capire il “sistema terra”: introduzione al dibattito sul cambiamento climatico luca fiorani

Capire il “Sistema Terra”: introduzione al dibattito sul

cambiamento climatico

Luca Fiorani

2

AtmosferaAtmosfera

• Strato sottile ma Strato sottile ma indispensabile alla vitaindispensabile alla vita

• Costituita dall’Costituita dall’ariaaria, miscela di gas (N, miscela di gas (N22, O, O22 e gas e gas

traccia), particelle e aerosol (Htraccia), particelle e aerosol (H22O)O)

PPaarraammeettrroo SSttrruummeennttoo ddii mmiissuurraa UUnniittàà ddii mmiissuurraa

PPrreessssiioonnee BBaarroommeettrroo PPaa,, mmbbaarr ((11 bbaarr == 110055 PPaa))

TTeemmppeerraattuurraa TTeerrmmoommeettrroo KK,, °°CC ((TT[[°°CC]] == TT[[KK]] -- 227733..1155))

UUmmiiddiittàà IIggrroommeettrroo,, ppssiiccrroommeettrroo gg//KKgg,, %%

VVeelloocciittàà ddeell vveennttoo AAnneemmoommeettrroo mm ss--11

QQuuaannttiittàà ddeellllee pprreecciippiittaazziioonnii PPlluuvviioommeettrroo mmmm

Capire il “Sistema Terra”: introduzione al dibattito sul cambiamento climatico

3

Pressione atmosfericaPressione atmosferica

• Diminuisce con Diminuisce con l’altitudine l’altitudine in maniera in maniera continuacontinua


4

Temperatura atmosfericaTemperatura atmosferica

• Varia con l’altitudine Varia con l’altitudine individuando quattro individuando quattro stratistrati


5

Tempo meteorologico e climaTempo meteorologico e clima

• Tempo meteorologicoTempo meteorologicoStato dell’atmosfera in un dato luogo e in un dato momentoStato dell’atmosfera in un dato luogo e in un dato momento

• ClimaClimaCombinazione delle condizioni meteorologiche prevalenti per Combinazione delle condizioni meteorologiche prevalenti per lunghi periodi (30 anni)lunghi periodi (30 anni)


6

Esempi di climaEsempi di clima

• Precipitazioni (barre) e Precipitazioni (barre) e temperatura (rombi) in temperatura (rombi) in un un clima tropicale clima tropicale deserticodesertico (Tindouf, (Tindouf, Algeria) e in un Algeria) e in un clima clima tropicale della foresta tropicale della foresta pluvialepluviale (Iquitos, Perù) (Iquitos, Perù)


7

Esempi di climaEsempi di clima

PPaarraammeettrroo VVaalloorree aa TTiinnddoouuff,, AAllggeerriiaa ((cclliimmaa ttrrooppiiccaallee ddeesseerrttiiccoo))

VVaalloorree aa IIqquuiittooss,, PPeerrùù ((cclliimmaa ttrrooppiiccaallee ddeellllaa ffoorreessttaa pplluuvviiaallee))

LLaattiittuuddiinnee 2277..77°° NN 33..44°° SS

LLoonnggiittuuddiinnee 88..11°° WW 7733..22°° WW

MMeeddiiaa aannnnuuaallee ddeellllaa tteemmppeerraattuurraa

2222..88 °°CC 2266..11 °°CC

EEssccuurrssiioonnee tteerrmmiiccaa aannnnuuaallee

2211..22 °°CC 11..44 °°CC

PPrreecciippiittaazziioonnii aannnnuuaallii 4444 mmmm 22887788 mmmm

PPrreecciippiittaazziioonnii eessttiivvee 1122 mmmm 11558833 mmmm

PPrreecciippiittaazziioonnii iinnvveerrnnaallii 3322 mmmm 11229955 mmmm


8

Dinamica del climaDinamica del clima

• La dinamica del clima è La dinamica del clima è provocata provocata dall’energia dall’energia solaresolare, assorbita in , assorbita in modo diverso da un modo diverso da un punto all’altro della punto all’altro della TerraTerra


9

Circolazione atmosfericaCircolazione atmosferica

• La La circolazione circolazione atmosferica generaleatmosferica generale concorre all’equilibrio concorre all’equilibrio energeticoenergetico


