temperature superiori a 30-40°C, né inferiori a 0°C. Se la  vita non si è mai interrotta da almeno tre miliardi di anni, significa che sulla maggior parte del Pianeta le oscillazioni climatiche non hanno mai oltrepassato i limiti di compatibilità con la vita. Si presume che la temperatura media del Pianeta, ieri come oggi, sia sempre stata attorno ai 10°C, nonostante condizioni proibitive come glaciazioni o eccessi climatici. Cosa possiamo dedurre? Che vi deve essere un equilibrio stabile fra la quantità di calore proveniente dal sole e quella rinviata dalla Terra nello spazio. Possono esserci oscillazioni naturali in questo equilibrio che possono portare a periodi più freddi o più caldi della media, ma la variazione resta ridotta e riassorbita con il trascorrere del tempo.

Però dobbiamo fare necessariamente delle osservazioni: il cambiamento climatico che oggi stiamo vivendo e che si tenta di comprendere è caratterizzato innanzitutto dalla sua velocità, che non sta richiedendo scale di migliaia o centinaia di anni,  ma, come diversi studi stanno evidenziando, scale di decine di anni. Inoltre, l’uomo ha oggi “costruito” un mondo fatto di infrastrutture antropizzate che non è in grado di spostare o sostituire con facilità (così come, invece, si spostano le altre specie per adattarsi ai cambiamenti); inoltre, il livello attuale di uso delle risorse fatto della specie umana, pari a circa il 30% di tutto quello che la biosfera produce, è tale che ogni variazione che rischia di ridurre la disponibilità di tali risorse, rischia anche di mettere in crisi la stabilità della nostra specie.

Quindi, l‘atmosfera nella sua composizione e temperatura va modificandosi a causa della continua immissione in essa di gas come l’anidride carbonica, prodotti da industrie, sistemi di riscaldamento e veicoli a motore. Va incrementandosi l’effetto serra e l’atmosfera conserva parte del calore che invece dovrebbe restituire allo spazio in condizioni di normalità. È probabile che perdurando le cause di tale inquinamento atmosferico, il clima subirà cambiamenti importanti, con conseguenze non facilmente calcolabili.

Per un lunghissimo arco di tempo, tra i 225 milioni ed i 70 milioni di anni fa, la Terra fu dominata dai rettili, alcuni dei quali crebbero fino a raggiungere forme e dimensioni colossali, come i dinosauri, che vissero nel Mesozoico e si estinsero, secondo gli studi dei biologi, per diverse cause, tra cui anche le forti variazioni climatiche che li resero incapaci di adattarsi alle mutate condizioni ambientali, alla fine del Cretaceo, circa 65 milioni di anni fa (la variazione di temperatura che si registrò vide un abbassamento di 4-5 °C). Il grafico ci illustra i cambiamenti intercorsi nelle temperature medie del nostro pianeta nel corso di milioni di anni, durante il Terziario ed il Quaternario. 

Dopo l’estinzione dei dinosauri, la temperatura ricominciò a crescere e tra le specie viventi furono soprattutto i mammiferi che cominciarono ad evolversi e prosperare; molti erano piccoli ed a vita notturna, tra cui alcune specie di scimmie, che rappresentarono il primo stadio verso lo sviluppo della specie umana durato milioni di anni. Circa 5 milioni di anni fa si svilupparono gli ominidi, un nuovo tipo di scimmie antropomorfe. È in questo momento, come mostra il grafico, che si distaccano da un unico ramo evolutivo i due rami dello scimpanzé e degli ominidi. Gli ultimi due milioni di anni della Storia della Terra (Era Quaternaria) sono suddivisi in un ampio periodo pleistocenico ed in un breve olocene, che occupa gli ultimi 10.000 anni. Nel corso del Pleistocene il clima subisce ampie oscillazioni che vedono l’alternanza tra periodi di freddo intenso ed altri con clima più mite. Ma ciò che si denota è comunque un abbassamento nella media delle temperature, rispetto ai  milioni di anni precedenti. In questo lunghissimo arco di tempo, passando dagli Australopitechi (comparsi 4 milioni e mezzo di anni fa) e dall’Homo Abilis, (2 milioni di anni fa) che perfezionò l’uso delle mani ed acquisì sicurezza nello stare in posizione eretta, si arrivò all’Homo Erectus, che comparve 1 milione e mezzo di anni fa. L’Homo Erectus visse in un periodo travagliato dal punto di vista climatico: a intervalli regolari, infatti, periodi di glaciazione, che si protraevano per più di un millennio, si alternavano a fasi con clima più temperati (nel grafico gli sbalzi termici sono ben visibili). Infatti, negli ultimi 800.000 anni si sono alternate almeno 5 glaciazioni e 4 periodi interglaciali più caldi. Secondo una teoria dei paleoantropologi, i nostri avi assunsero nel camminare la posizione eretta proprio grazie ad un clima freddo, che trasformò il loro habitat tropicale nell’Africa orientale in Savana. In questo paesaggio, dominato dalle erbe, un cacciatore o raccoglitore che si muoveva in posizione eretta, camminando su due gambe, aveva dei vantaggi rispetto a quelli che si muovevano a quattro zampe. 

In queste circostanze l’uomo continuò ad evolversi, imparando ad utilizzare il fuoco per riscaldarsi ed a ricercare un’organizzazione della caccia più efficace per competere con le specie più forti ed agili. Il Pitecantropo, come fu detto questo nostro progenitore, sopravvisse fino a 200.000 anni fa. L’età in cui comparve è definita età paleolitica (dai resti di pietra ritrovati nei primi insediamenti umani), durata fino a 10.000 anni fa.

Circa 150.000 anni fa comparve l’Homo sapiens Neanderthalensis, il primo abitatore dell’Europa, i cui primi resti sono stati ritrovati in Germania: era pienamente evoluto, costruiva capanne, utilizzava il fuoco e riusciva a ricavarsi pellicce dagli animali uccisi. Seppure differente fisicamente dall’uomo attuale, lo studio del suo cervello ha dimostrato che questo era evoluto quanto il nostro, anche per quanto concerneva l’area del linguaggio.

Circa 40.000 anni fa, poi, comparve l’Homo Sapiens Sapiens, detto di Cro-Magnon, in Francia, luogo dove ne furono ritrovati i resti. È lui il nostro vero padre fondatore, del tutto simile a noi nell’aspetto fisico ed intellettuale. Probabilmente l’uomo di Neanderthal e l’uomo di Cro-Magnon convissero nello stesso tempo storico, in quanto sono stati ritrovati in Palestina resti dell’uomo Sapiens Sapiens risalenti già a 100000 anni fa, ma quando il clima si riscaldò, l’Homo Sapiens Sapiens giunse nel Vicino Oriente ed in Europa e ciò avrebbe contribuito alla sparizione dell’Homo di Neanderthal. Ma si suppone anche che quest’ultimo, a parte essere meno aggressivo ed agile, fosse eccessivamente abituato e specializzato a vivere nel clima freddo e non abbia potuto adattarsi al riscaldamento climatico. È con questa evoluzione che si posero le basi per lo sviluppo antropologico e sociale dell’uomo così come oggi lo intendiamo.

