Il Clima che cambia: miti o realtà

Lucilla CapotondiIstituto di Scienze Marine

CNR Sede di Bologna

Gli ultimi 300 anni, dominati dall'esplosione industriale e tecnologica hanno visto un incremento straordinario dell'impatto dell'uomo sull'ambiente con conseguenze non sempre prevedibili.

Gli indizi recentemente rilevati di un forte aumento del diossido di carbonio nell'atmosfera forse correlato con un incremento della temperatura media

del pianeta, destano preoccupazione:

per la prima volta siamo di fronte all'eventualità che l'attività umana contribuisca, in modo parziale o dominante, a modificare il clima

terrestre a livello globale.

Il tempo e il

clima

Il clima è

l'insieme delle condizioni atmosferiche (temperatura, umidità, pressione, venti...) medie

che caratterizzano una determinata regione geografica.

L’Organizzazione Meteorologica ha stabilito che la durata minima delle serie di dati continui per poter individuare delle caratteristiche climatiche di una

località

è

di 30 anni.

le evidenze Scioglimento dei ghiacci

Corriere della sera (19 Marzo 2002)

Antartide:“Le immagini del satellite hanno rivelato il crollo dalla Penisola Antartica di una lastra di ghiaccio denominata Larsen B. Il crollo dei 3250 km² di ghiaccio è l’ultimo evento registrato in una regione dell’Antartide dove un riscaldamento senza precedenti negli ultimi 50 anni sta modificando l’aspetto del continente bianco…”

le evidenze Variazioni

di

temperatura

negli

oceani

PESCI TROPICALI IN SICILIA, BOOM DI ARRIVI DAL MAR ROSSO 11 Feb 04

Un centinaio le specie migrate, rapporto dell’Icram

mette in guardia sulla quantità in aumento in rapporto ai cambiamenti climatici.

”La cosa più importante non è trovare le specie ma il fatto

che si stanno affermando in termini di biomassa, cioè di quantità. Il che significa che è in atto un fenomeno di

acclimatazione di queste specie a scapito della biodiversità

del Mediterraneo”.

L'entrata di specie tropicali, ma soprattutto il nuovo fenomeno dell'espansione verso il cuore del Mediterraneo ''è un segnale fondamentale degli effetti che i cambiamenti climatici stanno provocando sull'ambiente, …………………..

le evidenze variazioni del livello del mare

Lohachara, piccola isola nella Baia del Bengala. 10,000 persone sono state evacuate a causa dell’innalzamento del

livello del mare.

le evidenze eventi estremi

Oscillazioni climatiche repentine e violente sono gli aspetti eclatanti del clima del Pianeta in questi ultimi anni

le evidenze temperatura globale media

Valori espressi come scarto rispetto ai valori medi ‘61-’90

Il nocciolo

della

questione

Se tutto continua così, dicono i modellisti, il futuro climatico sarà veramente ostile per l'attuale distribuzione della flora e fauna.

Verità

o allarmismo ?

Si tratta di un tema indubbiamente molto complicato ed è

estremamente importante fare riferimento a dati precisi che sono statisticamente rilevanti e consolidati. Vengono date risposte spesso dettate

da

preconcetti, interessi particolari, paura o ignoranza piuttosto che da un’autentica ricerca della verità.

paleoclima

Lo studio del clima del passato potrebbe essere chiarificante per comprendere la sua variabilità naturale: le leggi, i tempi, la periodicità in assenza di qualsiasi perturbazione ad opera del l'uomo.

Una ottimale conoscenza del clima naturale potrebbe pertanto contribuire ad una migliore conoscenza dell'impatto antropico sul clima.

Variabilità climatica naturale del sistema o

colpa dell’attività dell’uomo?

documentazione metereologica

strumentale (2-3 secoli)

Come si studia il paleoclima?

documentazione metereologica strumentale (2-3 secoli)

documentazione storica (pochi millenni)

fonti bibliografiche

Documentazione geologica (da secoli a miliardi di anni)

archivi naturali -

Le singole particelle si depositano sul fondo del mare formando degli strati

i sedimenti marini sono particelle derivanti da processi biologici e fisici

sulla terra e nel mare. Si tratta di granuli rocciosi, precipitati chimici (cristalli), resti organogeni (gusci e

scheletri di organismi morti), frammenti vulcanici e materiali di

origine extra-terrestre. Essi vengono trasportati dai fiumi, dal ghiaccio,

dal vento, ecc...

