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Rivista e dossier del Centro Studi l'Uomo e l'Ambiente - Padova
direttore Domenico Ceravolo
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Dossier "Cambiamenti climatici"
Rapporto del Senato francese 2001


 

PRIMA PARTE: CLIMATOLOGIA

Capitolo primo: Il clima

Indice:
1. Il clima è planetario  

2. La variabilità del clima   

3. La complessità del clima

4. I contrasti del clima

5. Il clima non è ben conosciuto

6. L'uomo non può dominare il clima


Capitolo secondo: L'effetto serra

Indice:
1. Grazie all'effetto serra, una Terra accogliente

2. La realtà dell'intensificazione dell'effetto serra

3. Le cause dell'intensificazione dell'effetto serra

4. L' intensificazione dell'effetto serra proviene da fonti regionali diverse

5. L'irreversibilità dell'intensificazione dell'effetto serra e del suo ritmo


Capitolo primo: Il clima

La parola clima, che tutti usiamo, non richiama spontaneamente il significato greco del termine: inclinazione. Si tratta dell'inclinazione con la quale i raggi del sole arrivano sulla superficie della terra.

Secondo la latitudine, questa inclinazione varia regolarmente con le ore del giorno e con i giorni dell'anno, determinando così il ciclo delle stagioni. Tuttavia, questi cicli, diurni e annuali, registrano delle piccole modificazioni, di origine astronomica, nel corso dei millenni. La temperatura della Terra e la presenza di acqua sono direttamente influenzate dall'irraggiamento solare e le condizioni stesse di vita sulla Terra ne sono il risultato.

Sulla Terra, l'uomo non è in grado di regolare il clima, ma, guastandolo, rischia di perturbare la vita.

1. Il clima è planetario
La composizione dell'atmosfera della Terra è unica in tutto il sistema solare (78% d'azoto, 21% di ossigeno, 0,9% di argon, 0,03% di anidride carbonica, mentre metano, ozono, vapore acqueo, ossido d'azoto, vari aerosol, sono solo presenti solo in tracce). Tale composizione permette la vita dell'uomo, degli animali e dei vegetali. La terra è il solo pianeta ad avere in superficie acqua allo stato liquido.
La sua distanza d al Sole, 147 milioni di chilometri, le consente di evitare il surriscaldamento cui è sottoposto il pianeta Venere con 460 °C di temperatura minima, di giorno come di notte, e un'atmosfera composta per il 96% di anidride carbonica (0,03% nell'atmosfera terrestre).
Il pianeta Marte, distante dal sole sessanta milioni di chilometri più della Terra, conosce temperature estive che variano da -100 °C a 0 °C nel corso della giornata. Attualmente non è ancora stata dimostrata l'esistenza dell'acqua sotto forma liquida.
L'irraggiamento solare costituisce l'unica fonte di calore della Terra, il 99,97%, ripartito secondo l'inclinazione dei raggi solari. Tuttavia, solo la radiazione non riflessa verso lo spazio, principalmente ad opera dell'atmosfera e delle nuvole, viene convertita in calore. Ugualmente, e più ancora, l'atmosfera e le nuvole intervengono per controllare la radiazione infrarossa attraverso la quale il pianeta espelle questo calore di origine solare verso lo spazio.
L'atmosfera che circonda la terra, una sottile striscia di una ventina di chilometri di spessore circa, costituisce un regolatore essenziale del clima.
Sempre rimescolata dai venti, la composizione dell'atmosfera in un dato luogo ha presto ripercussioni mondiali in quanto subisce una continua omogeneizzazione.
Ciò ha una conseguenza immediata sul tema del presente studio: ogni emissione locale di gas serra aumenta il tenore mondiale nell'atmosfera di quel gas.
La miscelazione dell'atmosfera avviene essenzialmente grazie a due grandi movimenti: la circolazione atmosferica e la circolazione oceanica.

1. A. La circolazione atmosferica  

La circolazione atmosferica realizza, quasi per metà, l'equilibrio termico del pianeta ripartendo le masse d'aria dell'atmosfera.
Partendo dall'equatore, le masse d'aria calda, più leggere, s'innalzano e si dividono in due per dirigersi verso ciascuno dei poli.
Al disopra delle regioni subtropicali, l'aria, divenuta più fredda, ridiscende verso il suolo e si dirige verso l'equatore. Esistono così due grandi anelli che ricoprono ciascuno quasi la metà di un emisfero.
Sotto l'azione della forza di Coriolis, i movimenti dell'aria verso l'equatore sono deviati a destra nell'emisfero nord e a sinistra nell'emisfero sud, formando gli alisei, che si caricano di umidità al disopra delle acque tropicali, e producono giganteschi cumulo-nembi che riversano piogge diluviane da una parte e dall'altra dell'equatore sulle foreste tropicali dell'Amazzonia, dell'Africa e dell'Indonesia.
Oltre queste due zone di grandi piogge, si trovano i grandi deserti del Messico, del Sahara (emisfero nord) e quelli del Cile, di Namibia e d'Australia (emisfero sud).  