Nella storia dell’uomo, un passaggio su cui ci soffermeremo fu quello che si verificò tra il paleolitico ed il neolitico, in coincidenza con il termine dell’ultima glaciazione. Circa 12.000 anni fa, infatti, ebbe termine l’ultima glaciazione, detta di Wurm, dal nome dell’affluente del Danubio dove le tracce di tale fenomeno vennero studiate per la prima volta, l’uomo si trovò di fronte una geografia diversa da quella conosciuta in precedenza. La glaciazione aveva avuta una durata di 60000 anni, con punte di freddo che si rivelarono veramente rudi, la diminuzione della temperatura media planetaria rispetto ai valori attuali si aggirò sui 5-6 °C, con sensibili differenze tra le varie fasce climatiche, dai 3°C della fascia  intertropicale ai 13-15 °C delle zone vicine ai ghiacciai. Al suo termine, le regioni settentrionali, con il ritirarsi dei ghiacciai, si erano coperte di foreste, e molte zone della terra si trasformarono in deserti. La fauna andava modificandosi, erano scomparse soprattutto le razza di taglia maggiore (come il rinoceronte lanoso ed il mammut) e l’uomo si dedicò alla caccia di animali di taglia inferiore, alla pesca ed intensificò la raccolta di frutto, radici e  bacche da cui derivava la sua sussistenza.

Ma per la specie umana fu senz’altro un periodo di travaglio, dato dal dover inventare nuove forme di cultura e sopravvivenza. Le comunità umane cominciarono ad acquisire una certa sedentarietà, ma soprattutto cominciò a prospettarsi una rivoluzione fondamentale, ossia l’introduzione e lo sviluppo dell’agricoltura. L’esigenza di procurarsi cibo diversamente, data dagli stress climatici, dalla diminuzione delle prede e dalla disponibilità stagionale delle risorse, spinse sicuramente l’uomo verso l’acquisizione di nuovi sistemi di sostentamento. Ciò segnò una svolta nella storia dell’umanità, in quanto l’agricoltura divenne e rimase la forma di economia fondamentale per tutte le società umane fino a due secoli fa, quando le si affiancarono i nuovi processi industriali. Sicuramente, quindi, il riscaldamento del clima al termine della quarta glaciazione, insieme alla tecnica di bruciare zone della vegetazione per catturare gli animali, furono due fattori essenziali nello sviluppo delle pratiche agricole.

Come possiamo vedere da questo breve excursus, i cambiamenti climatici hanno accompagnato ed indirizzato tutto lo sviluppo della vita  sia umana che delle altre specie sul nostro pianeta: dov’è il cambiamento rispetto al presente?

Sicuramente il principale sta nel fatto che i cambiamenti climatici del passato si ebbero in base a cicli naturali, in cui il forzante umano non ebbe assolutamente lo stesso rilievo che sta avendo oggi nel cambiamento climatico in atto.


Anche negli ultimi 5000 anni della nostra storia il clima ha subito importanti cambiamenti. Proviamo a leggere alcuni eventi rilevanti, facenti parte del nostro patrimonio storico, alla luce del fattore climatico, partendo dal presupposto che si tratta di storie ed eventi affascinanti, con prove scientifiche alla spalle, che possiamo ricostruire in molti dei loro aspetti, ma che non possono godere del requisito della certezza assoluta. La nostra, per certi aspetti, è una sorta di teoria, di ricostruzione sulla base di alcune ipotesi di partenza.

La  nostra era calda, l’Olocene, giunta dopo l’ultima glaciazione, è risalente a circa 12.000 anni fa.

In Scandinavia, dove fino a poche migliaia di anni prima il ghiaccio aveva ricoperto le terre, cominciarono a crescere le foreste e l’uomo rinunciò gradualmente a svolgere la vita di cacciatore nomade. Scenario di questo evento fu anche il Medio Oriente, dove le condizioni ambientali divennero paradisiache: clima mite, terre fertili, precipitazioni sufficienti. Probabilmente potrebbe essere questa l’epoca che la Bibbia ricorda come quella del giardino dell’Eden. Le stalagmiti nelle grotte sono affidabili cronisti delle vicende meteorologiche. Dalla loro struttura si possono dedurre, con buona precisione, la quantità delle precipitazioni in una regione. Così sappiamo, per esempio, che in quel periodo, la penisola arabica fu bagnata da abbondanti piogge. L’Olocene non fu, però, sempre un paradiso. Le variazioni tra periodi caldi e freddi non furono eccessive, così come si vede nel grafico non furono paragonabili a quelle delle migliaia di anni precedenti, ma già piccole variazioni erano sufficienti a causare modificazioni ambientali e ad influenzare per molti aspetti lo sviluppo di dinastie e di regni.

Molti cambiamenti si verificarono, infatti, a carattere regionale. Circa 5.500 anni fa, il Sahara si trasformò in un deserto, così come anche la Mesopotamia, insieme ad ampie zone della penisola arabica.

D’altra parte, i popoli mediterranei vivevano in un clima privilegiato. Si parla, infatti, di optimum climatico post-glaciale. I naturalisti hanno fornito delle prove quanto mai convincenti, come ad esempio i resti di animali (molluschi) e vegetali di quel periodo, appartenenti a specie che denotano temperature medie dell’aria e del mare superiori anche a 3-4°C rispetto alle attuali. In tutta l’Eurasia le fasce di vegetazione come latifoglie e conifere si erano spostate verso il polo, la quercia ed il nocciolo erano penetrate in Scandinavia e nelle pianure canadesi il limite polare del bosco si era spostato di 200 km rispetto all’attuale. Le temperature invernali in tutta l’Europa temperata erano piuttosto simili a quelle attuali, anche se le acque dei mari erano ancora fredde a causa del lento rimescolamento oceanico. Crebbe anche il livello del mare di circa 3-4 metri, ragion per cui alcune zone costiere più esterne e basse erano invase dal mare. La superficie minima dei ghiacciai, comunque, raggiunse il suo culmine tra il 2000 ed il 1500 a.C, cioè dopo il punto culminante del periodo caldo.

Ma dopo il 2000 a.C si verificò un nuovo mutamento, la temperatura diminuì nuovamente, i ghiacci nell’Europa centro-settentrionale e nei grandi sistemi montuosi avanzarono e vi fu un aumento della piovosità nel Mediterraneo e nel vicino Oriente. Ancora una volta le ricerche dei botanici e gli scavi archeologici ci hanno dato prove di questo, come lo studiato regresso della vegetazione in Norvegia ed in Scozia e l’abbandono dagli stanziamenti umani delle coste di Gran Bretagna e Scandinavia più esposte ai venti freddi dell’oceano. Nuovamente, però fra il 1400 ed il 1200 la temperatura ricominciò a salire. Nel primo millennio a.C. si instaurano le grandi civiltà: dapprima quella greca, successivamente quella romana.

Si fa risalire al 753 a.C., infatti, la nascita di un piccolo villaggio di pastori sulle rive del Tevere, che diverrà la grande Roma: siamo nel periodo del primo millennio a.C., quando la civiltà greca si era già affermata più ad oriente. Dal punto di vista climatico lo sviluppo di Roma fu caratterizzato dalla tendenza graduale ad un aumento della temperatura, culminata nel III secolo d.C.

Forse non è un caso che i romani poterono espandere il loro impero verso nord, anche grazie ad un clima meno rigido e più favorevole. Secondo la tradizione e la storia, amavano il vino e conquistarono preferibilmente quelle terre che consentivano la viticoltura, riuscendo ad impiantare vigneti anche in Inghilterra.

