IL MUTAMENTO CLIMATICO

Un problema globale, interdisciplinare,

complesso

Franco Maurizi – itis A.Einstein Roma – email: fmaurizi@tiscali.it

Aprile 2005

il sole e la terra• La terra riceve dal sole

circa 342 W/m2

• Il 30% viene riflesso• Il 70% arriva al pianeta e

alla sua atmosfera• Visto che il pianeta si

trova all’incirca in equilibrio termico a questi 235 W/m2 in arrivo, ne corrispondono altrettanti in uscita

In base a questo bilancio energetico la temperatura media della terra dovrebbe corrispondere a circa -18°C

il sole e la terra

• La temperatura media della terra è intorno ai 15°C perché alcuni gas della sua atmosfera trattengono il calore. In particolare l’anidride carbonica, CO2 e il metano, CH4

Fenomeni fisici nell’atmosfera

Il diverso assorbimento del calore da parte dell’acqua, delle rocce, delle nevi, provoca differenze di temperature tra una zona e l’altra del pianeta, che generano movimenti ascensionali delle masse di aria più calde.

In più la rotazione del pianeta provoca il cosiddetto effetto Coriolis per cui le masse di aria si muovono a diverse velocità a secondo della distanza dalla superficie terrestre.

L’andamento generale di questi movimenti è abbastanza caratteristico e prevedibile in linee generali

Fenomeni fisici nell’atmosfera

Composizione dell’atmosferaAzoto 78%

Ossigeno 20%

Argon 1%

Tutto il resto 1% o poco più

“tutto il resto”: vapore acqueo, anidride carbonica, idrogeno,elio, anidride solforosa, metano, etc

Composizione dell’atmosfera

Mutamenti dell’atmosferaFino alla rivoluzione industriale la composizione dell’atmosfera è rimasta relativamente stabile. Oggi si nota la presenza di minuscole quantità di nuovi gas e, soprattutto una sensibile

variazione della concentrazione di altri già presenti

Gas con effetto serra

rilevante

CO2

ppmv

CH4

ppmv

N2O

ppmv

CFC-12

ppbv

CF4

ppbv

HCFC-22

ppbv

Pre rivoluzione

industriale

280 0,7 0,27 0 0 0

1994 358+28%

1,7+143%

0,31+15%

0,50 0,07 0,11

Anni di persistenza

50-200 12 120 102 50000 12

• (ppmv=parti per milione in volume; ppbv =parti per miliardo in volume)

Il ciclo della CO2 Il gas serra più importante per quantità è la CO2 che, come si sa, viene prodotto durante le combustioni o i cicli biologici

•le fonti di emissione “naturali” e i serbatoi di CO2 (foreste, acque, sedimenti fossili) sono in equilibrio tra di loro per cui la concentrazione in atmosfera è rimasta pressoché stabile o con fluttuazioni distribuite su periodi di diversi secoli.

•L’emissione totale viene stimata in 150 gigatonnellate (109 tonnellate)di carbonio/anno. Di queste tra le 6 e le 8,2 sono da ricondursi ad attività umane. Di queste tra le 0,6 e 2,6 derivano da deforestazioni o cambiamento d’uso di aree agricole (un mancato assorbimento entra nel bilancio come se fosse una emissione)

Passato e futuro co2L’utilizzo intensivo dei combustibili fossili e la deforestazione di ampie superfici ha determinato un brusco aumento della produzione di CO2, più rapido dei meccanismi di assorbimento, da qui l’impennata della concentrazione in atmosfera

I valori della zona celeste sono stati ricavati dall’analisi dei ghiacci antartici, quelli della zona azzurra con misure dirette; nella zona verde le proiezioni

secondo diversi scenari

Mutamenti dell’atmosfera

per diversi anni si è discusso se tali variazioni potessero indurre mutamenti climatici e se tali mutamenti potessero essere ricondotti ad attività umane (origine antropogenica delle varazioni climatiche).