1. B. La circolazione oceanica
Come l'aria, l'acqua contribuisce al trasporto del calore eccedente delle latitudini tropicali fino alle latitudini polari.
Questi movimenti di correnti calde e fredde di superficie durano qualche decina, addirittura qualche centinaio di anni, mentre il movimento delle correnti fredde di profondità, la circolazione termoalina, che va dall'Atlantico del Nord al centro del Pacifico, parecchie centinaia fino a qualche migliaio di anni.
La circolazione atmosferica e la circolazione oceanica contribuiscono, ciascuna per circa metà, al rimescolamento dell'atmosfera. Ma, tenuto conto della differenza di ritmo delle due circolazioni, l'oceano, che immagazzina circa mille volte di più energia rispetto all'atmosfera, tempera le variazioni stagionali del clima. Il carattere planetario del clima ha una conseguenza: il solo modo per comprendere bene un meccanismo climatico è osservare tutta la Terra.
 

2. La variabilità del clima

Durante audizioni e studi il Relatore ha notato che la situazione climatica attuale è generalmente considerata come normale. In realtà, nei più di 4,6 miliardi di anni di vita del pianeta Terra, il clima, alla sua superficie, non ha cessato di modificarsi e, spesso, in modo profondo. Tutta la storia del clima descrive l'ampiezza di queste variazioni e le loro caratteristiche, e un'immensa parte di questa storia ci è ancora totalmente sconosciuta.
Le conoscenze fondamentali sul clima del passato ci vengono da scavi archeologici e da “carote” glaciali. Questi due sistemi di ricerca, congiunti, ci hanno permesso di risalire fino a 420.000 anni fa, e questo significa che, attualmente, è conosciuto con precisione solo un decimillesimo della storia climatica della Terra, e ciò deve indurre una grande modestia nelle analisi e nelle affermazioni che da esse potrebbero essere tratte, e anche nei tentativi di modellizzare un'evoluzione logica del clima.
I confronti effettuati tra le analisi archeologiche di M.me Nicole Petitmaire e quelle delle “carote” glaciali di M. Claude Lorius, permettono di mostrare che grandi cambiamenti possono essere constatati in seguito a variazioni climatiche medie che non eccedono i 5° di ampiezza termica.
Per questa ragione, l'accostamento di questi dati con gli studi attualmente condotti da vari scienziati riuniti in seno al Gruppo Internazionale sui Mutamenti Climatici (IPCC), che prevedono, per il XXI° secolo, un variazione media di temperatura da +1 °C a +3 °C o da +2 °C a +4 °C (secondo rapporto IPCC) o ancora da +1,4 °C a +5,8 °C (terzo rapporto IPCC) malgrado apparentemente poco rilevante, non costituisce una variazione indifferente.
Tanto più che in materia di clima, i momenti di scatenamento degli effetti soglia sono attualmente molto poco conosciuti. Per attenersi ad un solo esempio, legato alla circolazione oceanica, un aumento di temperatura di 4 °C nella regione del Labrador non costituirebbe una catastrofe ecologica in sé, forse anche il contrario, ma se questo aumento di temperatura interrompesse l'inabissamento delle acque dell'oceano in questo distretto, e quindi anche l'affondamento dell'anidride carbonica e, soprattutto, provocasse l'interruzione della Corrente del Golfo che regala all'Europa un clima temperato, allora occorrerebbe realmente allarmarsi per un tale aumento della temperatura.
Anche se gli uomini si rifiutano di prendere spontaneamente in considerazione i disagi che potrebbero derivare da un cambiamento climatico, è evidente che nel passato l'uomo ha dovuto, parecchie volte, suo malgrado, affrontare importanti cambiamenti climatici. Sarebbe lo stesso in caso di nuove variazioni del clima e i mezzi tecnici, attualmente disponibili, potrebbero non essere decisivi per annullare o attenuare le conseguenze perverse di un tale cambiamento. La differenza in rapporto ai periodi passati consisterebbe nella responsabilità, almeno parziale, dell'uomo nei cambiamenti climatici attualmente osservati. Nel corso dei precedenti periodi, l'uomo non poteva far altro che adattarsi al clima, modificato dalla fatalità. Oggi e in futuro, i cambiamenti climatici potrebbero forse derivare dalla stessa azione dell'uomo, senza peraltro che l'uomo sia in grado di correggere gli effetti dei cambiamenti da lui stesso provocati.
Infatti, l'emissione di vapore d'acqua, di anidride carbonica, di metano e di altri gas serra può essere più o meno limitata dall'intervento dell'uomo; invece come potrebbe l'uomo organizzare l'assorbimento di questi gas serra per annullarne gli effetti, una volta che questi sono stati liberati nell'atmosfera?
Rimettersi alla natura non è più una soluzione da raccomandare, in quanto i diversi gas serra hanno cicli di vita molto variabili e assolutamente non trascurabili.
Emerge da queste considerazioni che alla variabilità del clima, dovuta o meno all'uomo, converrà adattarsi. È necessario studiare, secondo le tipologie di variazione, secondo le loro cause e secondo le regioni del mondo interessate, i margini di manovra lasciati all'uomo per adattarsi ed è da temere che questi siano tanto più ridotti quanto più il ruolo dell'uomo nelle emissioni dei gas serra sarà stato importante.

  3. La complessità del clima
Tre grandi cicli influenzano il clima, in modo particolare. Il ciclo dell'acqua, quello del carbonio e quello dell'azoto.