Un effetto del riscaldamento del clima fu una nuova regressione dei ghiacciai, nel pieno dello sviluppo della civiltà romana,  tanto che nel 218 a.C., durante la seconda guerra punica, l'esercito cartaginese di Annibale potè, anche se con grossi problemi, attraversare le Alpi giungendo in Italia dalla Spagna per poter sconfiggere l’esercito romano (Cartagine, fra le tante colonie fondate dai fenici sulle coste settentrionali africane, aveva conseguito il più alto livello di civiltà ed organizzazione politico-sociale, ed era divenuta una temibile rivale di Roma per i traffici nel Mediterraneo). Come si nota nel grafico, la temperatura media in questi secoli era superiore anche a quella odierna. Annibale aggredì Sagunto, in Spagna, città alleata di Roma, per poter provocare un conflitto. Il console Scipione fu inviato in Spagna per fermare Annibale, ma questo lo evitò e riuscì a penetrare ugualmente in Italia, con il suo numerosissimo esercito. Il fronte dei ghiacciai alpini era notevolmente più arretrato rispetto alla situazione attuale, ciò probabilmente consentì ai cartaginesi di giungere in Italia non attraverso il mare, ma attraverso i valichi alpini, nonostante l’impresa fosse ardua. Nonostante questo, e nonostante diverse sconfitte (sui fiumi Trebbio e Ticino, presso il lago Trasimeno, infine presso Canne) Roma ebbe la meglio ed espugnò Siracusa, Capua e Cartagena in Spagna, fino alla definitiva sconfitta di Annibale, a Zama nel 202 a.C. Questo è solo un esempio di come il clima abbia potuto influenzare alcune rilevanti vicende storiche: così come il clima riscaldato aveva aiutato lo sviluppo della civiltà romana, probabilmente, per una serie di eventi, lo stesso fattore potè essere d’aiuto anche per i suoi nemici, in questo caso Annibale. Nei libri di storia leggiamo che Annibale valicò le Alpi non solo con fanti e cavalieri, ma addirittura con degli Elefanti, animale tipicamente abituato a climi caldi.

Sempre rispetto alla civiltà ed alla storia romana, si sono fatte diverse  ipotesi anche sul suo crollo: da quelle che vanno da un’implosione interna provocata dall’eccessiva crescita dell’impero, che non permetteva più di controllare le frontiere (cosa che avrebbe favorito l’avanzata dei popoli provenienti dall’Europa centrale e orientale), fino alla crisi economica, dovuta ad un tracollo del sistema fiscale e finanziario, che avrebbe indebolito lo stato romano fino al tracollo militare di fronte alla travolgente avanzata delle "orde barbariche".

Proviamo a riflettere su queste ipotesi: sappiamo che le popolazioni del nord erano già presenti in modo massiccio all’epoca di Augusto e dei primi imperatori, tra il 23 a.C ed il 50 d.C. Infatti, già nei primi due secoli dell’impero la cronaca storica ci parla di incursioni romane al di là della linea di frontiera, per mantenere inalterato il controllo dei territori conquistati. Inoltre, la strategia politico-militare dei romani, che tendevano a "comprare" il consenso dei capitribù, spinti a lottare tra di loro, garantiva una supremazia che non avrebbe mai messo seriamente in pericolo Roma. Aggiungiamo che la potenza militare di Roma insieme alla preparazione delle sue truppe era tale che difficilmente i popoli nordici l’avrebbero potuta scalfire. Se ci poniamo nel senso di questa logica, evidentemente, occorre riflettere sul fatto che le invasioni barbariche possano essere non la causa, ma una possibile conseguenza del crollo dell’impero romano. Ma allora, cosa potrebbe essere accaduto?

Nei primi secoli dell’era cristiana il clima, in Europa e nel bacino del Mediterraneo, era divenuto meno umido e più secco, anche se tale mutamento, forse, fu lieve e non interessò tutto il continente. A seguito di queste variazioni climatiche, certe zone, produttrici di derrate alimentari importanti per sfamare la popolazione, presumibilmente, furono interessate da forti carestie che incisero fortemente sull’economia agricola dell’epoca. In tal senso, si potrebbe valutare anche il fatto che, a seguito di improvvise crisi economiche, si possano essere verificati degli aumenti dei prezzi delle derrate alimentari, delle materie prime, con effetti notevoli anche sul costo della gestione finanziaria dello stato romano.

L’esistenza di una crisi inflazionistica, anche se diluita nel tempo, sembra essere reale, perché la disponibilità di risorse di metalli preziosi cominciò a ridursi col passare del tempo, al punto che tra il I e il IV secolo d.C le autorità romane modificarono la composizione delle leghe metalliche con cui coniavano le monete, riducendo sensibilmente la consistenza di argento. In questo contesto socio-economico, considerata la storia politica degli ultimi due secoli dell’impero, si possono fare alcune considerazioni sul progressivo indebolimento dello Stato romano, che alla fine si stremò a tal punto da esplodere ed essere soggetto al crollo politico-militare, anche di fronte alle invasioni barbariche.

La pressione dei Barbari alle frontiere, rappresenta un segnale notevole dell’importante ipotesi secondo cui alcuni mutamenti climatici nei primi secoli dell’impero ebbero degli effetti devastanti sulle popolazioni locali, che furono spinte ad emigrare in massa verso l’Europa meridionale, nella speranza di trovare territori che permettessero una vita migliore, anche in considerazione del fatto che nelle popolazioni vi era stata una crescita massiccia dovuta al precedente miglioramento climatico. I mutamenti climatici successivi, invece, con un maggiore irrigidimento del clima nell’Europa settentrionale ed orientale, avrebbero raggiunto il loro culmine tra il V e il VI secolo d.C., proprio nell’epoca del crollo dell’impero romano. Nella stessa epoca, popolazioni provenienti dalla Sassonia (Germania centrale) si spinsero verso l’Inghilterra, a riprova che vi fu una vera e propria crisi che non coinvolse più soltanto territori romani, ma anche zone non più sotto il controllo romano, e a dimostrazione che tale crisi non fu legata alla volontà politica di annientare l’impero romano, ma a cause di forza maggiore, cioè a spinte esterne indipendenti dai fattori geopolitici.

La tenuta dell’impero romano d’oriente dipese da fattori di forza intrinseci a tale dominazione che permisero alla stessa di resistere a sconvolgimenti epocali e, almeno parzialmente, all’avanzata dell’Islam fino al medioevo.

L’ipotesi più diffusa sul crollo dell’impero romano, che leggiamo più spesso sui manuali, è quella di una serie di concause che lo determinarono. Vi è uno studio dell´università del Wisconsin, condotto da geologi statunitensi e israeliani, che sembrerebbe ricondurre la fine del grande impero a cambiamenti climatici sfavorevoli. I ricercatori hanno analizzato la composizione chimica di una stalagmite proveniente da una caverna vicino Gerusalemme e sono riusciti a ricostruire le condizioni climatiche della zona tra il 200 a.C. ed il 1100 d.C. Dalle analisi risulterebbe che la parte orientale del Mare Nostrum avrebbe attraversato un periodo di forte siccità tra il 100 e il 700 d.C. John Valley, geologo dell'università del Wisconsin ha dichiarato: "Se questo sia il fattore che ha indebolito l'impero non è chiaro, ma si tratta di una correlazione molto interessante".