La biblioteca climatica della terra

I sedimenti marini

La biblioteca climatica della terra

Ghiacci e ghiacciai

121 m

38 m

210 m

Gross Tonnage: 57,500 t

Accommodation: 150p

I principali progetti internazionali:

• Project Mohole

(1958-1966)• Deep

Sea

Drilling

Project (1968-1983)• Ocean

Drilling

Program (1985-2003)• Integrated

Ocean

Drilling

Program (2003-oggi)

CHIKYUCHIKYU

Scientific Target

Riser DrillingRiser Drilling

1000m

Sea Floor

2000m

3000m

4000m

5000m

6000m

Marine Riser and BOPMarine Riser and BOP

Chikyu drilling

Campionamento dei fondali marini

Carotaggi

perforazioni che permettono di ottenere informazioni su sedimenti fino a circa 200 milioni di anni fa (età della più antica crosta oceanica).

I sedimenti marini

N/O ITALICA: attività di ricerca

Studiare i vari strati di una perforazione in mare significa andare indietro nel tempo e quindi ricostruire gli scenari climatici che si sono succeduti sul nostro Pianeta

Ogni strato corrisponde ad un determinato

ambiente.

Lo studio dei vari granuli, del loro

contenuto fossilifero, delle loro proprietà fisico

-chimiche permette di ricavare indirettamente le

informazioni inerenti all’ambiente, alla vita

biologica ed alle condizioni climatiche in

cui si sono formati

Le successioni sedimentarie recuperate dai fondali oceanici rappresentano un grande archivio naturale: gli strati sono le pagine della storia climatica del nostro pianeta

più antico

più recente

Le carote vengono campionate ed analizzate

associazioni di clima freddo

associazioni di clima temperato

associazioni di clima caldo

Determinate specie sono diagnostiche di determinate fasce climatiche

le diverse specie richiedono habitat ben specifici

essi sono sensibili a/indicatori di :Temperatura e Salinità

Stratificazione delle acque

Tenore di nutrienti

Foraminiferi

la loro geochimica riflette quella della massa d’acqua

G. bulloides

18

O/16

O carb.

- 18

O/16

O standard δ18

O carbonato = -------------------------------------------- x 100018

O/16

O standard

T = 17.0 -

4.52 (δc

-

δw

) + 0.003 (δc

-

δw

)2

Il Rapporto Mg/Ca

nei gusci dei Foraminiferi è

in relazione alla temperatura della massa d’acqua del loro habitat

In Artide ed in Antartide

84m84m

850m850m

1284.87m1284.87m

Stazioni scientifiche a Ny-Ålesund

ZEPPELIN STATION

MISUREMISURE

FAUNA ARTICAFAUNA ARTICA

Volpe polareVolpe polare

Mario Zucchelli Concordia

Nave oceanografica

Le Stazioni del PNRA

1.500 mq di superficie interna12 m altezza, 18,5 diametro32 posti letto (16 persone periodo invernale)

Stazione Italo Francese “Concordia”Posizione: Lat. 75° 06’ 06” S - Long. 123° 23’ 42” EAltitudine: 3233 m. a.s.l.Distanza dalla costa: 1150 km.Capacità di alloggio estivo / invernale: 35/18

Si studia la composizione delle

bolle d’aria contenute nel ghiaccio

Sezione sottile di un livello di ghiaccio . Immagine al microscopio con luce polarizzata

Da

Zachos et

al. 2001

Agli albori

Negli oceani primordiali, 3.8 miliardi di anni fa, compaiono i primi esseri viventi: batteri che probabilmente fissavano CO2 e Idrogeno rilasciando metano.