3. A. Il ciclo dell'acqua

La Terra è senza dubbio il gioiello del sistema solare. Quando la si ammira dallo spazio, piccola bolla tenera e blu che galleggia nell'infinito, il suo nome sembra proprio scelto male: la superficie del nostro pianeta è infatti ricoperta per tre quarti dall'oceano.” (Serge Brunier)
Il pianeta blu, il pianeta che porta acqua liquida in superficie, è la Terra. Sotto questo punto di vista, essa è unica nel sistema solare.
Ogni giorno, nelle regioni tropicali, la maggior parte del vapore acqueo evapora, poi, questa massa d'aria umida è trasportata verso latitudini più elevate e subisce una serie di condensazioni a causa del raffreddamento dell'aria.
Queste condensazioni producono piogge e poi nevi, avvicinandosi ai poli.
Peraltro, sorgenti e vulcani costituiscono altri due luoghi essenziali per il ciclo dell'acqua.
Per riprendere l'immagine impiegata da Jacques Labeyrie, funzionano in parallelo sulla terra tre impianti di depurazione: le sorgenti, i vulcani (trattamento dell'acqua ad alta temperatura) ed i mari (evaporatore a bassa temperatura).
Gli uomini, gli animali e le piante hanno un bisogno vitale, che il ciclo dell'acqua, in essi e intorno ad essi, si compia in continuazione.
Per la sopravvivenza di un uomo delle zone temperate, sono indispensabili 500 litri di acqua all'anno mentre un uomo che vive in un clima desertico avrebbe bisogno da 2.000 fino, addirittura, a 3000 litri all'anno.
In confronto, le piante necessarie per produrre un chilo di granella di mais assorbono più di 300 litri di acqua in sei mesi.
Ma il ciclo dell'acqua è strettamente dipendente dalla temperatura, poiché le reazioni chimiche vitali avvengono, per la maggior parte delle specie vegetali, solo con temperature superiori agli 8° - 10 °C e inferiori a 45 °C circa, anche se certe specie sopportano temperature fino a -70 °C e a +250 °C.
Per le specie animali, le migrazioni alle quali si affidano illustrano la preoccupazione di conservare le migliori condizioni climatiche possibili.

3.B. Il ciclo del carbonio

A complemento del ciclo dell'acqua, interviene il ciclo del carbonio.
Elemento essenziale alla vita, il carbonio costituisce la struttura delle molecole organiche di tutti gli organismi viventi.
È presente anche nelle rocce calcaree e nell'aria.
Per inquadrare l'importanza delle diverse localizzazioni del carbonio, si può rilevare che venti milioni di miliardi di tonnellate di carbonio si trovano nei sedimenti calcarei (30.000 volte più che nell'atmosfera), che anche l'oceano trattiene carbonio, sotto forma di ioni bicarbonato disciolti nell'acqua (60 volte più che nell'atmosfera), che la biosfera contiene sostanza organica che, con i residui nei suoli e negli oceani rappresenta cinque volte la quantità di carbonio presente nell'atmosfera. Infine, l'anidride carbonica rappresenta lo 0,03% dell'aria.
Tra queste diverse riserve avvengono scambi di carbonio, si realizza così il ciclo del carbonio.
Gli scambi possono avvenire nei modi seguenti:
- Biosfera continentale fotosintesi atmosfera (le piante assorbono ed emettono anidride carbonica);
- Oceano atmosfera (l'anidride carbonica presente nell'atmosfera reagisce con l'acqua fredda e si trasforma in bicarbonato, che, in decenni, centinaia o migliaia di anni si decompone, per effetto dell'acqua calda e libera anidride carbonica nell'atmosfera. È la presenza dell'anidride carbonica disciolta nell'acqua, aumentata dall'irraggiamento solare, che permette la proliferazione di alghe microscopiche alla superficie degli oceani: il fitoplancton. Questo viene assorbito dallo zooplancton che nutre i pesci.
La catena della vita comprende sempre il carbonio (cellule di fitoplancton, quindi tessuto degli altri organismi viventi, quindi rifiuto organico).
Ma questo carbonio non è solamente assorbito, è anche immesso nell'aria (respirazione delle alghe, dei pesci, ossidazione dei rifiuti).
Solo il 10% di tutto questo carbonio (feci, tessuti morti, rifiuti) si inabissa negli oceani ma quasi il 9% si sciogli prima di raggiungere il fondo. Dunque, solo l'1% del carbonio presente negli oceani rimane intrappolato per milioni di anni.
Ogni elemento del ciclo del carbonio dipende dagli altri elementi. Così, il fitoplancton si nutre di sali provenienti dalle profondità oceaniche e risaliti alla superficie grazie alla circolazione oceanica.
Senza questa risalita, il fitoplancton non potrebbe sopravvivere.
Due altri fenomeni partecipano al ciclo del carbonio: le eruzioni vulcaniche, che immettono nell'atmosfera l'anidride carbonica dei depositi sedimentari del fondo degli oceani (carbonati che liberano anidride carbonica sotto l'effetto del calore) e l'erosione delle rocce (la pioggia dissolve i carbonati e gli allumosilicati delle rocce e trasporta gli ioni carbonato verso l'oceano attraverso fiumi e canali).
In questo modo, il vulcanismo assicura il rinnovamento dell'anidride carbonica nell'aria, mentre l'erosione gioca il medesimo ruolo per l'oceano.
Si suppone che, più di quattro miliardi di anni fa, una fortissima attività vulcanica abbia prodotto uno spesso strato di anidride carbonica. Un effetto serra molto forte avrebbe allora impedito all'acqua dell'oceano di gelare, e questo avrebbe dovuto verificarsi tenuto conto che l'irraggiamento solare era inferiore di circa il 30% rispetto a quello attuale.
La vita e la fotosintesi sono allora apparsi nell'oceano e, nel corso di centinaia di milioni di anni, l'anidride carbonica dell'atmosfera è stata sostituita dall'ossigeno che, nell'arco di un miliardo di anni, è arrivato a costituire il 21% dell'atmosfera, permettendo la formazione dello strato d'ozono, circa 400 milioni di anni fa, proteggendo la vita sulla superficie dei continenti contro l'irradiazione solare ultravioletta.