La spiegazione ha lasciato molti perplessi, ma la ricerca va avanti e potrebbe offrire nuove prove e nuovi spunti di ulteriore ricerca.

Anche dopo il periodo preso in considerazione, il clima continuò ad oscillare, tra periodi caldo aridi e periodi freddo umidi, come possiamo vedere nella tabella qui sotto.

La storia del clima degli scorsi milioni di anni, degli scorsi millenni e delle scorse centinaia di anni ci serve per mettere in evidenza come i cambiamenti climatici abbiamo attraversato tutta la storia del nostro pianeta, ma anche per sollevare ancora una volta una riflessione: le condizioni climatiche che oggi viviamo sono già state presenti in altre epoche storiche, ma, mentre nel passato sia lontanissimo che più recente si sono instaurate e sono variate in un range di migliaia o centinaia di anni,  quelle odierne stanno variando nel corso di poche decine d’anni. Ciò non solo mette sotto accusa l’uomo in quanto responsabile in gran parte del riscaldamento globale con il suo stile di vita e di produzione, ma, soprattutto, mette a dura prova il mondo che l’uomo stesso ha costruito, con le infrastrutture necessarie alla vita odierna messe a dura prova dai cambiamenti in atto. Tutto ciò, oltre a provocare alcuni cambiamenti sostanziali che si stanno producendo nell’intera biosfera, come ad esempio sui cicli biologici degli organismi, sugli areali di distribuzione delle specie e così via come vedremo. Inoltre, oggi lo sfruttamento delle risorse, pari a circa il 30% di tutto quello che la biosfera produce, è tale che ogni variazione del clima che rischia di ridurre la disponibilità delle risorse stesse, così come è già avvenuto nel passato, rischia anche di mettere in crisi la stabilità della specie umana.

Dobbiamo prendere atto, quindi, del fatto che ci sia oramai un accordo scientifico generale sul fatto che si stia verificando da alcuni decenni un cambiamento climatico globale indotto dalle attività antropiche (secondo alcune opinioni, in effetti, sarebbe appropriato parlare di alterazione climatica globale). Questo costituisce sicuramente, per eccellenza,  il problema ambientale dei nostri tempi. La possibilità che l’uomo possa alterare il clima globale non è un’idea nuova, ma già dal 1895 il chimico e fisico svedese Svante August Arrhenius, premio nobel per la chimica nel 1903, previde che il CO2 rilasciato dalla combustione del carbone fossile, avrebbe potuto causare un riscaldamento planetario. I suoi contemporanei rifiutarono tali teorie, ma oggi le sue ricerche risultano alquanto preveggenti.

Infatti, secondo gli studi attuali riportati dall’IPCC, condotti su vaste coperture geografiche, il riscaldamento del sistema climatico è oramai inequivocabile, come evidenziano i dati provenienti dalle osservazioni sull’aumento delle temperature medie globali dell’aria e delle temperature degli oceani, sullo scioglimento diffuso di neve e ghiaccio, sull’innalzamento del livello medio globale del mare.  Studi definiti di “attribution”, hanno stabilito che vi sono contributi antropogenici alle variazioni individuate nelle temperature del suolo terrestre e dell’atmosfera, nelle variazioni delle temperature degli oceani fino a 3000 m di profondità e nell’innalzamento del livello del mare. Infatti, la struttura osservata del riscaldamento della troposfera e del raffreddamento della stratosfera è molto probabilmente dovuta (secondo la terminologia utilizzata dal IV rapporto IPCC, che si sostanzia in una sicurezza maggiore rispetto al passato) all’influenza combinata tra l’aumento dei gas serra derivanti da attività umane e l’assottigliamento dello strato di ozono stratosferico.


Nel report del 2007, rispetto al TAR (il terzo rapporto dell’IPCC, del 2001), è cresciuto il numero degli studi presi in considerazione: ciò ha portato ad affermare con maggiore sicurezza che i recenti cambiamenti regionali nella temperatura, con il conseguente scioglimento dei ghiacciai ed i mutamenti nelle precipitazioni,  hanno avuto impatti riconoscibili sui sistemi sia fisici che biologici.

Le osservate strutture del riscaldamento e le loro modificazioni nel tempo, sono state simulate attraverso modelli che includono il forzante antropogenico. La capacità dei modelli climatici di simulare l’evoluzione osservata della temperatura su ognuno dei sei continenti fornisce, quindi, prove più forti dell’influenza umana sul clima rispetto a quelle fornite nel TAR. Gli studiosi hanno utilizzato, infatti, modelli matematici piuttosto sofisticati per determinare gli aspetti del cambiamento (i modelli sono rappresentazioni matematiche del sistema climatico basate su leggi fisiche quali la conservazione della massa, della quantità di moto, dell’energia): a partire da questi modelli sono stati costruiti e sviluppati diversi scenari di cambiamento climatico, che rappresentano una descrizione coerente, consistente e plausibile di una possibile condizione futura del mondo. Gli scenari si fondano su ipotesi di futuri cambiamenti nelle emissioni e nelle conseguenti concentrazioni di anidride carbonica ed altri gas serra. Gli scenari SRES (Special Report on Emission Scenarios) dell’IPCC, includono una serie di ipotesi relative ai futuri cambiamenti in termini di popolazione, sviluppo economico e tecnologico, consumo di energia, quantità pro-capite di cibo e risorse, crescita del PIL, uso del terreno.  Le sigle degli scenari sono A1B, A1FI, A1T, A2, B1 e B2. Grosso modo le sigle A e B si riferiscono ad alto oppure medio-basso sviluppo economico, mentre 1 e 2 si riferiscono a popolazione stabile oppure in crescita. I suffissi FI e T si riferiscono, invece, all’uso prevalente di combustibili fossili oppure all’uso di altre fonti di energia. La sigla B si riferisce invece ad un bilancio fra tutte le fonti (A1B) (dove per bilancio si intende una non eccessiva dipendenza da nessun tipo particolare di fonte energetica, presumendo che si possano applicare tassi di miglioramento simili a tutte le risorse energetiche ed alle tecnologie finali).

Le concentrazioni di CO2 previste per il 2100 e corrispondenti al forzante radiativo calcolato e dovuto ai gas serra ed agli aerosol antropogenici, per gli scenari illustrativi di riferimento SRES B1, A1T, B2, A1B, A2 e A1FI sono circa 600, 700, 800, 850, 1250 e 1550 ppm rispettivamente. Quindi, il caso dell'alto sviluppo economico, con popolazione in crescita e con il prevalente utilizzo di combustibili fossili costituisce naturalmente lo scenario peggiore, con un aumento di temperatura di 4°C (con un intervallo tra 2,4 e 6°C).

Cercare di scivolare dallo scenario A1FI, il peggiore, al B1, il più auspicabile, dovrebbe essere l’obiettivo finale di ogni politica atta a preservare dagli effetti negativi dei cambiamenti climatici osservati e dovrebbe costituire il metro con cui i cittadini possano valutare i programmi dei movimenti politici di tutto il mondo.

