Alfredo Lavagnini

Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima, ISAC – CNR, Roma

a.lavagnini@isac.cnr.it

Open Day: Roma – 21 Marzo 2007Open Day: Roma – 21 Marzo 2007

Il clima sta cambiando.

Cosa dobbiamo aspettarci?

Cosa ne sarà del nostro bel pianeta?

… una volta si diceva che sarebbe stato così

… oggi invece che diventerà così

vi ricordate l’ estate 2002 vi ricordate l’ estate 2002 ??

e invece l’ estate 2003 e invece l’ estate 2003 ??

e invece in questi giorni e invece in questi giorni ??

quali le cause ?quali le cause ?cicloni tropicali

effetto serra

buco dell’ozono

riscaldamento globale

attività umaneNo !

Si !

• Temperatura dell’aria o del mare• Pressione • Umidità• Vento• Precipitazioni• Irraggiamento solare• Spessore dei ghiacciai• ……

•Lo studio della evoluzione di queste grandezze nel breve periodo (ore o giorni): Meteorologia (studio del Tempo)

•Lo studio della evoluzione di queste grandezze nel lungo periodo (decine, centinaia, … milioni di anni): Climatologia (studio del Clima)

Variabili Meteorologiche e climatiche

il Tempo è sempre stato così mutevole o lo è diventato perchè sta cambiando il Clima ?

Apriamo una finestra su alcuni Apriamo una finestra su alcuni cambiamenti climatici del passato e cambiamenti climatici del passato e vediamone gli aspetti più importantivediamone gli aspetti più importanti

Il Passato racconta …

E’ la prima volta che il Clima cambia? NO

Ultima glaciazione: -18.000 – 8.000 anni

• - 18.000 anni: la calotta glaciale arriva alla latitudine di Londra (spessore 1 Km)

• -11.000 anni: il livello del mare si è sollevato di circa 100 metri (dovuto al disgelo)

• -9.000 anni: la Manica è invasa dalle acque

• -8.800 anni: Il Mar del Nord invade il Baltico

• -8.000 anni: il Mediterraneo supera i Dardanelli e il Bosforo e crea il Mar Nero e il Mar D’Azof

DURATA: 10.000 ANNI

-6 milioni di anni – Esempio di cambiamento regionale: E’ scomparso il Mediterraneo

• Nel Mediterraneo l’evaporazione è superiore alla precipitazione e all’apporto fluviale

• Il deficit è coperto dall’Atlantico

• Chiuso lo Stretto di Gibilterra (profondo solo 320 m), il Mediterraneo evapora in 2000-3000 anni

• -5.3 milioni di anni, si frattura lo Stretto di Gibilterra, il Mediterraneo si ricostituisce

DURATA: MIGLIAIA DI ANNI

-65 milioni di anni – La estinzione di massa più nota: quella dei dinosauri

• In quest’epoca si estinguono tutti i grandi rettili marini e volanti e quasi tutti quelli terrestri

• Tre eventi di impatto climatico notevole: 1) la caduta di un asteroide di circa 10 Km di diametro 2) una intensa ripresa dell’attività tettonica (circa un mil. di Km3 di lave basaltiche in India 3) il livello del mare si abbassa di 240 m circa

DURATA: ? INNESCO VIOLENTO

-250 milioni di anni – Una estinzione ancora più grande

• Lasciano il mondo dei vivi tra l’80% e il 90% delle specie (estinzione marina stimata al 96%)

• L’origine? Probabilmente astronomica, ma non solo. La regressione marina di 250 metri alimenta l’ipotesi di contrazione delle dorsali oceaniche

• Il cataclisma è tale che la vita latita per 20 milioni di anni!

• Gli succede un clima caldo e secco. Scompaiono le flore di palude, si sviluppano i deserti

DURATA: ? MILIONI DI ANNI

Cause dei cambiamenti climatici

Astronomiche

• Non ricorrenti: meteoriti, passaggio di una nube stellare

• Cicliche: variazione dei parameti orbitali terestri

Endogene

• Attività geologica: vulcani, terremoti, inversione del Campo Magnetico Terrestre, deriva dei continenti, spostamento dell’asse terrestre

• Attività Biologica: le piante e ... ... l’uomo

Varie posizioni della Terra lungo la propria orbita (l’eclittica)

Le 3 cause astronomiche cicliche

• variazione della eccentricità dell’orbita terrestre 0 - 6% (oggi 1.67%), l’analisi spettrale mostra una periodicità doppia: 100.000 e 400.000 anni

• variazione dell’inclinazione dell’asse terrestre; nell’ultimo milione di anni: 25.5°-21.9° (oggi 23.45°); la periodicità è di 41.000 anni

• precessione assiale o astronomica (tipico della trottola), con periodicità 26.000 anni che conduce ad una periodicità climatica di 23.000 e 19.000 anni.