4. I contrasti del clima

I contrasti climatici hanno potuto essere osservati nel tempo e nello spazio.
Verso la fine del XIX secolo fu avanzata l'ipotesi di periodi di glaciazione successivi, ma solo tra il 1930 e il 1940 un matematico, Milutin Milankovitch, ha supposto che la variazione dell'inclinazione della Terra in rapporto al piano della sua orbita potesse giocare un grande ruolo nella successione dei periodi glaciali.
Questa ipotesi fu verificata ulteriormente grazie allo studio dei livelli del mare nel passato, in particolar modo con lo studio delle variazioni delle zone di insediamento delle mangrovie, i cui resti si conservano per lungo tempo nella fanghiglia e con la datazione delle conchiglie.
Una parte molto importante di questi lavori fu realizzata al Centro dedicato alla radioattività debole di Gif-sur-Yvette (C.F.R.), utilizzando il metodo di datazione al carbonio 14.
Questi lavori hanno consentito di dimostrare che 18.000 anni fa
, il livello del mare era all'incirca 120 metri al disotto di quello attuale. Successivamente, il livello è regolarmente aumentato, alla velocità di un metro per secolo circa, fino al livello attuale raggiunto verso i 7.000 anni fa. Questo fenomeno viene spiegato con lo scioglimento dei ghiacci.
È probabile che 18.000 anni fa, la Francia fosse un deserto, a nord della latitudine di Orleans e la Manica non esistesse.
Al contrario, altre datazioni effettuate a partire da “carote” di corallo prelevate nell'atollo di Mururoa, hanno dimostrato che 125.000 anni fa, il livello del mare era molto vicino al livello attuale.
È stato accertato che, a partire da 150.000 anni fa, il mare ha subito, in totale, cinque oscillazioni principali legate a grandi variazioni climatiche, e questi fenomeni hanno potuto essere verificati in tutto il mondo.
Parallelamente, l'analisi di “carote” glaciali prelevate nell'Antartico, a Vostok, ha permesso di effettuare datazioni che risalgono a 420.000 anni fa, in particolare grazie ai lavori di Claude Lorius e del Laboratorio di Glaciologia e Geofisica dell'Ambiente del CNRS di Grenoble, in collaborazione con ricercatori sovietici.
Risultati ottenuti in seguito a trivellazioni nei sedimenti marini hanno permesso di ricostruire la storia termica degli oceani fino a 200 milioni di anni fa (progetto Deep sea drilling condotto nel Pacifico nel corso degli anni ‘70).
È stato osservato che all'inizio dell'era terziaria, la temperatura al fondo del mare era da 18° a 20 °C, ciò che illustra l'ampiezza dei contrasti climatici.
Peraltro, il programma internazionale CLIMAP realizzato dal 1971 al 1976, ha consentito di redigere la carta climatologica dell'estate di 18.000 anni fa con una precisione dell'ordine di 1.5 °C.
Ciò è stato possibile classificando in quattro gruppi di popolazione (tropicale, subtropicale, subpolare e polare) la quindicina di foraminiferi che vivono alla superficie delle acque al largo; infatti essi si stabiliscono in un habitat definito, in particolare per la sua temperatura.
CLIMAP ha stabilito che a quell'epoca, in inverno, la banchisa si estendeva da New York a Brest.
Altri risultati essenziali sono stati ottenuti studiando le morene per tracciare l'estensione dei ghiacciai continentali.
Le morene antiche dimostrano che
, 18.000 anni fa, i ghiacciai si estendevano fino a sud di Chicago e di New York, in America del Nord e fino a Bristol, Lipsia e Varsavia nell'Europa del Nord e che, nello stesso periodo, Parigi doveva conoscere un clima simile a quello attuale della Lapponia.
A quell'epoca, è probabile che le regioni della Loira, della Borgogna, del nord delle Alpi e del nord dei Carpazi fossero ricoperte da tundre.
Anche un altro metodo, fondato sull'analisi dei pollini fossili, la palinologia, ha dato risultati molto ricchi.
A partire dei granuli pollinici lasciati dalle piante nei suoli fossili, vengono identificate le varie specie di piante, presenti in una o nell'altra epoca.
L'interesse di questo metodo è legato al fatto che i pollini possono conservarsi nei suoli per parecchie diecine di milioni di anni. Grazie ai pollini, le temperature di diecine di milioni di primavere ed estati possono essere dedotte con una precisione di 2° - 3 °C; per mezzo di questa tecnica può essere valutata l'importanza dell'umidità.
L'insieme di questi elementi ha mostrato che molte importanti variazioni climatiche sono esistite nel passato e che il clima attuale non ha ragione, a priori, di essere più immutabile dei climi precedenti.