 

Aumento della temperatura globale

Nel IV Report IPCC leggiamo che undici dei dodici anni compresi tra il 1995 ed il 2006 sono stati gli anni più caldi dal 1850. L’aumento medio della temperatura tra il 1906 ed il 2005 è stato di 0,74 °C, contro l’aumento di 0,6 °C negli anni tra il 1901 ed il 2000, riportato dal TAR: la crescita della temperatura è un fenomeno che si è verificato ovunque sul pianeta, ma è stato maggiore alle latitudini nord. Le terre in generale si sono riscaldate maggiormente rispetto agli oceani, che comunque hanno subito un incremento nella temperatura, ed il livello del mare è cresciuto con un andamento medio di circa 3,1 mm per anno dal 1993 al 2003. 

L’espansione termica degli oceani ha contribuito per circa il 57% della somma dei singoli fattori contribuenti alla crescita del livello del mare. Il decremento e lo scioglimento dei ghiacciai ha contribuito per il 28%, mentre la perdita delle lastre polari ha contribuito per la restante parte. Anche gli osservati decrementi nell’estensione dei nevai e dei ghiacciai risultano coerenti con i dati sul riscaldamento. Vi sono dati satellitari che confermano il ritiro dei ghiacciai sul mare Artico.

Le temperature del permafrost, o permagelo (fenomeno che consiste nel perenne congelamento del terreno e che indica, perciò, un territorio ove il suolo è perennemente ghiacciato, presente primariamente nelle regioni artiche, ma anche in alta montagna, ad esempio nelle Alpi a partire da quote di circa 2.600 m sul livello del mare, in dipendenza dall'esposizione solare) sono generalmente cresciute dal 1980 di circa 3°C.

Anche la quantità delle precipitazioni in molte regioni si è modificata dal 1900 al 2005: nel Nord e nel Sud America, nel Nord Europa e nel Nord e Centro Asia, si è verificato un incremento nelle precipitazioni, mentre nel Sahara, nel Mediterraneo, nel sud Africa ed in parte del sud Asia si è verificata la tendenza opposta, ovvero un declino delle precipitazioni ed un aumento della siccità. Globalmente, infatti, dal 1970, sono aumentate le aree affette da siccità.

Vi sono state, inoltre, negli ultimi 50 anni, modificazioni in frequenza ed in intensità in alcuni eventi climatici estremi. Giorni freddi, notti fredde e gelate con temperature estreme sono divenute meno frequenti su molte zone, giorni caldi e notti calde con temperature estreme sono divenute, invece, più frequenti. Sono anche divenute più frequenti le ondate di calore (heat-waves) condizioni meteorologiche estreme che si verificano durante la stagione estiva, caratterizzate da temperature elevate, al di sopra dei valori usuali, che possono durare giorni o settimane, ma, per quanto riguarda quest’ultimo fenomeno, l’IPCC non attribuisce con sicurezza le cause al forzante antropogenico. È, inoltre, cresciuta la frequenza di eventi riguardanti pesanti precipitazioni, ed è stata osservata l’evidenza di un incremento nell’attività ciclonica tropicale nell’Atlantico del Nord, ma anche in altre zone del mondo, fin dal 1970.

Le proiezioni dell’IPCC per i prossimi 2 decenni indicano un riscaldamento di circa 0.2 °C per decennio, per un range di scenari di emissione SRES. Anche se le concentrazioni di tutti i gas serra e di tutti gli aerosol fossero mantenute costanti ai livelli dell’anno 2000, ci si aspetterebbe, comunque, un ulteriore riscaldamento di circa 0.1° C per decennio. Continuare ad emettere gas serra ad un tasso uguale o superiore a quello attuale, causerebbe un ulteriore riscaldamento e provocherebbe molti cambiamenti nel sistema climatico globale durante il XXI secolo, che  molto probabilmente potrebbero essere maggiori di quelli osservati durante il XX secolo. La miglior stima per lo scenario basso (B1) è di 1.8 °C (l’intervallo di probabilità va da 1.1° C a 2.9 °C), e la miglior stima per lo scenario alto (A1FI) è di 4.0 °C (l’intervallo di probabilità va da 2.4 °C a 6.4 °C). Il riscaldamento tende a ridurre l’assorbimento di anidride carbonica atmosferica della terra e degli oceani, aumentando la frazione di emissioni antropogeniche che rimangono in atmosfera. Nel caso dello scenario A2, per esempio, il feedback clima-ciclo del carbonio fa aumentare il corrispondente riscaldamento globale medio al 2100 di più di 1 °C.

 

Scioglimento dei ghiacciai ed innalzamento del livello dei mari

Negli ultimi 100 anni, quindi, la temperatura è aumentata di circa 0,6-0,7 °C e gli effetti sugli ecosistemi del riscaldamento sono risultati evidenti. In alcune zone dell’Alaska, Canada e Russia orientale le temperature sono aumentate fino a ben 4°C negli ultimi 50 anni. Si sta sciogliendo il permafrost e le infrastrutture si stanno danneggiando: alcuni villaggi costieri sono minacciati dalla frantumazione dei ghiacciai e dalle tempeste che erodono la costa Artica.

Ghiacciai montuosi e coperture nevose sono diminuiti in entrambi gli emisferi. Dal 1900, nell’emisfero Nord si è verificata una diminuzione del 7% delle ghiacciate stagionali, fino ad arrivare ad una diminuzione del 15% nelle stagioni primaverili.

A causa dello scioglimento del ghiaccio marino artico, che si è assottigliato del 40% rispetto a circa 100 anni e copre oggi una superficie di 1/3 minore di quella di 100 anni fa, gli orsi polari della Baia di Hudson oggi hanno una massa inferiore fino a 100 Kg rispetto a quella che avevano negli anni ‘60 dello scorso secolo, perché la loro stagione di caccia si è accorciata: il ghiaccio si forma nell’autunno più inoltrato e si scioglie prima in primavera, ed in questo modo la caccia alle foche, loro principale fonte di alimentazione, ne risulta ostacolata.

Sta, inoltre, scomparendo anche lo stile di vita indigeno basato sulla caccia ai mammiferi lungo il margine del pack, ovvero lo strato di ghiaccio marino derivato dallo sgretolamento della banchisa.

La Penisola Antartica (che negli ultimi 50 anni si è riscaldata di 2,5 °C), le piattaforme di ghiaccio Larsen A, B, e C nell’Antartide e la calotta glaciale groenlandese stanno modificandosi. La calotta glaciale groenlandese si ritira ad una velocità che arriva fino ad 1 metro ogni anno. Una porzione della piattaforma Larsen B, equivalente a circa 3250 km2, nel 2002, in un intervallo di 30 giorni, si è disintegrata in migliaia di iceberg, come hanno mostrato le immagini satellitari. La massa totale di ghiaccio rilasciato fu di circa 720 miliardi di tonnellate. Già nel 1995 era già improvvisamente crollata la piattaforma Larsen A. L’ipotesi degli esperti sulla causa scatenante di queste frantumazioni è la penetrazione delle acque di fusione presenti sulla superficie della piattaforma in incrinature e crepacci della piattaforma stessa, che ha allargato i gap interni presenti con ripetuti congelamenti e scioglimenti, provocando infine il crollo.

Secondo le proiezioni dell’IPCC,  il ghiaccio marino tenderà a ridursi sia nelle zone artiche che antartiche per tutti gli scenari SRES. In alcune proiezioni, il ghiaccio marino artico durante la tarda estate sparirà quasi completamente verso la fine del XXI secolo.