Attualmente è ampiamente accettata quanto meno una corresponsabilità dell’uomo in tali mutamenti

persistenza

•La persistenza nel tempo dei mutamenti indotti dalla maggiore concentrazione di CO2 potrebbe essere molto elevata

•Comunque sia la frequenza di eventi climatici estremi negli ultimi 50 anni è aumentata•Come pure è aumentata di 0,4 °C in un secolo e mezzo la temperatura media del pianeta

Stime dei danni da eventi climatici estremi e loro frequenza

La rivoluzione industriale e le fonti di energia

La rivoluzione industriale è stata caratterizzata dalla comparsa di macchine, dispositivi, impianti, in grado di fornire elevate potenze.Vale a dire molta energia in poco tempo.Per alimentare tali processi si è ricorso ( e si ricorre tuttora ) a dei “serbatoi chimici di energia”: i combustibili fossili.

Tj =terajoule

1012 joule

Carbone Petrolio Gas naturale99% metano

tonn di carbonio dalla combustione

27 TonnC/Tj

20 TonnC/Tj

15,3 TonnC/Tj

Tonn CO2

(combustione ottimale)

99tonnCO2/Tj

73tonnCO2/Tj

56tonnCO2/Tj

Energia da fonti fossili

Andamento dei consumi di petrolio

1925 1950 1975 2000

Mil

iard

i di b

aril

i all

’ann

o

anno

25

12.5

Boom economico: + 7% all’anno

Prima crisi petrolifera:discesa dei consumi

Incremento attuale:+ 2% all’anno

Gruppo Consumo Critico – Milano – Gruppo Consumo Critico – Milano – La Crisi Che VerràLa Crisi Che Verrà

Energia da fonti fossili

Fabbisogni di energia

Cosa sono le tep?L’energia si può misurare con diverse unità di misura: calorie, Joule (J), kilowattora (kWh) oppure tep, cioè tonnellate equivalenti di petrolio. Una tep (o tpes) è convenzionalmente pari a 10 milioni di kilocalorie e quindi, pari a 41.860 MJ e pari a 11.600 kWh.

Fabbisogni di energia

L’energia usata nel mondo nel 2000 corrisponde a circa 10,2 X 1012 tepSeguendo la ripartizione della banca mondiale in paesi ricchi, medi e poveri si può costruire questa tabella dai dati della world bank

2001 High income countries+ di 9266$/anno a persona

Middle income countries

Low income countries- di 756$/anno a persona

Tep/polazione 5,42 1,34 0,52

popolazione 0,96 x 109 2,94 x 109 2,23 x 109

Tep 5,20x 109 3,94x 109 1,16x 109

Variazione

rispetto al 1999 +2,4% +3,4% +5,5%

La conferenza di Rio Nel giugno del 1992 si tenne a Rio de Janeiro la “Conferenza delle Nazioni Unite sull’ Ambiente e lo Sviluppo”.In quella sede si assunse un impegno generico a ridurre l’emissione di “gas serra”. Si individuarono tre gruppi di paesi : Annex (cioè “allegato”) 1 (paesi industrializzati e in via di transizione come est Europa, Russia, Ucraina…) che si impegnano, congiuntamente o singolarmente, a riportare le emissioni dei gas serra ai livelli del 1990; Annex2 ( paesi industrializzati ) che assumeranno un maggiore impegno, anche con trasferimenti di tecnologie verso i paesi in via di sviluppo ( non Annex ) che vengono lasciati liberi da vincoli

Il protocollo di Kyoto Gli impegni di Rio non parlavano volutamente dei tempi di realizzazione delle riduzioni. Si rimandava la definizione degli aspetti procedurali a successive Conferenze periodiche tra le parti (Cop), anche per evitare rotture diplomatiche tra paesi con idee differenti sulla gravità del problema e sull’urgenza e la natura degli interventi.La 3° di tali conferenze si è tenuta nel dicembre ’97 a Kyoto ed ha finalmente definito tempi e modalità in un protocollo, cioè un allegato alla conferenza di Rio.

