Gas-serra (in particolare CO2) e riscaldamento globale: alcune considerazioni

Quando ho parlato del dissesto idrogeologico, qualcuno mi ha accusato di parlare in maniera ideologia avendo citato il riscaldamento globale fra i problemi. Eh, no... al contrario, io ho tirato fuori i dati e una loro interpretazione che, occamisticamente parlando, è quella più ragionevole. Quindi ribalto l'accusa di essere portatori di ideologia a chi nega lo stato delle cose. Gente che, oltretutto, a partire dai zichicchirichiani (seguaci di uno che spara idiozie a caso su clima e non solo, anche evoluzione, per esempio), segue la campana di gente che di climatologia e di storia della Terra non se ne è mai occupata. Una volta ne ho sentito uno: ha tirato fuori delle fesserie scientificamente indecenti e mi dicono che poi abbia rifiutato di presentare una sua pubblicazione a un convegno perché non voleva dopo il suo intervento una discussione. Tipico indice di insicurezza. Vediamo il punto della situazione sul perché i gas-serra come il CO2, nonostante il bassissimo tenore atmosferico, siano un problema.

dal sito Show your stripes si nota come l'aumento delle temperature
sia assolutamente rapido e globale, mentre in alti tempi
da qualche parte le temperature aumentavano e da altre no
e senza i picchi attuali 

Nonostante le migliaia di articoli sulle più autorevoli riviste scientifiche in peer review gli sconclusionati che "il CO2 non c'entra niente", mi hanno davvero abrasato i testicoli fino a farmeli sanguinare. Che il clima terrestre vari di continuo sono io il primo a dirlo. E penso anche che molti storici non ne tengano conto e proprio su questo argomento ho fatto insieme a Marco Cappelli di Storia d’Italia anche un Caffè-Scienza (un pò lunghetto, ma è visibile qui). In una fase come la nostra, uno dei rari momenti degli ultimi 2 miliardi di anni in cui sono presenti sul nostro pianeta delle calotte glaciali, le variazioni climatiche sono ancora maggiori che in tempi “normali”. Le traiettorie termiche sono diverse zona per zona, ma se nel passato ci sono momenti in cui le curve divergevano (ad esempio in Norvegia temperature vicine a quelle attuali sono state registrate negli anni ‘30 del XX secolo), oggi tutte le curve di tutta la Terra stanno evidenziando un aumento estremamente rapido (vedi al proposito l’interessante sito show your stripes dell’università di Reading).

I climascettici comunque continuano ad imperversare sui media e sui social con i loro discorsi privi di senso e si nota sulla questione un tragico scollegamento fra il mondo scientifico e grandi fette della Società. Quando chiedi ai climascettici le fonti al limite ti mandano qualche grafico taroccato (nel senso: amputato di parte della curva) o qualche filmato da Youtube, ma – ovviamente - nessun articolo in riviste scientifiche serie. Anzi, un esame attento degli studi che pretendono di rifiutare il riscaldamento antropico fa emergere che:

• molti dei lavori che i climascettici citano non dicono quanto asserito
• i pochi lavori che sostengono chiaramente che il riscaldamento globale non è causato dall’uomo non fanno altro che riferirsi a miti già sfatati da tempo.

Anni fa ho provato a fare ai climascettici 6 domande, chiedendo loro di come risolvere alcune importanti variazioni nelle temperature globali senza imputare come responsabile il CO2. Quando ho riproposto il post in qualche discussione sui social non ho mai avuto risposte se non, talvolta, i soliti commenti che tentano di spostare altrove l’attenzione o battute idiote. La cosa comica è che appena la temperatura scende un po' rispetto alla media i climascettici escono dalle cantine proclamando il complotto del mondo scientifico (a favore di chi? i fornitori di Terre Rare o i costruttori di batterie?), salvo evitare di commentare quando arrivano le notizie di nuovi record al rialzo delle temperature. Dopodiché molti di essi devono decidere se negare tout court i cambiamenti oppure se è colpa di altro (preferibilmente il Sole), visto che alternativamente passano da una di queste due posizioni all'altra con una certa disinvoltura. Mi è toccato anche leggere che il CO2 viene dai mari (negando i fatti e senza spiegare come), che il riscaldamento globale sia la più grande bufala del momento, oppure che il riscaldamento in Artico sia dovuto alle emissioni di gas e lave della dorsale mediooceanica di Gakkel.

il grafico della NASa evidenzia come negli ultimi decenni si perda
la relazione fra attività solaree temperature globali 