Stromatoliti archeane

L’ atmosfera era completamente priva di ossigeno (O2 ) ed estremamente arricchita in biossido di carbonio (CO2 ) e idrogeno (H2 ) rilasciati dell’intensa attività vulcanica che dominava sulla superficie terrestre causando un notevole effetto serra

Alla fine dell’Archeano, circa 2.8 miliardi di anni fa, avviene il passaggio ad una atmosfera ossigenata probabilmente dovuta all’apporto di cianobatteri, in grado di produrre ossigeno.

La super greenhouse del Cretacico medio

Altissimi valori di CO2,

più alti di quelli attuali!

Nessun gradiente

latitudinale di temperatura

Circolazione oceanica modificata

Sviluppo di una calotta glaciale permanente nell’Emisfero Nord.

3–2.5 milioni di anni fa

3–2.5 milioni di anni fa

Gli ultimi 3 Milioni di anni sono caratterizzati dall’alternarsi di stadi climatici glaciali e interglaciali con periodicità di 41.000 e 100.000 anni

Milutin Milankovitch

Il clima della Terra e’ controllato dalle variazioni della sua geometria orbitale. Le principali variazioni della posizione del nostro pianeta attorno al sole sono in grado di indurre cambiamenti sul clima in quanto regolano la globale stagionale e latitudinale distribuzione dell’irradiazione solare sulla Terra.

Irraggiamento solare

eventi attribuiti al rilascio di materiale da parte di icebergs che dalla calotta glaciale sono scesi alle medie latitudini Questi eventi sono caratterizzati da riscaldamento rapido e graduale raffreddamento

Eventi rapidi (scala decadale e millenaria): Heinrich events

0

50

100

150

200

250

300

0510152025

temperatura

Tempo

(*1

000

a.)

Younger Dryas

Optimum climatico

20

10

0

L.G.M.

Little Ice Age

Dall’ultima glaciazione….ad oggi

Fine dell’ultimo massimo glaciale

(circa 18000 anni fa)

18000 anni fa, la parte settentrionale dell'Adriatico era terra emersa, la costa si estendeva fra Pescara e

Zara e il Po scorreva ai piedi dell'Appennino. Le Alpi erano sede di ghiacciai perenni ed il

livello dei mari era di 120m inferiore rispetto ad oggi

L'iniziale aumento di temperatura dell'Olocene raggiunse il suo massimo 9000 – 6000 anni fa (Optimum climatico).

È quella l'epoca dello sviluppo delle grandi civiltà del bacino del Mediterraneo, dagli Egiziani agli Ittiti.

In questo periodo nel Mediterraneo orientale si sono depositati i sapropels: sedimenti di colore scurocaratterizzati da un elevato contenuto in materia organica dovuto ad un aumento della produttività primaria in mare (fioriture algali per eccesso di nutrienti).

La piccola età

del ghiaccio

A partire dal 1500 e fino a circa la metà

del 1800 si

ebbe un periodo di raffreddamento che provocò un notevole incremento dei ghiacciai alpini: è

la

cosiddetta Piccola Età Glaciale, in cui furono

edificati imponenti apparati morenici

Il clima del nostro pianeta non è stabile: è cambiato, fin dalle sue origini, con tempi e modalità diversi.

La Terra nel corso della sua storia, ha attraversato periodi di grande freddo alternati a periodi molto caldi, ci sono state oscillazioni regolari e cicliche (in relazione alle variazioni dei parametri astronomici), mentre altre sono state rapide ed improvvise (scala centenaria e millenaria)

Le variazioni nel tempo delle concentrazioni di anidride carbonica (CO2), di metano (CH4) e della temperatura dell'aria, evidenziano che in alcuni momenti del passato, si sono avute condizioni climatiche estreme e che si sono ripetuti scenari climatici simili all'attuale. Il rapporto tra T e CO2 non è stato proporzionale nel tempo

La lezione del passato

Le domande aperteGli scenari del passato saranno replicati nel futuro?

Quale è l'importanza dell'intensità e della velocità con la quale avvengono i processi climatici?