10

Circolazione oceanicaCircolazione oceanica

• La La circolazione circolazione termoalinatermoalina concorre concorre all’equilibrio energeticoall’equilibrio energetico


11

Nuova definizione di climaNuova definizione di clima

• ClimaClimaStato di equilibrio tra il flusso di energia in entrata e Stato di equilibrio tra il flusso di energia in entrata e in uscitain uscita


12

Dati climatici

• Numerosi dati climatici sono raccolti da strumenti a terra o su palloni, aerei e satelliti


13

Dati climaticiDati climatici

• Grazie ai Grazie ai dati climaticidati climatici è possibile osservare la è possibile osservare la storia storia del climadel clima


14

Dati paleoclimatici

• Analizzando l’aria intrappolata nei ghiacci o osservando gli anelli di accrescimento degli alberi è possibile ricostruire i dati climatici quando non esistevano strumenti


15

Dati paleoclimatici

• Grazie ai dati paleoclimatici è possibile ricostruire l’evoluzione del clima


16

Evoluzione del climaEvoluzione del clima

• 500 milioni di anni fa (cambriano),500 milioni di anni fa (cambriano), il clima era caldo e il clima era caldo e privo di ghiacciprivo di ghiacci

• 300 milioni di anni fa (permiano),300 milioni di anni fa (permiano), la parte meridionale di la parte meridionale di Pangea era ricoperta da ghiacciPangea era ricoperta da ghiacci

• 150 milioni di anni fa (giurassico),150 milioni di anni fa (giurassico), il clima era caldo e le il clima era caldo e le calotte polari assenti (foreste)calotte polari assenti (foreste)

• 25 milioni di anni fa (paleogene),25 milioni di anni fa (paleogene), la temperatura è calata la temperatura è calata repentinamente (praterie)repentinamente (praterie)

• Durante Durante l’ultimo milione di anni (quaternario)l’ultimo milione di anni (quaternario) si sono si sono susseguiti quattro periodi glacialisusseguiti quattro periodi glaciali


17

Storia del climaStoria del clima

• 8000 aC8000 aC, termina l’ultimo breve episodio glaciale, termina l’ultimo breve episodio glaciale• 5500 – 2600 aC5500 – 2600 aC, il clima è caldo, il clima è caldo• 2600 – 1400 aC2600 – 1400 aC, il clima è arido, il clima è arido• 1400 – 300 aC1400 – 300 aC, il clima è fresco e umido, il clima è fresco e umido• 300 aC – 800300 aC – 800, l’aridità spinge i nomadi dall’Asia , l’aridità spinge i nomadi dall’Asia

all’Europaall’Europa• 800 – 1200800 – 1200, periodo caldo, periodo caldo• 1200 – 14001200 – 1400, instabilità climatica tendente al freddo, instabilità climatica tendente al freddo• 1400 – 18501400 – 1850, “piccola era glaciale”, “piccola era glaciale”• 1850 – oggi1850 – oggi, la temperatura aumenta, la temperatura aumenta


18

Cambiamenti recenti del climaCambiamenti recenti del clima

• RiduzioneRiduzione della calotta della calotta polare articapolare artica

19791979 20032003


19

CapireCapire il passato…il passato…

• Le misure sperimentali Le misure sperimentali sono affette da sono affette da errori errori sistematici e statisticisistematici e statistici

• Esempio: Esempio: misura della misura della clorofilla-aclorofilla-a con lidar con lidar fluorosensore e fluorosensore e radiometro satellitareradiometro satellitare


20

… … per capire il presenteper capire il presente

• La discrepanza media è La discrepanza media è dell’ordine del dell’ordine del 25 – 50%25 – 50%

• I dati del radiometro I dati del radiometro satellitare possono satellitare possono essere essere calibrati calibrati con le con le misure del lidar misure del lidar fluorosensorefluorosensore


