Maurizio Sciortino e Domenico Santino

ENEAProgetto Speciale Clima Globale

IPPC: Con il termine clima si intende il tempo medio in termini della sua media e della sua variabilità in un determinato arco temporale ed in una determinata area geografica.

Pew-Center: Clima: il tempo mediato su un lungo periodo di una regione Il clima non è la stessa cosa del tempo

Zone climatiche(indice di aridità P/ETP)

Zone climatiche globali (%) (indice di aridità)

Freddo

Umido

Subumido secco

Semiarido

Arido

Iper arido

13,6%

39,2%

9,9%

17,7%

12,1%

7,5%

Le componenti del sistema climatico

Atmosfera

Idrosfera

Criosfera

Superficie terrestre

Biosfera

0.00000053 (0.53 x 10-9)CF2Cl2(CFC-12)

0.00000027 (0.27 x 10-9)CFCl3(CFC-11)

0.000031 (0.31 ppmv)N2OProtossito di azoto

10-8 to 10-5O3Ozono

0.00017 (1.7 ppmv)CH4Metano

0.037 (370 ppmv)CO2Biossido di Carbonio

0.93ArArgon

20.1O2Ossigeno

78.1N2Azoto

% CONCENTRAZIONEFORMULA

Composizione dell aria a livello del suolo in aree remote

GHG Concentrazionenel XVIIIsec.(ppbv)

Concentr. attuale(ppbv)

Vita media in atmosfera (anni)

Sorgenti antropiche GWP

CO2 278.000 358.000 Variabile Combustibili fossili,LUCF, produzione di cemento

1

CH4 700 1.721 12 Produzione di combustibilifossili, risaie,

discariche, allevamenti

21

N2O 275 311 120 Fertilizzanti, processiindustriali, combustione

310

HFC 0 0,105 12,1 Refrigeranti liquidi 1.300-1.400

PFC 0 0,07 50.000 Produzione dialluminio primario

6.500

SF6 0 0,032 3200 Fluido dielettrico 23.900

I GHG: car at t er ist iche e sor gent i di emissione

L ANGOLO VARIA FRA 22 E 24 GRADI

L ECCENTRICITAE2=1-(B/A)2 VARIA DA 0.0 (CERCHIO) A 0.05 CON UNA PERIODICITA DI 100.000 E 450.000 ANNI

ab

4000 A.C.

Sahara fertile, nasce l agricoltura, si popola la Mesopotamia,

2000 A.C.

Più arido, i deserti si sviluppano, nasce la civiltàegiziana lungo il Nilo

Più Freddo

Più Caldo

1000 A.C.

Cam b ia il clim a , d ecad en za v ecch ie civ il t à , sv ilu p p o romani e greci

Periodo di riscaldamento: nel 218 AC Annibale varca le Alpi con gli elefanti

Anno zero

Clima mite, la Libia è il granaio di Roma

For se u n a ca t a st r ofe clim a t ica ( v u lcan o?) , in v asion i dell occidente, Islam

500 D.C.

1000 D.C.

Medioevo caldo e mite, in Inghilterra vitigni, vichinghi in Groenlandia

1300 D.C.

P iccola er a Glacia le, gh iaccia i m olt o est esi, 1816 a n n o sen za estate

1850 D.C.

La temperatura si rialza di 0.5/1 grado, il mare cresce di livello

La temperatura della terra può essere valutata (in prima approssimazione) in base al

Bilancio Energetico Terrestre

La temperatura della terra sarebbe -19°C se l atmosfera non trattenesse, grazie all effetto serra , una parte dell energia che riceve dal sole.

Equilibrio radiativo pre-industriale

Radiazione solar e (onda cor t a)

20% viene riflesso indietro nello spazio dalle nubi;

6% viene diffuso indietro dalle molecole dell aria;

4% viene riflesso direttamente dalla superficie terrestre nello spazio

50% raggiunge la superficie terrestre

La t er r a r if let t e il 30% dell ener gia che incide su di essa (albedo)

Cosa accade al restante 70% della radiazione che non viene rif lessa indiet ro

16% viene assorbita dal particolato, ozono e vapore presenti negli starti più alti dell atmosfera;

4% viene assorbito dalle nubi presenti nella troposfera, la parte in cui avvengono gli veneti climatici;

50% raggiunge la superficie terrestre

Radiazione terrest re (onda lunga)

20% viene irradiato dalla superficie

14% viene assorbito dai gas serra contenuti nell atmosfera

6% va direttamente verso lo spazio

64% della radiazione dell atmosfera e delle nubi viene dispersa nello

spazio.