5. Il clima non è ben conosciuto

5.A. La scarsa conoscenza dei climi del passato

Il carattere variabile del clima costituisce una delle sue caratteristiche essenziali, perciò è importante studiare i climi del passato per conoscere l'ampiezza delle variazioni già manifestatesi dall'inizio della storia climatica, le cause e gli effetti di questi cambiamenti per meglio apprendere la portata delle variazioni registrate attualmente o temute per il futuro.
Lo studio dei paleoclimi, o paleoclimatologia, ha ottenuto una conoscenza molto buona dell'evoluzione degli stessi nel corso degli ultimi due milioni di anni. È stata evidenziata l'alternanza di cicli glaciali e di periodi interglaciali. La differenza tra la temperatura media alla superficie della Terra nel corso dei periodi interglaciali, e quella media durante i periodi di massima estensione dei ghiacci, è dell'ordine di 5 °C.
Queste variazioni di temperatura si accompagnavano a grandi modificazioni del volume dei ghiacci e dunque del livello del mare.
Queste alternanze sono state spiegate, innanzitutto, con le modificazioni dell'orbita della Terra intorno al Sole. Tuttavia, sulla scorta di trivellazioni operate nell'Antartico che hanno consentito di studiare un periodo superiore a 200.000 anni, è stato dimostrato che le variazioni climatiche erano accompagnate da modificazioni rilevanti della composizione dell'atmosfera. A partire da questo dato, si è potuto dedurre che cambiamenti climatici importanti e molto rapidi si erano verificati senza alcuna connessione con variazioni dell'orbita della Terra intorno al Sole. Ad esempio, circa 11.500 anni fa, in qualche decennio, le temperature sono aumentate di 7 °C in Groenlandia, poi si sono abbassate nel corso di un periodo da 500 a 2.000 anni. Nel medesimo tempo, le precipitazioni raddoppiarono in 3 anni.
Altro esempio, alla fine del periodo glaciale il Nord Atlantico si è riscaldato di 10 °C in 400 anni.
Anche se il clima degli ultimi 10.000 anni appare più stabile, sembra che si siano verificate importanti variazioni regionali. La Piccola era glaciale (1450 - 1850) sembra avere colpito una rilevante parte del pianeta. È per questo che l'Accademia delle Scienze ha avanzato l'ipotesi che il riscaldamento globale rilevato dal 1850, fosse, almeno in parte, legato alla fine della Piccola era glaciale. Essa ha insistito sul fatto che cambiamenti climatici importanti possono verificarsi a scala di una vita umana.

5 B. Le incognite del clima presente

Due elementi contribuiscono all'imperfetta conoscenza del clima, nonostante i progressi spettacolari della scienza, si tratta delle nuvole e dell'oceano.
Le nuvole: la conoscenza insufficiente della microfisica delle nuvole non permette di considerare risolte numerose questioni.
Però tutte le precipitazioni, pioggia, neve e grandine, vengono dalle nuvole, dal vapore acqueo che si condensa nelle nuvole. La limitazione del contenuto in vapore acqueo dell'atmosfera dipende da processi che si svolgono nelle nuvole. I cambiamenti nell'umidità atmosferica influiscono fortemente sull'effetto serra.
L'oceano: è il grande regolatore dei mutamenti climatici. Le masse oceaniche costituiscono il 97% dell'acqua del pianeta e ne ricoprono la superficie per il 70%.
L'oceano immagazzina energia e la trasporta, attraverso il pianeta, dai tropici, dove l'acqua si avvicina ai 30 °C, fino alle latitudini elevate. Si ritiene che l'oceano realizzi circa la metà di questo trasferimento di calore, mentre l'altra metà è assicurato dall'atmosfera.

Fino a poco tempo fa, l'oceano era poco conosciuto.

Soltanto dopo il lancio del satellite Topex-Poseidon, nel 1992, da parte di CNES e NASA, è stato possibile conoscere il livello degli oceani, con lo scarto di qualche centimetro.
È allora risultato che l'oceano presenta una superficie "gibbosa", che riproduce in gran parte i rilievi dei fondi marini.
Ora può essere condotto lo studio della circolazione oceanica, spesso paragonata ad un gigantesco tapis roulant . Finalmente possono essere analizzate le caratteristiche del movimento superficiale che fa sprofondare le acque fredde e risalire le acque calde, in un lungo periplo che dura per quasi mille anni.
L'acqua fredda che sprofonda nel mar di Norvegia, nel mare del Labrador e intorno all'Antartico, cola al fondo dell'Atlantico, passa il capo di Buona Speranza e prosegue nell'oceano Indiano dove una parte risale mentre l'altra torna in superficie nell'oceano Pacifico. Sopra questa corrente profonda, circola, in superficie ed in senso contrario, l'acqua calda.
Questa circolazione, chiamata anche circolazione termoalina, è mantenuta dalle differenze di densità tra due masse d'acqua non egualmente calde e non egualmente salate. Infatti, vicino ai poli, il mare è più salato perché la parte dell'acqua che gela contiene meno sale dell'acqua liquida.
Da questo le preoccupazioni dei climatologi e degli oceanologi legate ad un eventuale riscaldamento climatico: lo scioglimento dei ghiacci, forse, rischia di rallentare, o addirittura eliminare lo sprofondamento delle acque fredde molto salate e dunque d'interrompere il funzionamento del tapis roulant della circolazione oceanica.
In una tale ipotesi, sarebbe rimesso in causa il ruolo dell'oceano come regolatore del clima. Ciò potrebbe avere un effetto paradossale: il riscaldamento in corso includerebbe un raffreddamento.
Infatti, in assenza del ruolo mitigante della Corrente del Golfo, il nord Europa sarebbe, in questo caso, particolarmente colpito. Il Regno Unito e la Francia potrebbero conoscere inverni simili prossimi a quelli canadesi attuali.