GHIACCIO CONTINENTALE

Le calotte di ghiaccio racchiudono la storia dettagliata di tutti gli eventi climatici che sono avvenuti nell’ultimo milione di anni, e le probabili cause che li hanno determinati

50.000 anni -

100.000 anni -

200.000 anni -300.000 anni-

500.000 anni -700.000 anni -900.000 anni -

- 500

- 1000

- 1500

- 2000

- 2500

- 3000

Concentrazioni di gas registrate nelle carote di ghiaccio dell’Antartide su un periodo di 420.000 anni. E’ evidente la stretta e diretta correlazione fra temperatura, CO2 e CH4, tipica di un sistema che si auto regola.

IL CLIMA STA CAMBIANDO?

IL PASSATO RACCONTA……….

400 350 300 250 200 150 100 50 0

T°C

CO2 ppm

300

200

+5

-9

250

0

migliaia di anni

L’immagine mostra l’andamento della temperatura media del pianeta. A partire dal 1900 la temperatura aumenta velocemente, interrompendo una tendenziale diminuzione che seguiva il ciclo naturale dei periodi glaciali ed interglaciali.

100% = 1327 watts/m2

55%

4%

51%

VAPOR D’ACQUA

GAS SERRA DI ORIGINE NATURALE

GAS SERRA DI ORIGINE ANTROPICA

51%

Principali cambiamenti in atto

Temperatura. Nell’ultimo secolo + 0.6°C +/- 0.2°C. Negli ultimi decenni: +0.2°C per decennio

Precipitazioni. Aumento alle medie e alte latitudini, calo (maggiore siccità) nelle regioni tropicali e subtropicali.

Ghiacciai. Sgretolamento della piattaforma antartica; riduzione (notevole negli ultimi anni) dei ghiacci artici. I ghiacciai europei hanno perso dal 1850 ad oggi il 50% del proprio volume.

Principali cambiamenti in atto

Alluvioni ed inondazioni. In Europa 238 alluvioni disastrose negli ultimi 25 anni. Sono cresciute in numero ed in costo dei danni rispetto al passato, ma non in termini di vite umane.

Livello del mare. Aumento da 10 a 25 cm nell’ultimo secolo, maggiore nelle zone equatoriali che nelle polari e nei mari chiusi più che nei mari aperti.

Stagioni vegetative. In Europa il ciclo vegetativo è aumentato di circa 10 giorni dal 1962 al 1995.

Portata dei fiumi. Aumentata fino al 50% nei fiumi che si gettano nel Baltico; leggermente aumentata per i fiumi che finiscono in Atlantico. Al contrario, per i fiumi che sboccano nel Mediterraneo la portata è diminuita dal 10% al 50%.

L’uomo contribuisce a riscaldare il Pianeta con la produzione di CO2

• Da circa 200 anni, l’uso di combustibili fossili inverte il processo che le piante hanno operato nel corso di milioni di anni: si consuma O2 e si produce CO2

• Il flusso aggiuntivo d’energia dovuto all’aumento di CO2 verificatosi dal 1860 ad oggi è di circa 2.6 W/m2 (la costante solare è circa 1360 W/m2).

• Nonostante che (per fortuna) circa il 50% delle emissioni vengono assorbite dagli oceani (e non si sa fino a quando), l’uomo ha acceso sulla Terra una nuova fonte di calore, che è cresciuta dal 1860 ad oggi, ed ora vale quasi il 2% di quella media solare.