Con che modalità e tempistica la variabilità climatica e l'impatto antropico influenzano gli ecosistemi marini e terrestri (estinzioni/adattamento)

Incongruenze nel legame di causa-effetto tra variazioni di CO2 e variazioni di temperatura

è aumentata prima la CO2 o la T?

Il rapporto tra variazioni di CO2 e di T non è stato sempre proporzionale (alle stesse emissioni di CO2 non corrisponde un corrispondente riscaldamento)

Problemi aperti…

Cambiamenti nell’atmosfera:Composizione, circolazioneCambiamenti nella

radiazione solare incidenteNuvole: albedo, assorbimento, precipitazioni

Interazione biosfera-suolo

Interazione atmosfera-suolo

Strati ghiacciati

Attività umaneGhiacci marini

Interazione atmosfera-ghiacci

Scambi di calore

Interazione Vento-superficie

AccoppiamentoGhiacci-oceano

Idrosfera: laghi e fiumi

Biosfera

Criosfera: ghiacci marini, strati ghiacciati, ghiacciai

Superficie terrestre

Ghiacciai

Cambiamenti negli oceani:Circolazione, Livello del mare, Biogeochimica

Cambiamenti nel/sul suolo:Orografia, Uso del suolo, Vegetazione, Ecosistemi

Il clima è il risultato di molti processi che interagiscono tra loro

E’ il complesso equilibrio tra atmosfera oceano e biosfera che regola e determina le relazioni fra il sistema

climatico e gli ecosistemi marini e

terrestri.

I processi sono complessi: presentano differenti scale temporalialcuni hanno carattere “non fisico”

Cosa determina il clima: la radiazione solare

Cosa determina il clima: la composizione atmosferica e il “forcing” radiativo

Quale ruolo giocano i gas serra?

L’immissione in atmosfera di elevate quantità di

anidride carbonica (CO2 ) e altri gas serra, dovuta alle attività industriali, ha potenziato l’effetto serra

naturale.

Cosa determina il clima: la circolazione atmosferica

•

L’energia

radiante

che

dal

Sole giunge

alla

Terra viene

“ridistribuita”

dalla

circolazione

atmosferica

e da

quella

degli

oceani

anticicloni

anticiclonialisei

alisei

Cosa determina il clima: la circolazione oceanica

Immagine da /www.Immagine da /www.meteorologyclimatemeteorologyclimate..comcom

Come sarà il clima del futuro?

Definire

un modello

significa

formulare

le equazioni

principali che regolano la dinamica delle variabili climatiche.

Un modello climatico è

una versione del sistema Terra elaborato al computer che rappresenta le leggi fisiche e le interazioni chimiche nel miglior modo possibile.

Lo sviluppo dei modelli climatici prevede l’inserimento di nuove variabili

Scenari

e previsioni

Previsione di aumento della temperature media globale, considerando vari scenari di

emissione.

La scienza a nostra disposizione, è all’inizio del suo cammino di

comprensione del sistema climatico. Tanto nella definizione di quali

sono i dettagli di questo meccanismo quanto nello specificare quali

sono le interazioni tra le varie parti che lo compongono. Quindi la

previsione del clima futuro è effettivamente a tutt’oggi materia di ricerca

scientifica in corso, con molti punti che ancora devono essere chiariti.

Ma è giusto prendere decisioni quando non c’è certezza sulle cause?

Qual è l'atteggiamento più ragionevole per affrontare questi problemi? Con quali criteri prendere le decisioni a cui siamo chiamati?

Qui il tema necessariamente travalica i limiti del metodo scientifico e viene messo in evidenza il problema del rapporto dell’uomo con l’ambiente e con la gestione delle risorse del nostro pianeta per il benessere di tutti.

Non si tratta di rinunciare a utilizzare le risorse ma di farlo con temperanza e prudenza, consapevoli dei limiti delle nostre conoscenze e riconoscendo la natura come dono prezioso affidato alla nostra cura e responsabilità.

Grazie per l’attenzione

È

possibile prevedere il clima del futuro?