Il livello del mare negli ultimi 100 anni è cresciuto di circa 15-20 cm. Qual è la conseguenza degli eventi di cui abbiamo appena parlato su questo incremento? Quella diretta è modesta, in quanto il ghiaccio delle piattaforme che si scioglie in acqua, essendo galleggiante, lascia il livello del mare invariato (per il principio di Archimede, il peso rimane invariato ed il volume di acqua formatasi per scioglimento è uguale al volume di ghiaccio sommerso). Ma ci sono anche delle conseguenze indirette: infatti, le piattaforme rappresentano una sorta di frenante per i ghiacciai; venendo meno le piattaforme, i ghiacciai scivolano più facilmente verso il mare causando un preoccupante innalzamento dei livelli marini. Gli effetti sulla vita selvatica sono facilmente osservabili: stanno declinando cetacei e pinguini (le popolazioni del pinguino imperatore e del pinguino di Adelia si sono ridotte del 50%); questo perché sta pian piano diminuendo il krill, formato dai piccoli crostacei che costituiscono la base per l’intera rete alimentare marina, il quale diminuisce poiché stanno scomparendo le alghe sulla superficie delle piattaforme glaciale, con cui si nutrono i piccoli crostacei.

Quindi, il livello del mare è cresciuto essenzialmente per due motivi: dilatazione ed espansione termica delle acque e fusione dei ghiacciai.

Infatti, i ghiacciai alpini sui stanno ritirando. Dal 1915, il monte Kilimangiaro ha perso l’85% circa della sua calotta di ghiaccio, per cui aveva avuto questo nome (Kilimangiaro significa Montagna brillante) e le ipotesi degli studiosi prevedono lo scioglimento totale per il 2015. il Venezuela dal 1972 ad oggi ha perso 4 dei suoi 6 ghiacciai. Il Glacier National Park nel Montana comprendeva, nel 1910, 150 ghiacciai, oggi ne restano soltanto 30.

Lo scioglimento della calotta groenlandese innalzerebbe di 7 metri il livello del mare e nell’Antartide è bloccata una immensa massa d’acqua. Se dovesse sciogliersi, l’innalzamento delle acque sarebbe di centinaia di metri con conseguenze disastrose su molte infrastrutture ed ecosistemi.

Gli oceani, finora, hanno svolto un’importante azione di tamponamento delle emissioni antropiche di gas serra, assorbendo la CO2 ed immagazzinando calore. Ciò ha rallentato il riscaldamento atmosferico attuale, ma, se non saranno ridotte le emissioni di gas serra,  il calore intrappolato nelle acque stesse avrà bisogno di secoli per dissiparsi. Inoltre, le alte concentrazioni di CO2 acidificano i mari e gli oceani, con effetti sulle forme di vita marina (molluschi e coralli ad esempio, che potrebbero avere grasse difficoltà nella costruzione di conchiglie e scheletri di carbonato di calcio).

 

Cambiamenti nelle precipitazioni

Come emerge dalle analisi dell’IPCC, le precipitazioni, intese come precipitazioni totali annue, sono in aumento, soprattutto nell'emisfero nord e particolarmente nelle regioni delle medie ed alte latitudini. Nell'emisfero sud, invece, le variazioni osservate sono state meno significative.

In generale, le precipitazioni hanno un’alta variabilità spaziale e temporale ed i dati disponibili in alcune regioni sono limitati. La frequenza degli eventi di forte precipitazione, comunque, è aumentata sopra la maggior parte delle terre emerse, in linea con il riscaldamento e con gli aumenti osservati di vapore acqueo in atmosfera.

Per quanto riguarda le precipitazioni, è necessario distinguere tra precipitazioni estreme (piogge alluvionali), temperature estreme (sia calde che fredde) e tempeste (quali cicloni, tornado, ecc). Per quanto riguarda le precipitazioni estreme, le valutazioni IPCC mostrano che nelle regioni del pianeta dove le precipitazioni totali annue sono in aumento, risultano in aumento anche la frequenza delle piogge a carattere alluvionale. In particolare, in queste zone le piogge tendono in generale ad avere una intensità maggiore ed una durata minore. Per quanto riguarda le temperature estreme i dati attuali evidenziano una diminuzione della frequenza delle temperature minime.

Su molte grandi regioni sono stati osservati trend di lungo termine, dal 1900 al 2005, per quanto riguarda la quantità delle precipitazioni. Sono stati osservati significativi incrementi delle precipitazioni nelle parti orientali del Nord e del Sud America, nel Nord Europa e in Asia settentrionale e centrale. Nelle regioni dell'Asia orientale, pur essendo le precipitazioni totali annue in diminuzione, sono in aumento i fenomeni di precipitazioni estreme o a carattere alluvionale. E’ stata osservata una tendenza alla siccità nel Sahel (dove a partire dal 1970 si è sempre di più aggravata), nel Mediterraneo, nell’Africa meridionale e in parti dell’Asia meridionale. La diminuzione di salinità degli oceani alle medie ed alte latitudini, insieme all’aumento della salinità degli oceani alle basse latitudini, suggeriscono un cambiamento delle precipitazioni e dell’evaporazione sopra gli oceani.

Al contrario, sono state osservate siccità più lunghe e più intense in aree sempre più estese a partire dagli anni settanta, particolarmente nelle zone tropicali e sub-tropicali. L’aumento di periodi secchi, collegati alle alte temperature ed alla diminuzione delle precipitazioni, ha contribuito ai cambiamenti nelle siccità. I cambiamenti della temperatura alla superficie del mare, delle strutture dei venti e la diminuzione del manto nevoso e della copertura nevosa sono anch’essi collegati alle siccità. Nel 2005 le Nazioni Unite hanno dichiarato che 60 milioni di persone in 36 paesi necessitavano di aiuti alimentari di emergenza. La siccità è stata la causa più importante di carestia, anche se guerre, economia e politica interna hanno peggiorato la situazione.

Negli ultimi 50 anni sono stati osservati ampi cambiamenti delle temperature estreme. Giorni freddi, notti fredde e gelate sono diventati meno frequenti, mentre i giorni caldi, le notti calde e le ondate di calore sono diventate più frequenti.

Ci sono osservazioni, inoltre, che mostrano un aumento dell’attività dei cicloni tropicali intensi nel Nord Atlantico a partire dal 1970, aumento correlato con un aumento delle temperature superficiali marine tropicali.

Ci sono indizi di aumentata attività dei cicloni tropicali intensi, che comprendono uragani e tifoni, anche in altre regioni, per le quali ci sono maggiori questioni di qualità dei dati. La variabilità multi-decennale e la qualità delle misurazioni relative ai cicloni tropicali, effettuate prima delle osservazioni di routine da satellite circa nel 1970, rendono più complicata l’identificazione dei trend di lungo termine dell’attività dei cicloni tropicali.

A livello globale, non appare evidente che in questi ultimi decenni vi siano stati aumenti nella frequenza dei cicloni tropicali (e delle tempeste ad essi associati: gli uragani, i tifoni, i tornado, ecc), né nella frequenza di quelli extratropicali, anche se i danni derivanti da tali tempeste appaiono in aumento. Pertanto, pur non essendo variata la frequenza, sembrerebbe aumentata l'intensità o la violenza di tali tempeste.