Radiazione dell at mosf era e delle nuvole

La radiazione che l atmosfera e le nuvole emettono nello spazio rappresenta circa il 69% dell energia emessa alla sommità dell atmosfera. Il restante 31% è temporaneamente immagazzinato dall atmosfera:

Come calore latente nell evaporazione (24%);

Come calore sensibile che genera i moti convettivi dell aria (7%)

Equilibrio radiativo 2xCO2

ATMOSFERA 1800: 600 Gt C

1987: 750 Gt C

ATMOSFERA 1800: 600 Gt C

1987: 750 Gt C

OCEANI38000 Gt C

OCEANI38000 Gt C

TERREBiomassa viva: 500-700 Gt C

Suoli: 1200 - 2000 Gt C

TERREBiomassa viva: 500-700 Gt C

Suoli: 1200 - 2000 Gt C

SEDIMENTI70000000 Gt C ( 3000 - 10000 Gt C combustibili fossili)

SEDIMENTI70000000 Gt C ( 3000 - 10000 Gt C combustibili fossili)

60 - 9050 - 65

0.2 0.2

2.0 0.5 - 2.0

5.3

0.3

Concentrazione atmosferica di alcuni gas

Anidride CarbonicaAnidride Carbonica

Metano

Protossido di Azoto

Emissioni di carbonio

(Miliardi di tonnellate)

Paesi poveri

Paesi ricchi

Variazioni della temperatura dell aria

Durante gli ultimi 3 secoli la popolazione umana èaumentata di 10 volte sino a 6000 milioni e quattro volte nel 20o secolo,

La popolazione animale è aumentata a 1400 milioni (1 mucca/famiglia); quadruplicandosi nell ultimo secolo,

Urbanizazione è cresciuta di oltre dieci volte nell ultimo secolo; quasi metà della popolazione vive in città,

La produzione industriale è cresciuta di 40 volte durante l ultimo secolo, l uso dell energia 16 volte,

Circa il 50 % della superficie terrestre è stata trasformata dall azione umana,

L uso di acqua è aumentato di 9 volte durante l ultimo secolo sino a 800 m3 /persona; 65 % irrigazione, 25 % industria, ~10 % idropotabile

Un insieme crescente di osservazioni indica che è in atto un riscaldamentoglobale.

Variazioni della temperatura media annua 1901-1999

Variazioni delle precipitazioni (%)

(1900-1994)Verde = incremento / Marrone = diminuzione

Trend precipitazioni totali: (a) inverno,(b) primavera,(c) estate,(d) autunno. Valori % rispetto alla media 1951-1996

The balance of evidence suggests a discernable human influenceon global climate (IPCC, 1995)

There is new and stronger evidence that most of the warmingobserved over the last 50 years is attributable to human activities(IPCC, 2001)

PRINCIPALI CONCLUSIONI SCIENTIFICHE DELL IPCC

Redistribuzione delle precipitazioni,

Incremento del rischio delle precipitazioni estreme (inondazionidesertificazione),

Incremento delle onde di calore in Europa, come nell estate 2003,

Cambiamenti troppo rapidi impediscono agli ecosistemi di

adattarsi,Le temperature e il livello del mare stano aumentando,

I ghiacciai si stanno ritirando,

Il ghiaccio Artico sta diventando più sottile,

Le attività umane stanno cambiando le concentrazioniatmosferiche dei gas serra

Previsoni

Variazione delletemperature Medieannue, dal 2071 al 2100

Incremento della temperaturamedia globale: 1.4 5.8 °C dal 1999 al 2100 (tenendo conto delleffetto di raffreddamento degliaerosol)

Variazioni delle precipitazioni medie annueper il 2050

Variazione delle precipitazioni previste per il 2050 confrontate con quelle attuali, per un incrementodella concentrazione dei gas serra equivalente all 1% per anno di CO2.The Met Office. Hadley Centre for Climate Prediction and Research.

Potenziali Impatti dei Cambiamenti Climatici

Sanitari

AgricolturaCambiamenti del Clima

Temperatura

Pioggia

Livello del Mare

Foreste

Risorse Idriche

Zone costiere

Biodiversità

Cambiamenti climatici

Aumento della temperatura Aumento del livello del mareCambiamenti nelle precipitazioni Siccità ed alluvioni

Impatti sui sistemiumani e naturali

Risorse idriche ed alimentari Ecosistemi e biodiversitàInsediamenti umani Salute dell uomo

Emissioni e concentrazioniGas ad effetto serra

Aerosol

Percorsi di svilupposocio-economico

Crescita economica TecnologiaPopolazioneGovernance

Complessit à dei f enomeni

La corrente del Golfo nel nord Atlantico La corrente del Golfo nel nord Atlantico ha mostrato segni di rallentamentoha mostrato segni di rallentamento

previsti

Diminuzione della disponibilità di acqua in molte aree,

Riduzione della produzione agricola:a) ai tropici e sub tropici per ogni incremento

della temperatura,

b) alle medie latitudini per riscaldamentisuperiori a pochi gradi .

Variazioni nella struttura ed il funzionamentodegli ecosistemi, le barriere coralline e le foreste sono più vulnerabili,

Aumento del rischio di inondazioni dovuteall aumento del livello del mare e alle pioggeintense,

Aumento dell incidenza delle onde di calore, malattie infettive, come la malaria o il colera.