21

Correlazioni

• La temperatura della troposfera diminuisce

• La temperatura della stratosfera aumenta

• Esiste una correlazione tra eruzioni vulcaniche e temperatura


22

Una parentesi vulcanicaUna parentesi vulcanica

• Misure Misure LidarLidar del del pennacchio dell’pennacchio dell’EtnaEtna


23


• 14 luglio 200814 luglio 2008

LidarLidar

Summit of Mount EtnaSummit of Mount Etna

PlumePlume

10 km10 km

Laser Laser beambeam

LidarLidar

Summit of Mount EtnaSummit of Mount Etna

PlumePlume

10 km10 km

Laser Laser beambeam


24


• Il lidar è montato in un Il lidar è montato in un laboratorio mobilelaboratorio mobile


25


• Segnale lidarSegnale lidar


26


• Carico di aerosolCarico di aerosol


27



Strato limite planetario


28




Troposfera libera



29




Pennacchio


30

CorrelazioniCorrelazioni

• Esiste una correlazione Esiste una correlazione tra tra gas serragas serra e e temperatura temperatura troposfericatroposferica


31

CorrelazioniCorrelazioni

• Esiste una correlazione tra Esiste una correlazione tra temperatura oceanicatemperatura oceanica e e potere distruttivo degli uraganipotere distruttivo degli uragani


32

Casualità o causalità?Casualità o causalità?

• La La correlazione tra correlazione tra fenomenifenomeni, da sola, non , da sola, non dimostra l’esistenza di un dimostra l’esistenza di un nesso causalenesso causale tra loro tra loro

• Se i nessi esistono, Se i nessi esistono, la la situazione è seriasituazione è seria

• Come capire Come capire se i nessi se i nessi esistonoesistono??


33

Rottura dell’equilibrioRottura dell’equilibrio

• Se un sistema dinamico è allontanato di poco dal punto di Se un sistema dinamico è allontanato di poco dal punto di equilibrio, equilibrio, tenderà a tornarcitenderà a tornarci

• Se un sistema dinamico è allontanato di molto dal punto di Se un sistema dinamico è allontanato di molto dal punto di equilibrio, equilibrio, tenderà ad abbandonarlo con conseguenze tenderà ad abbandonarlo con conseguenze imprevedibiliimprevedibili (soprattutto se è complesso e non lineare) (soprattutto se è complesso e non lineare)


34

Affrontare la complessità…Affrontare la complessità…

• L’evoluzione del clima L’evoluzione del clima è è il risultato della il risultato della complessa relazionecomplessa relazione tra tra atmosfera, idrosfera, atmosfera, idrosfera, geosfera, biosfera e geosfera, biosfera e SoleSole

• Dalla rivoluzione Dalla rivoluzione industriale industriale si è aggiunta si è aggiunta l’influenza delll’influenza dell’uomo!’uomo!


35

… … con i modelli climaticicon i modelli climatici

• Scomposizione del Scomposizione del “Sistema Terra”“Sistema Terra” in in sottosistemisottosistemi e e processiprocessi

• Ricostruzione della Ricostruzione della complessità del reale complessità del reale attraverso attraverso sistemi di sistemi di equazioni risolte equazioni risolte numericamente con numericamente con potenti computerpotenti computer


36

Cause antropiche di evoluzione?Cause antropiche di evoluzione?

• L’uomo sta cambiando il clima?L’uomo sta cambiando il clima?• Ovvero:Ovvero:

1 – Il clima sta 1 – Il clima sta cambiandocambiando??2 – L’uomo 2 – L’uomo contribuiscecontribuisce a tale cambiamento? a tale cambiamento?

• L’L’IPCCIPCC (fondato nel 1988 da UNEP e WMO, Nobel per (fondato nel 1988 da UNEP e WMO, Nobel per la pace nel 2007) ha pubblicato quattro rapporti la pace nel 2007) ha pubblicato quattro rapporti ((1990, 1995, 2001 e 20071990, 1995, 2001 e 2007) per rispondere a queste ) per rispondere a queste domandedomande


37

Il clima sta cambiando!Il clima sta cambiando!