Mitigazione

Come si può notare dal grafico, la cui fonte è proprio il IV Report IPCC, vi è una stretta correlazione tra cambiamenti climatici, sviluppo socio-economico, emissioni di gas serra, impatti e  vulnerabilità nei vari settori. Le interazioni agiscono secondo un doppio binario, ovvero generano una sorta di effetto a catena, per cui risulta fondamentale comprendere e determinare con precisione tali interazioni per riuscire a mettere in campo appropriate strategie preventive per la riduzione degli impatti legati al Climate Change, che si traducono in politiche di mitigazione e politiche di adattamento.

Con “mitigazione” si intendono tutti quegli interventi atti a ridurre le emissioni di gas serra in modo da stabilizzare la concentrazione dei medesimi gas in atmosfera attorno a valori che consentano di contenere l’aumento di temperatura entro limiti “sostenibili” o comunque al di sotto dei trend previsti.

Secondo il rapporto IPCC, vi sono attualmente tecnologie e pratiche di mitigazione differenti applicabili in diversi settore: la produzione di energia, i trasporti, le costruzioni, l’industria, l’agricoltura, la sivicoltura/foreste, i rifiuti, che comprendono:

- disincentivi fiscali sui combustibili a maggiore impatto ambientale ed incentivi alle fonti energetiche rinnovabili, come l’energia eolica o  solare, che libererebbero molti paesi dalla dipendenza del petrolio estero e migliorerebbero la qualità dell’aria;

- la promozione della cogenerazione elettricità-calore e la diffusione del teleriscaldamento;

- il passaggio dal trasporto privato a quello pubblico;

- l’aumento dell’efficienza energetica dei motori per autoveicoli e nell’edilizia, che permetterebbe di percorrere maggiori distanze o produrre maggiore lavoro con un consumo minore o pari all’attuale del carburante;

- l’imposizione di standard all’industria per diminuire l’intensità energetica dei prodotti;

- lo sviluppo di politiche agricole a favore dei biocombustibili;

- l’incremento della forestazione e la piantumazione di alberi in città, per favorire l’assorbimento e lo stoccaggio del carbonio, pratica quest’ultima che contemporaneamente trasformerebbe le città luoghi più piacevoli offrendo un habitat alla fauna selvatica;

- la gestione di rifiuti urbani per minimizzare l’emissione di gas serra da discariche ed inceneritori e recuperare energia.

 

Nella tabella di seguito sono sintetizzate alcune delle tecnologie attualmente disponibili, divise per settori, atte ad ottenere effetti di mitigazione.

 

 

Adattamento

Per “adattamento” si intende l’adeguamento da parte dei sistemi naturali o umani in risposta alle attuali o future sollecitazioni dovute ai cambiamenti climatici ed ai loro effetti, che consente, da una parte, di contenere ed attenuare i potenziali danni, dall’altra, di sfruttare eventuali opportunità. Comprende, quindi, tutti gli interventi preventivi messi in opera per attenuare gli impatti legati ai cambiamenti climatici in corso e comunque inevitabili..

Sono esempi di interventi di adattamento: le protezioni idrauliche in difesa delle coste (come quelle in corso di realizzazione in Olanda o in Italia a Venezia), la gestione delle risorse idriche, la prevenzione degli effetti sanitari delle ondate di calore, la diversificazione dell’offerta turistica, l’implementazione di un sistema di monitoraggio e allerta contro gli eventi meteorologici estremi ed il potenziamento della protezione civile, ecc.

Nelle misure di adattamento, così come afferma il Libro Bianco della Commissione Europea sull’adattamento ai cambiamenti climatici,  esistono  delle priorità: infatti, esiste tutta una serie di misure di adattamento che devono essere intraprese perché danno risultati nel breve termine a prescindere dalle incertezze delle previsioni (le cosiddette misure no- regret) oppure perché sono positive sia ai fini della mitigazione che dell'adattamento (le cosiddette misure win-win):

  • evitare lo sviluppo e la costruzione di infrastrutture in zone ad alto rischio (come pianure alluvionali o soggette a carenze idriche) in fase di installazione o rilocalizzazione:
  • progettare le infrastrutture e gli edifici in modo da ridurre al minimo il consumo di acqua e di energia e migliorare la capacità di trattenere l'acqua e la capacità di raffreddamento nelle zone urbane;
  • procedere ad una gestione costiera e delle alluvioni che preveda la creazione o la ricostituzione di pianure alluvionali o paludi salmastre, che aumentano la capacità di gestione delle alluvioni e dell'innalzamento del livello dei mari e contribuiscono alla realizzazione degli obiettivi in materia di biodiversità e conservazione degli habitat;
  • migliorare la preparazione e i piani di emergenza per far fronte ai rischi (compresi quelli dovuti al clima).

 

Come possiamo notare, le azioni di mitigazione e di adattamento sono tra loro complementari e non alternative. In taluni casi possono sovrapporsi ed avere un’azione sinergica. Ad esempio, alcuni interventi nella gestione del suolo, come la piantumazione di alberi, agiscono sia come interventi di adattamento per evitare l’erosione di suolo, che come interventi di mitigazione (forestazione). Un altro esempio è dato dal risparmio idrico (intervento di adattamento) che si traduce anche in un risparmio di energia (intervento di mitigazione). In un certo senso, lo stesso risparmio energetico, così come la diversificazione energetica, rappresentano interventi di adattamento oltre che di mitigazione.

I benefici economici derivanti dagli interventi di mitigazione e di adattamento superano di gran lunga i rispettivi costi, e consentono di ridurre in modo considerevole i costi complessivi di riparazione dei danni provocati dai cambiamenti climatici.

Per esempio, sostituire il gas naturale al carbone e promuovere l’efficienza energetica nelle abitazioni e nelle industrie, così come hanno deciso di fare in molti paesi come Gran Bretagna e Germania, procura vantaggi e benefici anche indipendentemente dall’obiettivo di riduzione prefissato, in quanto tali provvedimenti fanno risparmiare denaro e risorse e hanno comunque dei benefici ambientali. Paesi come la Danimarca, per esempio, stanno optando per fonti energetiche rinnovabili, come quella eolica.

L’uso dell’energia nucleare merita un discorso particolare, in quanto se è vero che le centrali nucleotermoelettriche non producono gas serra durante il loro normale funzionamento, è altrettanto vero che lo producono durante l’estrazione, il trattamento ed il trasporto dei combustibili nucleari nelle centrali, la loro costruzione e il trattamento dei rifiuti radioattivi.

Inoltre, esistono molti modi per catturare ed immagazzinare CO2, come la piantumazione di alberi, tecnica efficace se gli alberi maturano fino a divenire foresta primaria, o se vengono utilizzati per essere trasformati in prodotti non riciclabili o da bruciare in breve tempo come intelaiature  di porte e finestre. Anche in agricoltura, come si nota nella tabella, possono essere adottate tecniche che trasformino le terre in pozzi di carbonio: l’avvicendamento delle colture e l’aratura minima ad esempio, che consiste nel seminare il terreno senza ararlo o arandolo superficialmente, così da mantenere il carbonio nel suolo.

Ancora, un altro modalità di immagazzinamento di CO2 è quella che si ottiene iniettando il carbonio in strati di rocce sotterranee o in acque oceaniche profonde, oppure incrementando la crescita di fitoplancton nell’oceano. Ma tutte queste pratiche non hanno un consenso generale, in quanto molti scienziati guardano agli effetti a lungo termine che potrebbero avere.