5. C. I climi futuri sono ancora da scoprire

Le conoscenze sui climi del passato e i dati relativi al clima attuale permettono di delineare meglio il clima del futuro.
Da una parte, si prevede il ritorno dei ghiacci, legato alle variazioni della radiazione solare in arrivo sulla Terra, che dovrebbe verificarsi da qui a 70.000 anni; dovrebbero essere interessati il Canada e la Scandinavia.
Questo consente di rilevare che il riscaldamento attualmente constatato s'inscrive in un ciclo più ampio di raffreddamento.
La grande quantità di dati raccolti, sia sui climi passati che attuali, consente di utilizzare la modellizzazione numerica per mezzo di calcolatori superpotenti per tentare di elaborare qualche proiezione.
Più lontana sarà la proiezione, più potrà essere provato il ruolo dell'uomo nel riscaldamento climatico, più i modelli climatici dovranno incorporare le variabili economiche nonchè i dati riguardanti i cicli bio-geo-chimici.
Tuttavia, il realismo crescente dei modelli climatici finisce col condurre alle stesse difficoltà d'interpretazione incontrate nell'osservazione di miriadi di dati desunti dalla realtà.

6. L'uomo non può dominare il clima

In tutta la storia del nostro pianeta, l'uomo, apparso solo alla fine di questa storia, ha subito il clima sforzandosi di adattarvisi.
Né la circolazione oceanica, né l'evoluzione delle nuvole, né la quantità di energia solare ricevuta dalla Terra possono essere dominate da parte dell'uomo.
Si tratta di un'evidenza da ricordare: se si stabilisse che l'uomo ha potuto influire sull'evoluzione del clima, egli non sarebbe in grado, forse, di correggere il disordine da esso introdotto. Si troverebbe, l'uomo, all'origine di concatenazioni causali soverchianti, sia per le loro dimensioni che per la cattiva conoscenza dei loro meccanismi interni.


Capitolo secondo: L'effetto serra

Il sottile strato costituito dall'atmosfera, all'interno della quale si elabora il clima del pianeta, gioca un ruolo attivo nella conservazione sulla Terra di una certa quantità del calore ricevuto dal Sole.
Infatti, una gran parte dei raggi del Sole traversa l'atmosfera, il 30% viene riflesso verso lo spazio, principalmente ad opera delle nuvole, delle molecole dell'aria e delle superficie chiare (nevi, ghiacci, deserti). Il 70% assorbito, in parte dall'umidità della bassa atmosfera ma principalmente dalla superficie (50%), viene convertito in calore. Le temperature alla superficie dipendono dalle condizioni di evacuazione di questo calore verso lo spazio sotto forma di radiazioni infrarosse.
Ma, mentre una frazione rilevante dei raggi provenienti dal Sole attraversa l'atmosfera, solo una piccola parte, rinviata verso lo spazio sotto forma di raggi infrarossi, lascia l'atmosfera senza trovare ostacoli; a causa della presenza, nell'atmosfera, di gas, detti ad effetto serra, la maggior parte delle radiazioni infrarosse vi è assorbita e riemessa numerose volte, in qualche modo riciclata, contribuendo così al riscaldamento atmosferico.
L'atmosfera si comporta come una serra di giardiniere o come i vetri di una vettura, intrappolando una parte del calore ricevuto, i gas a effetto serra aumentano sempre di più lo spessore della vetrata.


1. Grazie all'effetto serra, una Terra accogliente

Come indicato fin dall'introduzione di questo studio, la vita sulla Terra è fortemente favorita dall'esistenza dell'effetto serra. Senza questo, la temperatura media sul pianeta sarebbe inferiore di circa 30 °C rispetto a quella odierna e si stabilizzerebbe a circa -18 °C, da qui la necessità di ripetere senza sosta che l'effetto serra non è una calamità nè un rischio naturale, ma un fenomeno fisico che rende la vita sulla Terra più accettabile per l'uomo nelle attuali condizioni climatiche generali.
Anziché, dunque, citare l'effetto serra come un problema negativo, occorre interrogarsi sull'ampiezza dell'intensificazione di questo fenomeno, chiamato anche effetto serra aggiuntivo, riflettendo sull'azione specifica dell'uomo in questo fenomeno naturale.