Il protocollo di Kyoto I paesi annex1 si impegnano, come gruppo, ad arrivare al 2010 con le emissioni di gas serra ridotte del 5% rispetto al 1990, sembra poco ma considerando una tendenza di incremento annuo dell’1%, significa una riduzione effettiva del 25%.I paesi non annex non hanno vincoli per non limitarne le prospettive di sviluppo ma sono invitati a mettere liberamente in atto delle limitazioni

Il protocollo sarebbe entrato in vigore una volta ratificato da 55 paesi che rappresentassero almeno il 55% delle emissioni dai paesi annex 1 nel 1990.Insomma doveva essere accettato da molti paesi e tra questi ci doveva essere una grossa presenza dei maggiori emettitori. Tali condizioni sono state infine raggiunte nel 2005 con la ratifica della Russia

I parametri macroeconomici

I parametri utili a descrivere la situazione di una nazione possono essere molti, tra i più immediati:

• Popolazione• Prodotto interno lordo

(cioè la quantità di ricchezza prodotta)

I parametri macroeconomici

Altri indicatori utili potrebbero essere:

Reddito pro capite (rapporto prodotto interno lordo/popolazione)

Quantità di energia consumata per unità di reddito (rapporto tpes/pil)

Tipologia delle fonti di energia (CO2 / tpes)

I parametri macroeconomici1998 prodotto interno lordo per abitante (migliaia di

dollari)

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

USA

GIA

PPONE

GERM

ANIA

ITALI

A

ROM

ANIA

ETIOPIA

NIGERIA

BANGLADESH

INDIA

1998 tonnellate equivalenti di petrolio consumate per abitante

02468

10TPES/population(toe)

1998 tonn.eq.di petrolio per 1000$ di PIL

00,5

11,5

22,5

3

USA

GIAPPONE

GERMANIA

ITALI

A

ROMANIA

ETIOPIA

NIGERIA

BANGLADESH

INDIA

TPES/GDP(toe/1000 $)

Rappresentazioni meno drammatiche delle immagini si possono avere da grafici statistici relativi ad alcuni paesi “scelti a caso”

I parametri macroeconomici

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

1

COUNTRY_NAME 1997

Somalia 0,00

Chad 0,02

Burundi 0,03

Congo, Dem. Rep. 0,05

Mali 0,05

Ethiopia 0,06

Rwanda 0,06

Uganda 0,06

Central African Republic 0,07

Lao PDR 0,07

Mozambique 0,07

Malawi 0,08

Burkina Faso 0,09

Madagascar 0,09

Tanzania 0,09

Congo, Rep. 0,10

Sierra Leone 0,10

Niger 0,11

Liberia 0,12

Sudan 0,14

Guinea 0,16

Benin 0,18

Gambia 0,18

Cameroon 0,19

Guinea-Bissau 0,20

Myanmar 0,20

Togo 0,23

Ghana 0,26

Kenya 0,26

Zambia 0,28

Senegal 0,40

Angola 0,46

Sao Tome and Principe 0,55

Vietnam 0,60

Nicaragua 0,69

Honduras 0,77

Cote d'Ivoire 0,91

Yemen, Rep. 1,04

Guyana 1,21

Mauritania 1,22

Bolivia 1,45

Italy 7,38

14 European Monetary Union 8,15

Japan 9,55

United States20,1

3

Nelle tabelle e nel grafico le tonnellate di CO2 emesse per abitante in alcuni paesi

La situazione di alcuni paesi ricchiAnno 1997

CO2/popCO2 in tonnellate

CO2/pil CO2/tpes Tpes/pil Pil/popPil in migliaia di dollari

Francia 6,19 0,33 1,47 0,22 18,79Germania 10,77 0,61 2,55 0,23 17,75Italia 7,38 0,41 2,60 0,16 18,05Regno Un. 9,40 0,53 2,43 0,21 18,19Giappone 9,29 0,45 2,28 0,19 20,38Stati uniti 20,50 0,83 2,53 0,33 23,95OCSE 11,18 0,64 2,41 0,27 17,31Nel mondo