• Dal 1861 al 2000 la Dal 1861 al 2000 la temperaturatemperatura del pianeta è del pianeta è aumentata di 0.6 ± 0.2 °Caumentata di 0.6 ± 0.2 °C

• Negli ultimi decenni, sono aumentati Negli ultimi decenni, sono aumentati precipitazioniprecipitazioni ed ed eventi climatici estremieventi climatici estremi

• Dalla fine degli anni ’60, la Dalla fine degli anni ’60, la copertura nevosa copertura nevosa terrestreterrestre si è ridotta di circa il 10% si è ridotta di circa il 10%

• Nell’ultimo secolo il Nell’ultimo secolo il livello del marelivello del mare si è innalzato di si è innalzato di 0.15 ± 0.05 m0.15 ± 0.05 m

• Dagli anni ’70, si hanno indizi di cambiamenti nella Dagli anni ’70, si hanno indizi di cambiamenti nella circolazione atmosferica e oceanicacircolazione atmosferica e oceanica


38

I gas serra aumentano!I gas serra aumentano!

GasGas Formula/SiglaFormula/SiglaConcentrazione:Concentrazione:

preindustrialepreindustrialeoggioggi

SorgenteSorgente

Anidride carbonicaAnidride carbonica COCO22280 ppm280 ppm380 ppm380 ppm

Centrali, industrie, Centrali, industrie, autoauto

MetanoMetano CHCH440.700 ppm0.700 ppm1.800 ppm1.800 ppm

Allevamenti, Allevamenti, discarichediscariche

Protossido di azotoProtossido di azoto NN22OO0.270 ppm0.270 ppm0.320 ppm0.320 ppm

Centrali, concimi, Centrali, concimi, autoauto

IdrofluorocarburiIdrofluorocarburi HFCHFC~ 0~ 0

decine di decine di pptpptRefrigerazioneRefrigerazione

PerifluorocarburiPerifluorocarburi PFCPFC ~ 0~ 0decine di decine di pptppt

RefrigerazioneRefrigerazione

EsafluoruroEsafluoruro di zolfodi zolfo SFSF66~ 0~ 0

decine di decine di pptppt Processi industrialiProcessi industriali

GasGas Formula/SiglaFormula/SiglaConcentrazione:Concentrazione:

preindustrialepreindustrialeoggioggi

SorgenteSorgente

Anidride carbonicaAnidride carbonica COCO22280 ppm280 ppm380 ppm380 ppm

Centrali, industrie, Centrali, industrie, autoauto

MetanoMetano CHCH440.700 ppm0.700 ppm1.800 ppm1.800 ppm

Allevamenti, Allevamenti, discarichediscariche

Protossido di azotoProtossido di azoto NN22OO0.270 ppm0.270 ppm0.320 ppm0.320 ppm

Centrali, concimi, Centrali, concimi, autoauto

IdrofluorocarburiIdrofluorocarburi HFCHFC~ 0~ 0

decine di decine di pptpptRefrigerazioneRefrigerazione

PerifluorocarburiPerifluorocarburi PFCPFC ~ 0~ 0decine di decine di pptppt

RefrigerazioneRefrigerazione

EsafluoruroEsafluoruro di zolfodi zolfo SFSF66~ 0~ 0

decine di decine di pptppt Processi industrialiProcessi industriali


39

Effetto serraEffetto serra

• La radiazione solare (visibile) attraversa la serra e La radiazione solare (visibile) attraversa la serra e riscalda il suoloriscalda il suolo• La radiazione riemessa da suolo (infrarossa) La radiazione riemessa da suolo (infrarossa) è assorbita dalla serra è assorbita dalla serra

che si riscaldache si riscalda• L’atmosfera funziona come una serraL’atmosfera funziona come una serra tanto più fortemente quanti tanto più fortemente quanti

più gas serra contienepiù gas serra contiene

SerrSerraa

SuolSuoloo

Radiazione dal suolo Radiazione dal suolo (infrarossa)(infrarossa)

Radiazione solare Radiazione solare (visibile)(visibile)

SerrSerraa

SuolSuoloo



SerrSerraa

SuolSuoloo



SerrSerraa

SuolSuoloo




40

C’è un nesso causale?C’è un nesso causale?