2. La realtà dell'intensificazione dell'effetto serra

Se l'effetto serra è un vantaggio, la sua intensificazione aumenta, forse, la gradevolezza della vita sulla Terra.
Dopo un lungo percorso, solo da qualche anno è emersa l'ipotesi dell'intensificazione dell'effetto serra che si produce nell'atmosfera.
Ma solamente dal 1995, nel secondo rapporto del Gruppo Internazionale sul Cambiamento Climatico, i climatologi cominciano a parlare dell'emergere di segnali di riscaldamento.
Le misure effettuate dell'aumento della presenza di gas serra hanno mostrato, per l'appunto, la realtà di questo aumento.
Queste misurazioni sono state possibili sia con l'analisi di legno fossile, che di carote glaciali o con osservazioni effettuate in situ a partire dal 1958.
Al di là delle cause naturali (variazioni delle radiazioni solari, formazione e scomparsa di strati di aerosol legati alle eruzioni vulcaniche, fluttuazioni naturali dei gas serra ...), la maggiore presenza di gas ad effetto serra dovuta alle emissioni antropiche rafforza meccanicamente l'effetto serra.
L'analisi di campioni di legno, i più antichi vecchi di qualche migliaio di anni, ha mostrato, fin dagli anni 50, che la radioattività dovuta al carbone 14, anziché crescere, con i campioni più recenti, diminuiva a partire dal 1850 circa. Si stabilì che questo fenomeno, opposto di quello atteso, era dovuto alla presenza, nell'atmosfera, di carbonio fossile molto antico e che non aveva più la consueta presenza di carbonio 14. Questo carbonio fossile altro non era che il prodotto della combustione del carbone e del petrolio corrispondenti alle emissioni della rivoluzione industriale.
Pertanto, se la realtà dell'intensificazione dell'effetto serra non è contestata, restano incertezze.
Infatti, tutto il carbonio emesso nell'atmosfera sotto forma di CO 2 non vi si ritrova. Ne manca quasi la metà. Questa proviene in parte dalle foreste e in parte dagli oceani che, fino al presente, immagazzinano carbonio. Essi giocano il ruolo di pozzi di carbonio, come vengono definiti con un'espressione un po' ambigua che significa che oceani e foreste si comportano come dei depositi nei quali scompare il carbonio e non come dei giacimenti di emissione di carbonio.

3. Le cause dell'intensificazione dell'effetto serra

L'effetto serra, come già detto, ha sia cause naturali che umane. Anche la sua intensificazione, ma è importante distinguere tra di loro le due cause, in quanto, se l'uomo intende combatterle, potrà tentare di agire solo sulle cause umane, le cause dette antropiche.

3. A. Le cause naturali dell'intensificazione dell'effetto serra

Poichè il calore, amplificato dall'effetto serra, è innanzitutto quello emesso dal sole, è stata esaminata la possibilità che il riscaldamento globale e l'intensificazione naturale provenissero dall'aumento delle radiazioni solari.

A1. La variabilità delle radiazioni solari

Alla fine del XIX° secolo, è stata formulata la teoria astronomica dei climi, che spiega le variazioni del clima con quelle della radiazione solare nel corso delle epoche.
Il matematico serbo, Milutin Milankovitch ha sviluppato questa teoria (era il 1924), non più basandola su variazioni della radiazione globale, ma sull'evoluzione del movimento della Terra intorno al Sole e sull'orientamento del suo asse di rotazione, che modificano la ripartizione della radiazione con la latitudine e le stagioni.
Egli ha preso in considerazione i cambiamenti di forma dell'ellisse, descritta in un anno dalla Terra intorno al Sole, l'eccentricità, l'oscillazione dell'obliquità che caratterizza l'inclinazione dell'asse della Terra in rapporto al piano dell'orbita terrestre, detto anche piano dell'eclittica e la posizione della Terra sull'ellissi a un preciso momento dell'anno, fenomeno della precessione degli equinozi.
Ciascuno di questi parametri varia con periodi diversi.
Secondo questa teoria, queste variazioni sono sufficienti a provocare le alternanze tra climi glaciali e climi interglaciali.

A 2. Radiazioni solari e temperature

L'analisi spettroscopica dei tenori isotopici di sedimenti marini prelevati nell'oceano indiano conferma la teoria di Milutin Milankovitch.
Infatti, sono comparsi dei cicli di riscaldamento e di raffreddamento nel corso degli ultimi 500.000 anni con periodicità di 100.000, 43.000, 24.000, e 19.000 anni.

Si è verificato un indebolimento dell'effetto serra nel corso dell'espansione delle calotte di glaciali, quindi intensificazione al momento della deglaciazione, e queste variazioni naturali, agendo in anello di retroazione positiva, permettono di comprendere l'ampiezza delle alternanze climatiche comandate dai cicli astronomici di Milankovitch.

3. B. Le cause umane dell'intensificazione dell'effetto serra

Esse sono costituite essenzialmente da:
- la combustione del carbonio fossile (carbone, petrolio). I sei miliardi di tonnellate bruciati all'anno liberano 22 miliardi di tonnellate di anidride carbonica;
- il disboscamento: il legno, i rami, il substrato forestale liberano anidride carbonica. Questa quantità è stimata tra 6,6 miliardi di tonnellate e 17,6 miliardi di tonnellate all'anno.
Che cosa rappresentano queste quantità annuali in rapporto a tutta l'anidride carbonica dell'atmosfera? Circa l'1%, ossia da 28,6 a 39,6 miliardi di tonnellate su 2.600 miliardi di tonnellate.
Tenuto conto dell'aumento prevedibile del livello delle emissioni di origine umana, questo tasso dell'1% è lontano dall'essere trascurabile.

Inoltre, devono essere considerati i gas serra diversi dall'anidride carbonica.

