Il cambiamento del Clima: ciclo naturale o effetto antropico?

M. ColacinoISAC-CNR (Roma)

Il cambiamento del Clima: ciclo naturale o effetto antropico?

M. ColacinoISAC-CNR (Roma)

Introduzione al problemaEffetto serra e suo potenziamento antropicoVariabilità naturale del clima e climi del passatoSegnali di cambiamento climaticoScenari ed impatto del cambiamento climaticoStrategie di risposta Considerazioni conclusive

Introduzione al problemaEffetto serra e suo potenziamento antropicoVariabilità naturale del clima e climi del passatoSegnali di cambiamento climaticoScenari ed impatto del cambiamento climaticoStrategie di risposta Considerazioni conclusive

Effetto serra e suo potenziamento antropico

Effetto serra e suo potenziamento antropico

Schema del bilancio energetico del sistema Terra-Atmosfera

Spettro di assorbimento atmosferico della radiazione solareSpettro di assorbimento atmosferico della radiazione solare

Dati sui gas serra affetti da attività antropicheDati sui gas serra affetti da attività antropiche

1501306510150Vita media in atmosfera (anni)

0.80,25

17.04,0

9.54,0

0.0150.9

1,80.5

Variaz. annuale (%)

3104842801.72355Epoca attuale(1990)

2880.00.00.8280Epoca pre-industr. (1750-1800)

ppbvpptvpptvppmvppmvConcentrazione

N2OCFC-12CFC-11CH4CO2Gas serra

ppmv= parti per milione in volume ppbv= parti per miliardo in volume pptv= parti per trilione (milione di milioni) in volume

Immagine da satellite delle zone antropizzate della superficie terrestreImmagine da satellite delle zone antropizzate della superficie terrestre

Emissioni di CO2 nel Mondo - (I dati sono in tonnellate di carbonio per persona per anno)Emissioni di CO2 nel Mondo - (I dati sono in tonnellate di carbonio per persona per anno)

Variabilità naturale e

ricostruzione dei climi del passato

Variabilità naturale e

ricostruzione dei climi del passato

Fonti dei dati paleoclimaticiFonti dei dati paleoclimatici

Evidenze di campo biologiche:

anelli meristematici, pollini, ….

Evidenze di campo geologiche:

sedimenti, ghiacciai, depositi morenici,…

Evidenze di campo chimico-fisiche:

carotaggi, datazioni, analisi isotopiche,…

Andamento della concentrazione di O18 negli oceaniAndamento della concentrazione di O18 negli oceani

Documenti Scritti:

In Italia esistono Archivi in numero maggiore che altrove data la Storia del nostro Paese suddiviso in tanti piccoli Stati. Si è calcolato che allineando gli scaffali contenenti i documenti si coprirebbe una distanza di circa 1200 km.

Particolarmente utili anche gli Archivi ecclesiastici: “E’auspicabile che un giorno gli Archivi delle Cattedrali di Spagna ed Italia possano essere sistematicamente esaminati per ciò che esse contengono in termini di informazioni dirette sulla storia del clima del Mediterraneo” (Lamb,1982)

Frontespizio del volume

dell’Accademia del Cimento

Frontespizio del volume

dell’Accademia del Cimento

Modelli di termometri fiorentini

Modelli di termometri fiorentini

La rete medicea ha funzionato per circa un decennio tra il 1656 ed il 1665. L’eredità scientifica si può riassumere in:

i) Diffusione degli strumenti in Europa

ii) Importanza delle scala spaziale nello studio dei fenomeni meteo-climatci

iii) Messa a punto di una metodologia di osservazione standardizzata

Erede è stata la Meteorologica Societas Palatina che ha creato nel 1782 una rete europea di oltre 30 stazioni che coprivano l’intero continente.