LA FORZANTE SOLARE. Indubbiamente esistono diverse forzanti del clima e quella solare è importante: a breve i cicli undecennali e a ritmo più lento delle variazioni plurisecolari. In particolare negli ultimi millenni c’è una chiara relazione fra fasi di attività solare più elevata, che corrispondono a periodi caldi come l’optimum climatico romano e quello medievale e periodi ad attività solare meno elevata come il periodo freddo della fine del primo millennio e la piccola era glaciale. Oltre a informazioni indirette in base agli anelli di accrescimento degli alberi e vari proxy geochimici abbiamo informazioni dirette solo sugli ultimi secoli, da quando Galileo scoprì le macchie solari, che sono un’indice dell’attività del sole (nei cicli undecennali aumentano nei massimi e vanno quasi a zero nei minimi. Più è intenso un ciclo maggiore è il numero di macchie solari). Il problema attuale è che, come si vede in questo grafico, al recente aumento delle temperature non si accompagna un aumento delle macchie solari e non ci sono variazioni significative dell’energia proveniente dal Sole. Quindi il velocissimo riscaldamento attuale non ha il Sole come forzante.

L’EFFETTO SERRA. La temperatura media globale della superficie terrestre, è maggiore di circa 33°C di quella di una ipotetica Terra senza atmosfera. Questo succede a causa della presenza di gas-serra, quei gas che sono trasparenti o bloccano poco la luce proveniente dal Sole, ma che assorbono invece i raggi infrarossi del calore riemesso dalla Terra. Si genera quindi una "forzante radiativa" (cioè una differenza positiva tra il flusso di radiazioni solari entranti e quello uscente terrestre). 

Oltre al CO2, altri gas – serra importanti sono vapore d’acqua, metano, NO2 e SO2 (questo limitatamente alla troposfera: nella stratosfera si comporta un icehouse gas perché forma aerosol che bloccano i raggi solari). Il vapore d’acqua ha una parte importantissima nell’effetto-serra generale, ma non ha avuto significative variazioni recenti e quindi non ha grossi effetti generali. Li ha locali e nel brevissimo tempo: basta vedere che a parità di altre condizioni l’alba di un giorno in cui il cielo è stato terso è più fredda di quella in cui la notte il cielo è stato nuvoloso. 

Vediamo nella parte sinistra della figura qui sotto - tratta dal sito della NASA - la radiazione emessa da un corpo nero a 294K (quindi a 21°C): si nota come la maggior parte della radiazione infrarossa emessa dalla Terra si trovi nelle frequenze catturate dal vapore d’acqua e dal CO2. Ecco perché con il raddoppio in 150 anni del tenore atmosferico di CO2 sta succedendo tutto questo casino.

Quindi i gas-serra rendono possibile la vita sul nostro pianeta, ma non devono essere troppi (anche bere troppa acqua fa male…), basta vedere quello che è successo a Venere, dove non sono esistiti quei processi (fotosintesi, alterazione delle rocce silicatiche, formazione di rocce carbonatiche, idrocarburi e carboni, calotte glaciali ed altri) che sulla Terra li hanno rimossi dall’atmosfera (ne ho parlato qui, indicando come il tenore di CO2 sia stato la forzante principale delle temperature su Venere, Terra e Marte). Insomma, il CO2 è poco ma dannatamente impattante proprio perché i suoi effetti si hanno soprattutto nella parte più importante dello spettro della radiazione riflessa dalla Terra. Se il suo spettro bloccasse soprattutto radiazioni a lunghezza d’onda maggiore farebbe meno effetto.

Nel grafico di destra invece si vede come la traiettoria delle temperature, precedentemente abbastanza in sincronia con l'attività solare, ne diverge negli ultimi decenni seguendo l'aumento del CO2.

a sinistra, la differenza fra la curva teorica della radiazione emessa da un corpo nero a 294 K e la radiazione emessa dalla Terra, che evidenzia importanti lacune nelle lunghezze d'onda assorbite dai gas - serra

a destra il grafico con tenore di CO2, temperatura globale e macchie solari: la relazione fra macchie solari e temperatura diverge negli ultimi decenni all'aumento del tenore atmosferico di CO2 

il tenore atmosferico di CO2 negli ultimi 400 milioni di anni
Si nota come oggi al livello più basso di tutta la storia della Terra

IL PROBLEMA DELLE EMISSIONI DI CO2 È ACUITO DALLA FASE DELLA STORIA DELLA TERRA CHE STIAMO ATTRAVERSANDO. Noi viviamo in una fase in cui ci sono delle calotte glaciali, il che è successo poche volte nella storia del nostro pianeta.