(nel 1999)4 0,78 2,40 0,32 5,12

L’identità di Kaya• Questa uguaglianza mette in relazione 4

coefficienti con le emissioni di CO2

CO2 = (CO2/tpes) X (tpes/pil) X (pil/pop) X pop

• L’utilità di questa uguaglianza è che pone in relazione indicatori economici, popolazione, emissioni di CO2 , chiarendo su quali leve si può intervenire per ridurre le emissioni di CO2

Scenari per l’Italia

Riassumiamo i 4 fattori• Il rapporto CO2/tpes

(grado di utilizzo di combustibili fossili nella produzione di energia)

• Il rapporto tpes/pil (rendimento energetico del sistema produttivo o semplicemente risparmio energetico)

• Reddito pro capite pil/pop • popolazione

Scenari per l’Italia• Ponendo pari a 1 il valore di ciascuno dei

quattro fattori nel 2000, diventano chiare le strade che si possono intraprendere per rispettare gli impegni assunti

CO2/tpes tpes/pil pil/pop popolazione

2000

(Valori storici)1 1 1 1

2010(previsione senza interventi)

0,97 0,92 1,23 0,99

2010(quali interventi?)

… … … …

CO2

1

1,09(+ 9%)

1

I due fattori realistici– Lasciamo pure costante la popolazione e l’incremento del reddito procapite

(2% annuo per semplificare)

CO2/tpes:Ridurre questo fattore significa aumentare la produzione di energia da fonti non fossili

tpes/pil:Ridurre questo fattore significa usare dispositivi ad alto rendimento energetico o incrementare quei settori produttivi che richiedono poca energia

Punti positivi, punti negativi

• Ci sono due dati particolari, specifici dell’Italia, che varrebbe la pena approfondire.

• 1) il rendimento energetico tep/pil è forse il migliore del mondo; cioè l’energia viene fatta fruttare al meglio, probabilmente perché costa di più rispetto ad altre nazioni.

• 2) la tipologia delle fonti di energia CO2/tep è tra le peggiori dei paesi industrializzati. Il che, se il dato fosse esatto, sarebbe spiegabile in due modi: o la produzione di energia in Italia da fonti non fossili ( idroelettrico, fotoelettrico, geotermico, eolico, termico solare ) è irrilevante o c’è un consumo abnorme di combustibili per autotrazione rispetto agli altri paesi industrializzati

?

Altre strade

• La convenzione di Kyoto accetta anche il concorso di altri tipi di azioni per giungere alla riduzione di emissioni

1) Implementazione congiunta:Due o più paesi Annex1 si accordano tra loro per una diversa distribuzione delle riduzioni, mantenendo invariato il totale (meccanismo usato dall’Unione Europea)

2) Fondo per lo sviluppo pulito:Simile all’implementazione congiunta, ma con il coinvolgimento di paesi non annex1 (in via di sviluppo).In pratica: se paesi annex1 dimostrano di aver aiutato paesi in via di sviluppo a contenere le emissioni, possono far valere le minori emissioni di questi come se fossero riduzioni delle proprie. Può essere però problematico valutare correttamente tali riduzioni

3) Commercio dei permessi:Se un paese riesce ad ottenere maggiori riduzioni di quelle per cui si è impegnato può vendere la quota eccedente ad un altro

1998 tonn.eq.di petrolio per 1000$ di PIL

00,5

11,5

22,5

3

USA

GIAPPONE

GERMANIA

ITALI

A

ROMANIA

ETIOPIA

NIGERIA

BANGLADESH

INDIA

TPES/GDP(toe/1000 $)