• La maggior parte degli scienziati pensa di sì, sulla La maggior parte degli scienziati pensa di sì, sulla base di base di modelli matematicimodelli matematici che ci permettono di che ci permettono di affrontare la complessitàaffrontare la complessità


41

ConclusioniConclusioni

• Alcuni equilibri del pianeta sono Alcuni equilibri del pianeta sono molto delicatimolto delicati• La La temperaturatemperatura è in aumento è in aumento• L’uomo ha incrementato i L’uomo ha incrementato i gas serragas serra• Molto probabilmente c’è un Molto probabilmente c’è un nessonesso tra incremento di gas serra e tra incremento di gas serra e

aumento della temperaturaaumento della temperatura


42

Dalla scienza alla eticaDalla scienza alla etica

• Il problema si sposta Il problema si sposta dal piano scientifico a dal piano scientifico a quello etico: quello etico: considerata l’elevata considerata l’elevata probabilità che l’uomo probabilità che l’uomo stia cambiando il clima, stia cambiando il clima, è il caso che sia è il caso che sia adottato un modello di adottato un modello di sviluppo diversosviluppo diverso da da quello attuale?quello attuale?


43

Principio di precauzionePrincipio di precauzione

• ““In tutte le attività dell’uomo In tutte le attività dell’uomo connesse con la natura e le connesse con la natura e le generazioni future, generazioni future, è è necessario usare le dovute necessario usare le dovute precauzioni affinché non precauzioni affinché non siano procurati danni,siano procurati danni, soprattutto se a lungo soprattutto se a lungo termine o irreversibili”termine o irreversibili” – United Nations Framework United Nations Framework

Convention on Climate Convention on Climate Change, Rio de Janeiro 1992Change, Rio de Janeiro 1992


44

Principio di responsabilitàPrincipio di responsabilità

• ““Tutti i Paesi sono Tutti i Paesi sono responsabili, tuttavia responsabili, tuttavia tale tale responsabilità è differenteresponsabilità è differente sia per motivi storici, sia in sia per motivi storici, sia in relazione alle condizioni di relazione alle condizioni di sviluppo e alla capacità di sviluppo e alla capacità di perturbare l’ambiente”perturbare l’ambiente” – United Nations Framework United Nations Framework

Convention on Climate Convention on Climate Change, Rio de Janeiro Change, Rio de Janeiro 19921992


45

Principio di equitàPrincipio di equità

• ““Tutti i paesi partecipano Tutti i paesi partecipano alle decisionialle decisioni, cooperano per , cooperano per attuarle e devono attuarle e devono raggiungere un consenso su raggiungere un consenso su loro priorità e attuazione per loro priorità e attuazione per la salvaguardia delle la salvaguardia delle generazioni presenti e generazioni presenti e future”future” – Principio base di tutti i Principio base di tutti i

trattati delle Nazioni Unitetrattati delle Nazioni Unite


46

Altri principi di etica ambientaleAltri principi di etica ambientale

• Di uguaglianzaDi uguaglianza – Equo accesso alle risorse a tutte le – Equo accesso alle risorse a tutte le persone, presenti e future.persone, presenti e future.

• Di responsabilitàDi responsabilità – Le conseguenze della decisione – Le conseguenze della decisione di un soggetto ricadono su altri soggetti.di un soggetto ricadono su altri soggetti.

• RelazionaleRelazionale – La persona è in relazione con le altre – La persona è in relazione con le altre persone e con la natura: la scarsità di risorse può persone e con la natura: la scarsità di risorse può causare conflitti.causare conflitti.


47

Altri principi di etica ambientaleAltri principi di etica ambientale

• Della curaDella cura – Disporsi nei confronti dell’ambiente con – Disporsi nei confronti dell’ambiente con un atteggiamento di cura, cioè di relazione con la un atteggiamento di cura, cioè di relazione con la natura che suppone attenzione, coinvolgimento e natura che suppone attenzione, coinvolgimento e premura.premura.

• Di solidarietàDi solidarietà – Promuovere la cooperazione su – Promuovere la cooperazione su progetti comuni per l’ambiente (solidarietà con le progetti comuni per l’ambiente (solidarietà con le persone presenti e future).persone presenti e future).


48

Basterebbe il buon senso…Basterebbe il buon senso…


49

È ora di terminare…È ora di terminare…Grazie della vostra attenzione.Grazie della vostra attenzione.

Per continuare il discorso: Per continuare il discorso: [email protected]@enea.it


capire il “sistema terra”: introduzione al dibattito sul cambiamento climatico luca fiorani

Documents