Nell’ultimo milione di anni alternanza di periodi glaciali ed interglaciali con ciclicità di circa 100.000 anni

L’ultima glaciazione raggiunge il culmine circa 20.000 anni fa

Da 10.000 anni ad oggi (OLOCENE) il clima si trova in una fase interglaciale

Ricostruzione climatica del PleistoceneRicostruzione climatica del Pleistocene

Ricostruzione climatica dell’OloceneRicostruzione climatica dell’Olocene

Ripresa ciclo caldo1850 – oggi

Piccola era glaciale1550-1850 d.C.

Fresco1350-1550 d.C.

Freddo1200-1350 d.C.

Ottimo climatico medievale750-1200 d.C.

Freddo400-750 d.C.

Caldo-arido100 a. C.- 400 d.C.

Mite300-100 a.C.

Freddo-fresco900-300 a.C.

Caldo1200-900 a.C.

Freddo2400-1200 a.C.

Ottimo climatico post-glaciale4500-2400 a.C.

Progressivo riscaldamento8000-4500 a.C.

Tipo di climaAnni

Segnali di cambiamento del clima

Segnali di cambiamento del clima

Trend della temperatura nell’emisfero meridionale e nella zona Antartica

Trend della temperatura nell’emisfero meridionale e nella zona Antartica

Innalzamento del livello del mare:Innalzamento del livello del mare:Il livello del mare viene rilevato attraverso la rete mareografica

mondiale e i dati indicano un innalzamento intorno ai 15÷16 cm in 100 anni

Valori analoghi per il Mediterraneo con l’eccezione di Veneziadoveil sollevamento di 27cm/100anni dipende anche da altri fattori

Scioglimento dei ghiacciScioglimento dei ghiacciI ghiacciai artico della Groenlandia e quello Antartico non

mostrano per ore segni di riduzione

I ghiacciai interni, in particolare quelli alpini, sono in fase di notevole regresso

Immagine di unghiacciaio alpino infase di arretramento

Immagine di unghiacciaio alpino infase di arretramento

Segnali sul MediterraneoSegnali sul Mediterraneo

Aumento della pressione barometrica Aumento della radiazione solareRiduzione della nuvolositàAumento della temperatura dell’aria di circa

0,7°C/100 anniRiduzione delle precipitazioni annueAumento degli eventi di precipitazione intensa

(>70mm/24h)Aumento del numero di onde di caloreRiduzione delle “bombe meteorologiche”

Scenari ed impatto del cambiamento del climaScenari ed impatto del cambiamento del clima

Scenari Climatici Scenari Climatici

Sono previsioni dell’evoluzione futura del clima ricavate da:

Modelli fisici di tipo energetico

Modelli statistici

Modelli di circolazione generale dell’atmosfera

Aumento della temperatura

Aumento della evapo-traspirazione

Cambiamenti nellaerosione del suolo

Modifica dellacircolazione generale

dell’atmosfera

Sollevamento dellivello del mare

Temperatura e salinità degli

oceani correnti

Ecosistemivegetazione

fauna

Rischio di

inondazioniPrecipitazioni Tempeste

Erosionecostiera

Acque superficiali;Ricarica degli acquiferi

Risorse idriche

Pesca Agricoltura Industrie Commercio Porti, Strade e Traffico

Turismo

Insediamenti umani e benessere

socio-economico

Qualità dell’ambiente

DesertificazioneDesertificazioneDesertificazione

E’ la progressiva degradazione fino alla distruzione della copertura vegetale del suolo con la conseguente perdita della capacità produttiva di qualsiasi tipo di coltura. Riguarda principalmente le regioni aride e semi-aride che circondano i deserti.

IMPATTO sulla SALUTEIMPATTO sulla SALUTE

Variazione nella distribuzione di malattie infettive: dengue, encefalite, infezioni intestinali, dissenteria, morbo di Lyme, malaria

Per quest’ultima si stima che l’aumento di 2-3°C di temperatura possa comportare un aumento della popolazione a rischio di oltre 300 milioni di individuiIn Europa si prevede:

Aumento degli stress termici con incremento di mortalità per malattie cardivascolari, cerebrovascolari e respiratorie

Peggioramento della qualità dell’aria (più frequenti eventi di smog fotochimico) con effetti su mucose e vie respiratorie