Risorse idriche globali

2050 Popolazione: 9.4 miliardi

Sufficienza relativa 52%

Stress 24% Scarsità 18%

1995 Popolazione globale: 5.7 miliardi

Sufficienza relativa 92%

Stress 5%

Scarsità 3%

Note: La dimensione della torta è proporzionale alla popolazione.Source: T. Gardner-Outlaw and R. Engelman, 1997. Sustaining Water, Easing Scarcity: A Second Update. Population Action International. Washington, DC.

Scarsità, stress e sufficienza relativadi acqua nel 1995 e nel 2050

Persone a rischio per un aumento

del livello del mare di 44 cm nel 2080Assumendo l attuale livello di protezione dalle inondazioni

Source: R. Nicholls, Middlesex University in the U.K. Meteorological Office. 1997. Climate Change and Its Impacts: A Global Perspective.

Variazioni di tem peratura

Variazioni di precipitazioni

Variazione del livello del m are

Risorse idr iche

Variazione della qualità dei suoli e r ischio di desert ificazione

Aree a rischio di inondazione

Fonte: F. Antonioli, ENEA C.R. Casaccia, Roma

Sub-umido secco

Semi-arido

Arido

Aridity Index - Agrigento 1924-99

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

P/P

ET

Humid > 0,65

Dry Subhumid 0,5-0,65

Semiarid0,2 - 0,5

Arid < 0,2

Umido

Semi-arido

Arido

Indice di Aridità (P/ETP)

Agrigento 1924-1999

Andamento dell indice di aridità in Sicilia

Temperatura superficiale media del Mediterraneo nei mesi di Giugno (nero), Luglio (blu), Agosto (verde) e Settembre (rosso).Temperatura superficiale media del Mediterraneo nei mesi di Giugno (nero), Luglio (blu), Agosto (verde) e Settembre (rosso).

Incremento della produzione agricola in alcuneregioni temperate per incrementi di temperatura di alcuni gradi,

Incremento della disponibilità di acqua in alcuneregioni aride, per esempio in alcuni paesi del SudEst Asiatico,

Riduzione della mortalità invernale nelle zone temperate e fredde,

Incremento della produzione mondiale di legno.

Vulnerabilitàdelle coste49 paesi su 50 con costidi protezione delle costesuperiori allo 0.5% del PIL sono paesi poveri

Infrastrutturesanitarie ed alimentari povereE perciò rischio di alteperdite di vite umane

Struttura economicaI settori economici piùimportanti sono sensibili aicambiamenti del clima, per esempo l agricoltura

Più vicini ai marginidi tolleranzaPer variazioni dellatemperatura e delleprecipitazioni (più aree a rischio di siccità ed alluvioni)

I paesi poveri sono più vulnerabili:

Tecnologie disponibili

Capacitàinstituzionali

Conoscenze ed educazione

Capacità

finanziaria

I paesi poveri sono più vulnerabili perche hannominore capacità di adattamento

le conclusioni dei governi a Kyoto nel 1997 hanno

riconosciuto

Il tempo di permanenza in atmosfera dellaCO2 è superiore a 100 anni

La formulazione di politiche non puòattendere che tutte le incertezze scientifichesiano risolte.

E necessario applicare un Approccioprecauzionale

La sfida a breve termine è raggiungere gliobiettivi del protocollo di Kyoto

La sfida a lungo termine è stabilizzare le concentrazioni atmosferiche dei gas serra ad un livello che non danneggi il sistema climatico(sicurezza alimentare, eco sistemi e sviluppoeconomico sostenibile)

Il protocollo di Kyoto firmato nel dicembre 1997

Impegna i paesi industrializzati a ridurre le emissioni di sei gas serra del 5,2% al di sotto dei livelli del 1990 entro il 2008-2012

Meccanismi flessibili (ET, JI, CDM)

Uso delle foreste e dei terreni agricoli per assorbirecarbonio

Trasferimento di tecnologie, assistenza ai paesipoveri e misure di adattamento

Possibili opzioni per ridurre le emissioni di gas ad effetto serra

Settore EnergeticoCambiare combustibili (dal carbone al petrolio al gas)Aumentare l efficienza delle centrali (30% ~60%)Incrementare le energie rinnovabili (biomassa, solare, vento, Idro, etc.)Rimozione del carbonio dalle emissioni

Settore civileAumentare il trasporto su rotaiaRisparmio energetico ed idrico negli edifici commerciali e residenzialiMigliorare l efficienza energetica dell industria

Agricoltura e foresteRiforestazione e riduzione della deforestazioneMigliorare la gestione delle foreste, dei pascoli e delle zone agricole

Raccolta differenziata dei rifiuti e riciclo delle materie prime

Bibliografia

Bibliografia

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