Ad esempio, per quanto riguarda il carbonio fissato alla crescita del fitoplancton, innanzitutto è da dire che nel 2000 fu verificata l’ipotesi che la crescita del fitoplancton fosse ostacolata dalla mancanza di ferro. Si appurò questo, dopo un ipotesi dell’oceanografo John H. Martin, perché furono sparse 3,5 tonnellate di ferro in soluzione su 75 km2 di superficie nell’Oceano Pacifico Meridionale e dal monitoraggio superficiale emerse un aumento pari a 10 volte della concentrazione di clorofilla su una superficie di 1700 km2, che si calcolò avesse sottratto parecchie migliaia di tonnellate di CO2 dall’aria. Ma gli ecologi sono guardinghi su questa pratica: il carbonio fissato dalla crescita del fitoplancton che fine farà? Sarà immagazzinato nei sedimenti, oppure consumato dai predatori e restituito all’atmosfera? Inoltre, le alghe morenti potrebbero creare una zona anossica capace di devastare le reti alimentari oceaniche.

Tra i gas serra, il CO2 sui mantiene nell’atmosfera per circa 120 anni, ecco perché l’attenzione è soprattutto concentrato su d esso. Ma anche diminuire le concentrazioni di metano ed altri gas, grandi assorbitori di calore, ma che si disperdono prima rispetto all’anidride carbonica, potrebbe dare grandi effetti, così come intervenire sulla quantità delle particelle nere di fuliggine aerodisperse che assorbono l’ultravioletto e la luce convertendoli in energia termica. Quindi, sarebbe proficuo ridurre le fughe dei metanodotti e risparmiare sulla quantità di questa risorsa, come pure raccogliere ed utilizzare il metano emesso dalle discariche dei rifiuti solidi urbani, dai pozzi petroliferi e dalle miniere di carbone fossile per generare energia elettrica, invece che disperderlo semplicemente nell’aria. Ancora, migliorare le tecniche di fertilizzazione ed i piani di allagamento delle risaie, fonte importante di metano, per evitare l’anossia che produce metano (gas di palude), ed ancora, modificare le diete dei ruminanti (bovini, cammelli, bufali), che fisiologicamente generano tramite flautulenze ed eruttazioni grandi quantità di gas intestinali.

Per quanto riguarda la fuliggine, ridurne le emissioni dai motori diesel, dalle centrali termoelettriche a carbone fossile, dagli incendi forestali e dalle stufe a legno, potrebbe portare a grandi risultati e ridurre del 40%, nel giro di 3/5 anni, il riscaldamento globale, oltre a recare benefici alla salute umana.

Cosa è importante dire: innanzitutto che tutti gli individui possono contribuire a ridurre il riscaldamento globale, con azioni che da sole hanno un piccolo impatto, ma che si sommano a quello di altre, che permettono di risparmiare denaro nel lungo periodo, ma che contemporaneamente procurano altri benefici ambientali, come la riduzione dell’inquinamento e del consumo di risorse. Concentrarsi su questi effetti è importante, tanto quanto il concentrarsi sugli effetti più gravi e disastrosi del cambiamento climatico.

Guardate qui sotto per capire cosa ognuno di noi può iniziare a fare con la collaborazione della propria famiglia per ridurre, nel suo piccolo, le emissioni di carbonio, ma, nel contempo, porre in essere azioni che si ripercuotano positivamente sulla salute nostra e del nostro ambiente:

• utilizzare meno l’automobile, andare a piedi o in bicicletta, usare i mezzi di trasporto pubblici, adottare il carpooling (ovvero recarsi sul luogo di lavoro usando in più persone un’unica automobile, a rotazione), acquistare veicoli capaci di percorrere almeno 13 km con un litro di benzina (così facendo si avrebbe una riduzione annuale media di circa 2,40 kg di CO2 per ogni litro di benzina risparmiato). Muovendosi completamente a piedi, si risparmierebbero in media 5,45 tonnellate all’anno di CO2

• piantare alberi per ombreggiare la casa in estate e dipingerla con un colore chiaro, se si vive in un clima caldo, o scuro, se si vive in un clima freddo. Riduzione media annuale di circa 2,2 tonnellate di CO2

• isolare termicamente la casa e sigillare gli spifferi. Circa 2,2 tonnellate di CO2 l’anno in media risparmiate

• sostituire i vecchi elettrodomestici con modelli nuovi ad alto rendimento energetico. Per  un frigo più efficiente riduzione annuale media di circa 1,4 tonnellate di CO2

• produrre meno rifiuti, ad esempio acquistando merci con imballaggi minimi  e prodotti riutilizzabili, riciclare. Riduzione del 25% dei rifiuti solidi urbani

• abbassare il termostato in inverno ed alzarlo in estate. Riduzione media annuale di circa 0,23  tonnellate di CO2 per ogni variazione di 1 °C della temperatura ambiente.

• sostituire le lampade elettriche ordinarie con lampade fluorescenti di lunga durata e basso consumo di energia elettrica a parità di prestazioni luminose. Riduzione media annuale di circa 0,23 tonnellate di CO2 per ogni lampada elettrica sostituita

• lavare i panni in acqua tiepida o fredda, non calda. Riduzione media annuale di circa 0,23  tonnellate di CO2  per ogni due carichi settimanali della lavatrice

• impostare il termostato dello scalda acqua ad una temperatura non superiore a 50 °C. Riduzione media annuale di circa 0,23  tonnellate di CO2  per ogni riduzione di 5 °C della temperatura

• se possibile, acquistare energia rinnovabile dall’azienda elettrica locale. Riduzione potenziale annuale di circa 13,5  tonnellate di CO

 

Buco nell’ozono

Oggi la deplezione dello strato di ozono (osservata a partire dagli anni Settanta del Novecento da alcuni ricercatori che rilevarono un allarmante incremento nel naturale assottigliamento stagionale dello strato di ozono, periodicamente osservabile al di sopra del continente antartico nei mesi di settembre e ottobre, la cosiddetta “primavera australe) sta assumendo dimensioni sempre più ampie, come confermato dai rilevamenti eseguiti con palloni aerostatici e satelliti meteorologici. La concentrazione complessiva dell'ozono nell'ozonosfera è in costante diminuzione non solo al di sopra del continente antartico, ma anche in corrispondenza delle regioni artiche. Quali responsabili dell’alterazione della molecola dell’ozono sono stati ritenuti i clorofluorocarburi o CFC (ampiamente impiegati come propellenti nelle bombolette spray, come fluidi refrigeranti nei frigoriferi e come agenti schiumogeni) e un gruppo di altre sostanze chiamate genericamente ODS (Ozone-Depleting Substances). Tra queste vi sono: gli HCFC (idroclorofluorocarburi); i cosiddetti halons (composti estinguenti come il bromoclorodifluorometano, bromotrifluorometano, dibromotetrafluoroetano); il metilbromuro; il tetracloruro di carbonio; il metilcloroformio. Queste molecole complesse sono in grado di raggiungere l'ozonosfera e di decomporre le molecole di ozono. Sotto l'azione dei raggi ultravioletti, infatti, le molecole dei CFC si decompongono in atomi di cloro e in altri derivati clorurati, che, a loro volta, reagiscono con l'ozono e lo convertono in ossigeno biatomico, liberando monossido di cloro che va a degradare altre molecole di ozono. Gli ODS sono molto stabili nella troposfera e si degradano solo per effetto degli intensi UV della stratosfera.