4. L'intensificazione dell'effetto serra proviene da fonti regionali diverse

L'intensificazione dell'effetto serra è dovuto, in gran parte, dall'aumento delle emissioni di gas serra da parte dell'uomo dopo la rivoluzione industriale.
Questo semplice enunciato indica già una concentrazione delle fonti di emissione di anidride carbonica nell'emisfero nord, ma deve essere completato dal richiamo al ruolo del metano liberato dai ruminanti (bovini, montoni, capre e cammelli), dalle terre inondate (tundre acquitrinose della Siberia o del nord del Canada, foresta amazzonica, mangrovie tropicali, ...) fra le quali principalmente le risaie (la produzione del riso è raddoppiata dal 1940) e dalle fughe di gas provenienti dallo sfruttamento del metano o da miniere di carbone (grisou).
Fra le fonti di anidride carbonica figurano, oltre all'industria, i trasporti e gli abitati, le deforestazioni (Canada, nord dell'Europa, foreste tropicali ...).
Infine, gli aerosol, che restano vicini al luogo di emissione.
Una carta mondiale delle emissioni di anidride carbonica, causate dall'utilizzo di combustibili fossili, riflette strettamente il grado d'industrializzazione dei paesi e/o il loro ricorso a processi di produzione inquinanti. Su una tale carta, l'Europa, compresa l'Europa centrale e l'Europa Orientale, il Giappone, le due Coree, la Cina e Taiwan , l'estremo sud e il nord-est del sub-continente indiano, gli Stati Uniti d'America spiccano nettamente.
All'interno di questi paesi o unioni di paesi, si mettono in evidenza, in modo particolare, il sud del Giappone, le due Coree, il nord-est della Cina, il nord-est dell'Europa, in particolare i Paesi-Bassi e la Germania, la Gran Bretagna, l'est degli Stati Uniti d'America, in particolare la costa del nord-est.
Una carta mondiale delle emissioni di metano da parte degli animali, fa risaltare il Bangladesh, il sub-continente indiano, l'Europa, ad eccezione della Spagna e del Portogallo, nella quale spiccano fortemente i Paesi Bassi, il sud del Brasile e la Nuova Zelanda.

5. L'irreversibilità dell'intensificazione dell'effetto serra e del suo ritmo

Se gli effetti negativi dell'intensificazione dell'effetto serra appaiono chiari e, poiché questa intensificazione è largamente dovuta all'uomo, perché non modificare i comportamenti umani per ritornare ad una situazione climatica ottimale?

5A. Le cause naturali dell'irreversibilità

È già stato detto che la variazione dell'irradiazione solare della Terra, causa naturale rilevante dell'intensificazione o dell'indebolimento dell'effetto serra, obbedisce a cicli che sovrastano e s'impongono all'uomo.
S'impongono all'uomo anche le caratteristiche fisiche e chimiche dei gas serra i cui tempi di permanenza nell'atmosfera sono molto variabili e talvolta lunghissimi.
Anche la capacità delle foreste o degli oceani di assorbire anidride carbonica, non sono modificabili, nonostante le proposte formulate in merito come quelle che consistono nel versare della limatura di ferro sull'oceano per aumentare la sua capacità di assorbimento dell'anidride carbonica senza conoscere l'influenza di questa azione sul plancton.

5 B. Le cause umane dell'irreversibilità

Nel campo dell'emissione di gas serra, non è certo che l'uomo possa rimediare nel futuro a ciò che ha prodotto nel corso dei due ultimi secoli.
Innanzitutto perché non è certo che ne abbia la volontà. Infatti, ridurre le emissioni di gas serra, significa rinunciare a continuare a sviluppare le società industriali secondo il modello che fatto la loro prosperità e, inoltre, rifiutare questo tipo di sviluppo ai paesi che vi aspirano.
Inoltre, supponendo che questa volontà esista, anche se l'uomo cessasse, da oggi, di immettere immediatamente qualsiasi gas serra nell'atmosfera, dovrebbe ugualmente subire, per numerosi anni ancora, gli effetti dei gas emessi negli ultimi 150 anni, tenuto conto che una molecola di anidride carbonica permane nell'atmosfera 120 anni dopo la sua emissione e che alcuni perfluorocarburi (CFC) hanno durata di vita di parecchie migliaia di anni.
L'IPCC ha eseguito estrapolazioni per vedere ciò che avverrebbe se i paesi sviluppati applicassero le idee dei Verdi olandesi, e, nel contempo, la Cina, l'India e i paesi in via di sviluppo aumentassero le loro emissioni di anidride carbonica senza prendere misure particolari; in un tale quadro, “ la temperatura continuerebbe ad aumentare, il suo aumento sarebbe ridotto solo del 15% dalle politiche restrittive condotte dai paesi sviluppati. Una tale proiezione mostra che il riscaldamento climatico è ineluttabile e che è indispensabile adattarsi ad esso, cercando, nello stesso tempo, di limitarne l'ampiezza e il ritmo. Persistendo nell'immobilismo, potrebbe avvenire improvvisamente una brusca e forte presa di coscienza e condurre a prendere misure di severa limitazione dello sfruttamento delle riserve di combustibili fossili, il cui costo economico potrebbe essere considerevole".
Se i gas ad effetto serra provocano un mutamento climatico che si traduce in particolare in un riscaldamento, in un innalzamento del livello degli oceani e in un aumento delle precipitazioni, allora queste conseguenze interverranno anche se l'uomo conducesse, da ora, tutte le azioni di rimedio possibili.

5 aprile 2004