Minore disponibilità di risorse idriche con effetti negativi sulla potabilità e l’igiene e conseguente aumento delle malattie infettive

Aumento delle precipitazioni torrenziali con i fenomeni associati (frane, smottamenti, esondazioni dei fiumi)

Tabella II – Affezioni indotte dalla esposizione alla radiazione UVB

Affezioni Note

Indebolimento del sistema immunitario

La radiazione UV altera la risposta del sistema immunitario pochè modifica l’attività e la distribuzione delle cellule che innescano tale risposta. Aumenta quindi il rischio di infezioni e diminuisce l’efficacia dei vaccini.

Affezioni dell’occhio Secondo l’OMS 16 milioni sono i non vedenti nel mondo e di questi il 20% a causa della esposizione alla radiazione UV

Cataratte Stime effettuate dall’UNEP indicano che una riduzione del 10%dello strato di ozono potrebbe determinare un incremento del 5% della popolazione affetta da cataratte. I costi per le operazioni sono molto elevati: i soli Stati Uniti spendono ogni anno 3,4 Miliardi di $ per 1.350.000 operazioni

FotocheratitiFotocongiuntivitiCancro della congiuntiva

Si tratta di altre affezioni dell’occhio per le quali mancano dati quantitativi

Affezioni cutanee

Tumori della pelle (melanomi e non melanocitici)

Secondo l’UNEP ogni anno nel mondo si verificano 2 milioni di tumori della pelle non melanomi e 200.000 melanomi. Il numero di questi casi è destinato ad aumentare perché secondo stime effettuate al riguardo una riduzione del 10% dello strato di ozono potrebbe dare luogo ad altri 200.000 tumori non melanoma e 4500 melanomi.

EritemaFotoinvecchiamento

Si tratta di altre affezioni della pelle di minore interesse per le quali mancano dati quantitativi.

Quantificazione del danno

230.000 decessi all’anno per disastri meteo-climatici200 milioni di persone colpite50 – 100 Miliardi di $ USA il danno economico

Secondo un recente studio presentato a Mosca dalla OMS (Ottobre 2003) già gli attuali cambiamenti climatici avrebbero provocato nei Paesi in via di sviluppo oltre 160.000 decessi all’anno. Numero destinato a crescere con il progredire delle variazioni del clima.

Schema del sistema climaticoSchema del sistema climatico

i) Evoluzione del pianeta (distribuzione terra-mare; formazione dell’atmosfera ed esistenza della biosfera)

ii) Cicli biogeochimici

iii) Ciclo idrologico

iv) Immagazzinamento e trasporto del calore

Ruolo degli oceaniRuolo degli oceaniRuolo degli oceani

Oceani e gas serraOceani e gas serra

----40 TgDMS

----1,4 ÷ 2,6 TgN2O

5 ÷ 20 Tg10 Tg CH4

92 Gt90 GtCO2

PozzoSorgenteGas-serra

1Gt = 1015g; 1Tg = 1012g

Immagazzinamento del caloreImmagazzinamento del calore

i) L’energia al top dell’atmosfera si divide:80% sull’oceano---20% sui continenti

ii) L’80% corrisponde a 173x1015 wattii) Di questa energia il 60% è perso in atmosferaiii) Penetrano nell’oceano, tenuto conto dell’albedo,

0,4x 173x1015 x 0,94 = 65x1015 wattv) La radiazione atmosferica è

108x1015wattda cui si ricava che nell’oceano si accumulano

175x1015 watt >> 33x1015 wattche è l’energia solare in atmosfera

Bilancio Idrologico – ( I flussi sono in Migliaia di Km3 /anno)

Il “Conveyor Belt” che trasporta il calore negli oceani

Il Il ““ConveyorConveyor BeltBelt”” che trasporta che trasporta il calore negli oceaniil calore negli oceani

Schema della circolazione dell’Oceano globale

Il nastro trasportatore

Schema della circolazione dell’Oceano globale

Il nastro trasportatore

Modifica del clima in assenza del nastro trasportatoreModifica del clima in assenza del nastro trasportatore

ElEl NiNiññoo-- SouthernSouthernOscillationOscillation (ENSO):(ENSO):anomalie termicheanomalie termichesuperficialisuperficiali

Che fare?Che fare?