Livelli e persistenza di alcuni gas-serra

Contributo alle emissioni nell’anno 1995

Previsioni:

Cambiamenti Rapidi del clima

un aumento di temperatura compreso fra 1,4 a 5,8 gradi in questo secolo (previsione al meglio: 2°) 

variazioni nel clima regionale

desertificazione di grandi estensioni di territorio

un aumento del livello marino

Lo IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Changes) prevede:

modificazioni del regime delle piogge

un aumento della frequenza ed intensità delle tempeste

……50 anni di Uragani50 anni di Uragani

Perché un aumento degli eventi estremi

Le regioni artiche assumono la massima importanza nella forma-zione di acque fredde oceaniche di fondo. Queste assorbono una enorme quantità di CO2 e la trasportano sul fondo degli oceani

dove rimane seppellita per secoli. Questo meccanismo è fonda-mentale per il controllo dell’eccesso di questo gas-serra.

Come cambia il clima: ENSO

IL PROBLEMA DELLA PRECIPITAZIONE

L’uomo, contribuendo al cambiamento climatico, incrementa gli eventi estremiPer di più, occupa il territorio mostrando di non conoscere le regole del clima

IL PROBLEMA DELLA PRECIPITAZIONE

Il risultato.Nelle due immagini sottostanti vediamo gli effetti di una catastrofe naturale o di un atto di stupidità?

24th September 1962 Flood Event. Barcelona Metropolitan Area:more than 800 deaths only by a 3-hours torrential rainfall

Quali azioni? Due strategie: 1) mitigazione

• Ridurre la produzione di CO2 riducendo il consumo dei combustibili fossili attraverso un uso + razionale dell’energia e diversificando le fonti energetiche. Il che significa:

• Abitazioni + coibentate

• + energie rinnovabili

• + biocarburanti

• + trasporti pubblici e – trasporti privati

• - sprechi

Quali azioni? Due strategie: 1) mitigazione

• Nel protocollo di Kyoto (ratificato da 141 Paesi) s’è fissata la riduzione “netta” delle emissioni di gas-serra che ciascun Paese firmatario dovrà conseguire entro il 2012, rispetto al 1990.

• Dovrà essere complessivamente del 5.2%, ma sarà del 3.4% se gli USA persisteranno nella loro posizione di non firmare.

• L’impegno dell’Italia è del 6.5%. Ma dal 1990 al 2002 l’Italia ha aumentato le emissioni del 9%. Ciò significa che, per attuare il protocollo di Kyoto, dovrà ridurle di oltre il 15% entro il 2012.

Denmark

Future: Offshore• In Europe, not much more space is available on-shore

• Offshore resource is higher, and fluctuates less

• Large wind power plants possible (>3GW!)

Vindeby, South Denmark

Quali azioni? Due strategie: 2) adattamento

• Conoscere il grado di vulnerabilità dell’ambiente e del territorio quale esso è, indipendendemente dal cambiamento in atto.

• Valutare come tale vulnerabilità evolve o viene modificata in relazione ai prevedibili scenari futuri di cambiamento del clima.

• Analizzare le possibili opzioni di intervento per ridurre i nuovi rischi che si generano per l’accresciuta vulnerabilità e per prevenire o ridurre i danni.

Grazie per l’ascolto….

Come cambia il clima: ENSO

O3

Principale cambiamento climatico dovuto alla vegetazione

• Con la fotosintesi clorofilliana, le piante assorbono CO2, utilizzano il C per la crescita vegetale e liberano O2 (le prime cellule eucariote iniziano circa -2.5 Miliardi di anni)

• L’O2 si diffonde anche in stratosfera (a circa 30-60 Km di altezza); l’O3 ha un notevole picco di assorbimento nell’ultravioletto e rimuove la componente ultravioletta della radiazione solare

• Gli esseri viventi, protetti dallo schermo d’ozono, iniziano ad uscire dal mare e a popolare le terre emerse (-500 -450 Milioni di anni).

Ultima glaciazione: estensione della calotta polare 18.000 anni or sono

VARIABILITA’ CLIMATICA CONOSCIUTA

Alternanza deI cicli glaciali

Provocate da fattori astronomici, spiegati dalle variazioni cicliche deiparametri orbitali della Terra rispetto al Sole

Potenzialità dei gas-serra

• Se si fa un bilancio energetico tra la quantità di calore che la terra assorbe dal Sole e quella che riemette per irraggiamento, si trova che la temperatura media della superficie terrestre è di -18°C. Essa è invece, in media, di circa +15°C.