In sintesi, come ho scritto qui, i vulcani emettono mediamente 100 milioni di tonnellate di CO2 all'anno, ma di questa la maggior parte viene consumata dal sistema - Terra. Ogni tanto ad aumentare il tenore di CO2 ci pensano le Large Igneous Provinces (in sigla LIP), termine introdotto nel 1991 da Coffin e Eldholm (1991) per definire una vasta serie di lave (in genere basalti e il loro corrispondente intrusivo, i gabbri), che rappresentano la messa in posto sopra e nella parte superiore della crosta di ingenti quantità di magmi provenienti dal mantello. Vengono emessi centinaia di migliaia di km cubi, se non milioni di lave (in genere basaltiche) e ad esempio i basalti del Deccan occupano un quarto dell’India peninsulare.

Il massimo termico nel Cretaceo superiore al passaggio Cenomaniano - Turoniano circa 95 miloni di anni è stato causato dalla forte attività di LIP, che ha contraddistinto il Mesozoico, attività che però in seguito è diminuita drasticamente: da quel momento si siono messi in posto soltanto i basalti del Deccan al passaggio Cretaceo – Paleocene e i basalti dell’Atlantico settentrionale al passaggio Paleocene – Eocene (rispettivamente 65 e 55 milioni di anni fa) e in seguito solo due LIP minori (Columbia River e Afar). Così il tenore di CO2 ha continuato a diminuire. Quando poi l’Antartide è finita al Polo Sud, da cui non si è più mossa, la formazione della calotta polare ne ha sequestrato un quantitativo importante. Il risultato è che noi viviamo in un momento in cui il tenore di CO2 naturale è bassissimo e l’umanità sta agendo esattamente come un Large Igneus Province, ma con un tasso di emissioni ben superiore.

l'Italia attuale: con il tenore di CO2
e le temperature del Pliocene 
buona parte delle aree oggi costire sarebbe sommersa

IL TENORE DI CO2 È STATO BEN PIÙ ALTO NEL PASSATO ANCHE RECENTE, MA COME ERA LA TERRA? Guardiamo al Pliocene: il tenore di CO2 era più o meno come quello attuale, circa 400 parti per milione (Bartoli et al, 2011), ben oltre le 280 PPM di quello preindustriale. Però all’epoca senza la calotta glaciale artica il mare era ben più alto di adesso. Per ricostruire come sarebbe la geografia dell'Italia attuale ma con il livello marino del Pliocene basta considerare che in prima approssimazione buona parte delle aree in verde scuro sarebbero sotto il livello del mare (c'è una approssimazione perché la connessione fra quota topografica e un più alto livello del mare non è automatica perchè non considera le dinamiche della sedimentazione fluviale). All'epoca nei fiumi del Bel Paese nuotavano coccodrilli e nei boschi era pieno di scimmie: insomma, la fauna era non a caso quella tropicale. Ed è quello che si sta rischiando adesso: l'aumento del livello del mare mette in pericolo le zone costiere (solo un forte aumento del trasporto solido dei fiumi e delle alluvioni che lo depositano potrebbe limitare il fenomeno) e entro breve tempo dalle nostre parti potrebbero prosperare malattie tropicali; le faune dei mari caldi arrivano motu proprio dal Mar Rosso mentre altri invasivi di clima caldo arrivano grazie ai trasporti merci e passeggeri.

Da notare, comunque, che l’aumento del tenore di CO2 atmosferico può provocare, a causa dei cambiamenti climatici, giganteschi problemi per l’umanità tra aumento di fenomeni estremi (alluvioni devastanti e siccità in aree molto popolate), aumento del livello del mare ed altro, ma la biosfera, peraltro attualmente in forte difficoltà per la pressione antropica, riuscirà comunque ad adeguarsi. 

In gioco quindi non c’è la vita sulla Terra, ma la sopravvivenza dell’Umanità come la conosciamo.

 

BIBLIOGRAFIA CITATA

Bartoli et al (2011) Atmospheric CO2 decline during the Pliocene intensification of Northern Hemisphere glaciations Paleoceanography, VOL. 26, PA4213

Coffin e Eldhom (1994): Large Igneous Provinces: crustal structure, dimensions, and external consequences.Reviews of Geophysics 32, 1-36