Convenzione quadro sui Cambiamenti Climatici (UNFCCC)Convenzione quadro sui Cambiamenti Climatici (UNFCCC)

Obblighi Politici:

Stabilizzare le emissioni attraverso piani nazionali

Cooperazione con i PVS nei settori agricolo, idrico e tecnologico per favorire uno sviluppo sostenibile

Destinare risorse finanziarie addizionali ai PVS per consentire di affrontare i problemi del Cambiamento Climatico

Obblighi Scientifici:

Promozione, sviluppo e cooperazione internazionale per i problemi del clima

Sostegno e partecipazione ai programmi già in atto (WCRP; IGBP; HDP;GCOS)

Trasferimento di tecnologie e know-how ai PVS

Formazione ed educazione scolastica ai problemi climatici

United Nations FrameworkConvention on Climatic Change

United Nations FrameworkConvention on Climatic Change

Prima faseAdozione de principio di precauzione: riduzione delle emissioni ai livelli del 1990

Seconda faseAdozione del principio di equità e dello sviluppo sostenibile: calcolo delle emissioni tenendo presente anche i pozzi, cioèl’assorbimento legato alle foreste, e dando la possibilità di acquistare dei diritti di emissione dai PVS

Terza faseControllo dei cambiamenti climatici attraverso strade alternative (?)

Protocollo di KyotoProtocollo di Kyoto

Ridurrre le emissioni di GHGs del 5% rispetto ai livelli del 1990

Obbiettivo da raggiungere con azioni nazionali o internazionali, come il commercio dei diritti di emissione

Sono previste sanzioni per gli inadempienti

Il trattato è entrato in vigore dato che i Paesi sviluppati aderenti rappresentano il 55% delle emissioni del 1990

Gli USA e altri Paesi (Australia, Cina, India) si sono dissociati e questo mette in forse la possibilità di un accordo valido al fine di fronteggiare la crescita della concentrazione dei gas-serra

Cosa si sa: Esiste un effetto serra naturaleÈ aumentata la concentrazione dei gas serraEsiste una variabilità naturale del climaSi registrano segnali di cambiamento climatico

Cosa si prevede:Ulteriore crescita di concentrazione dei gas

serraAumento della temperatura media planetariaCambiamento del clima sia scala globale che

regionale

C o n c l u s i o n iC o n c l u s i o n i

Cosa si può fare:

Stabilizzare le emissioni sulla base del principio di precauzione

Intensificare gli studi sul clima per migliorare le previsioni

Ricostruire i climi del passato per meglio valutare la variabilità naturale del clima

Prevedere misure di adattamento alle modifiche del clima, essendo il Protocollo di Kyoto insufficiente a garantirci dal cambiamento

Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione

Analisi sedimenti

Studi isotopici

Provechimico-fisiche

Dendrocronologia

Palinologia

Prove biologiche

Provearcheologiche

Evidenze di campo

Diari di bordo delle navi

Cronache di eventi estremi

Documenti di archivio

Provescritte

Proveiconografiche

Evidenze documentarie

Dati paleo-climatici

Fonti dei dati paleoclimaticiFonti dei dati paleoclimatici

Estensione Estensione dei ghiacci dei ghiacci antarticiantartici

Schema orografico dellSchema orografico dell’’AntartideAntartide

TermperatureTermperaturedella stagione della stagione fredda (fredda (°°C)C)

Temperature Temperature della stagione della stagione calda (calda (°°C)C)

Andamento Andamento delle delle Precipitazioni Precipitazioni in Antartidein Antartide

(cm/anno)(cm/anno)

Ritratto del Granduca di Toscana

Ritratto del Granduca di Toscana

Esempi di improvvise variazioni climaticheEsempi di improvvise variazioni climatiche