Altre stradeQueste altre strade secondo alcuni rischiano di diventare una scappatoia per i maggiori emettitori di gas serra per evitare di impegnarsi concretamente “a casa loro”.D’altra parte hanno una ragione di essere se si considera che l’aumento delle emissioni dei paesi in via di sviluppo potrebbe vanificare gli sforzi dei paesi annex1 e che ai fini dell’effetto serra è ininfluente in quale area geografica si riduce l’emissione.Inoltre il costo monetario della riduzione varia fortemente a secondo della situazione di ciascun paese

E’ un po' come per le cure dimagranti: perdere peso diventa più difficile man mano che ci si avvicina al peso ottimale

Oppure può essere più semplice e meno costoso migliorare il rendimento di impianti industriali obsoleti dei paesi in via di sviluppo, piuttosto che quello di impianti più moderni dei paesi avanzati

Come si può barare

Il rischio più concreto è quello di un comportamento opportunistico: lo stato A annuncia la propria adesione al protocollo, dopo di che non fa assolutamente nulla per raggiungere gli obiettivi dichiarati.

Se saranno raggiunti gli obiettivi globali ne godrà come tutti, ma non avendo dovuto affrontare nessun tipo di costo per raggiungerli, sicuramente diventerà più competitivo dei paesi che si sobbarcheranno realmente i costi delle riduzioni di emissioni

Ad esempio… 3 casi particolari•Gli Stati Uniti: sono i maggiori emettitori di co2 in assoluto, in più, forse anche per il basso costo al consumo dei prodotti petroliferi ed energetici, i maggiori consumatori di energia pro capite. Non hanno sottoscritto il protocollo di Kyoto

•La Russia: con il crollo del sistema sovietico ha subito una notevole deindustrializzazione, per cui è già molto al di sotto delle emissioni di co2 del ’90. Quindi senza alcun intervento si trova nella condizione di poter vendere molti “permessi di emissione”. E’ però il maggiore emettitore di metano, per perdite dai gasdotti. Ha aderito al protocollo di Kyoto

•La Cina: è tra i grandi paesi quello con il maggior tasso di crescita (economico e di emissioni). Non è un paese annex1 e quindi non è impegnato ad alcuna limitazione e neanche sembra intenzionato ad assumere impegni volontari

Il piano dell’Italia

• Allegato 2 _1_.pdf

• Allegato 2 (1).doc

•Da febbraio 2005 il protocollo di Kyoto è in vigore.•Le linee di intervento su cui è è orientato per ora il nostro Governo sono state illustrate nell’audizione alla Camera del 10 febbraio del Ministro per l’economia

Perché 10 anni dopo Rio

Durante le varie conferenze internazionali si è sempre dovuto mediare tra due differenti posizioni

1) See & wait (guarda e aspetta) cioè “nel dubbio osserviamo e aspettiamo di avere conferme”

2) “Meglio non rimpiangere” cioè “nel dubbio interveniamo per non doverci pentire poi di non aver fatto nulla”, tanto più che i tempi di riassorbimento della maggiore CO2 sono comunque nell’ordine dei decenni

Sostanzialmente sulla prima posizione si trovano gli USA, che da soli pesano per circa il 36% delle emissioni di CO2

Sulla seconda si trova l’ Unione EuropeaSono serviti 7 anni per arrivare alla ratifica del protocollo di Kyoto e per

impegnare gli stati che lo hanno ratificato a quegli obiettivi.Gli altri continuano per la loro strada, che comunque può pregiudicare gli sforzi

dei sottoscrittori.A questo punto la parola rimane alla politica e alla diplomazia

fonti

Banche dati di :World bank (banca mondiale)United nations (nazioni unite)Ipcc (international panel on climatic changes – U.N.)Eia-oecd (agenzia internazionale per l’energia- ocse)Apat (agenzia protezione ambiente e territorio)

Bibliografia:Il cambiamento climatico – A. Lanza – ed. il Mulino