La paleosuperficie appenninica: quando al posto delle superbe montagne di oggi l'Appennino centrale era formato da basse collinette

I massicci dell’Appennino centrale sorpassano spesso i 2000 metri, mentre nel resto della catena solo il Pollino al sud e qualche vetta isolata tra Toscana settentrionale ed Emilia passano questa altitudine. La cosa impressionante in quest’area al centro della penisola è la costante presenza di aree a quota elevata anche nelle pianure intermontane (per esempio la conca del Fucino è a quasi 700 metri di quota, quella dell’Aquila a 600). Inoltre molti di questi massicci presentano una cima formata da altipiani circondati da pendii molto ripidi. Questa straordinaria morfologia è causata da un violento sollevamento iniziato appena 700.000 anni fa, sollevamento che è ancora in corso.

il lago di Pilato, all'interno del massiccio del Monte Vettore

IL SOLLEVAMENTO RECENTE DELL’APPENNINO. Un occhio geologicamente attento capisce che questo paesaggio rappresenta l’effetto di un brusco sollevamento, grazie al quale un’area quasi pianeggiante o quantomeno dal rilievo non particolarmente energico è stato trasformato in questo fantastico mondo di maestosi massicci carbonatici circondati da valli circondate da pendii estremamente acclivi (spesso molto strette e profonde) inframmezzati da alcune conche importanti (Colfiorito, Castelluccio, Norcia, Rieti, L’Aquila, Fucino): le creste, ma soprattutto gli altipiani sulle cime dei massicci rappresentano appunto le tracce di quel vecchio paesaggio noto in letteratura scientifica come “paleosuperficie appenninica” (Coltorti e Pieruccini, 2000).

La sismicità attuale dell’area non è dovuta a un regime compressivo, bensì ad un regime estensionale connesso all’allontanamento dei due blocchi che dividono longitudinalmente l’Italia peninsulare in due parti, il cui confine passa proprio all’incirca nel cuore della catena appenninica (Farolfi, Piombino e Catani, 2019); la maggior parte delle pareti ripide che circondano i massicci sono impostate su grandi faglie estensionali, molte delle quali sono ancora attive, come purtroppo la storia anche recente e i lavori di paleosismologia ci hanno insegnato.

FORMAZIONE ED EROSIONE DELLA VECCHIA CATENA NEOGENICA. Nel Pliocene inferiore, fra 5,3 e 3,5 milioni di anni fa, la collisione fra la placca adriatica e quella europea ha formato nel lato occidentale della catena le pieghe e i sovrascorrimenti di diverse unità una sull’altra, in particolare delle serie carbonatiche mesozoico – terziarie e delle serie arenacee più antiche (quelle del terziario inferiore): particolarmente spettacolare è al proposito il versante orientale dei Monti Sibillini, dove la base del sovrascorrimento dei calcari mesozoici molto permeabili sulle arenarie del flysch della Laga, molto meno permeabili, è contrassegnata da una linea di sorgenti. Contemporaneamente nel lato orientale della catena si sedimentavano le ultime turbiditi e i sedimenti di mare poco profondo del gruppo delle argille azzurre. Finita la fase compressiva, a poco a poco l’erosione ha demolito i rilievi che si erano creati. Questo processo si è svolto durante due fasi, una nel tardo Pliocene e la maggior parte del Pleistocene contraddistinta da un clima caldo e umido, a cui è seguita una fase molto più fresca e secca a partire da circa 900.000 anni fa, conseguente all’inizio vero e proprio della glaciazione quaternaria.

IL NUOVO REGIME TETTONICO. Le cose cambiarono circa 700.000 anni fa, quando nel quadro di riassetto della geodinamica italiana, la Calabria ha cessato la sua deriva verso SE e quindi si è conclusa l’apertura del Tirreno sudoccidentale, in particolare del bacino del Marsili (Rosembaum e Lister, 2004) e contemporaneamente è iniziato il sollevamento che continua ancora adesso in buona parte della penisola italiana, dividendo l’Appennino centrale in una serie di blocchi, in ciascuno dei quali la vecchia paleosuperficie si trova ad una diversa altezza.

LA DETERMINAZIONE PRECISA DEL SOLLEVAMENTO ATTUALE. Negli ultimi decenni molti ricercatori hanno usato i dati degli spostamenti delle stazioni GPS per capire i movimenti superficiali della crosta terrestre (per esempio: Farolfi e Delventisette, 2015) ma le stazioni di questo tipo sono poche (ad esempio qualche centinaio in tutta Italia) perché vanno allestite specificamente; le immagini radar invece ottengono i dati sui movimenti di milioni di punti nel territorio già esistenti. 

il sollevamento del duomo abruzzese 
(da Farolfi et al 2019)

Nel 2019 grazie ad un nuovo algoritmo escogitato dal mio amico Gregorio Farolfi che ha armonizzato i dati radar satellitari con quelli GPS, abbiamo applicato a grande scala i dati ricavati da queste immagini, e siamo così riusciti ad ottenere una fotografia a scala molto fine degli spostamenti tettonici attuali in Italia tramite le immagini dei satelliti RADAR dell’Agenzia Spaziale Europea ERS 1, ERS 2 e ENVISAT, che offrono una copertura continua fra il 1993 e il 2011 (Farolfi, Piombino e Catani 2019); abbiamo potuto addirittura vedere i confini precisi di aree che si muovono diversamente in direzione E-W e in verticale (i satelliti sono in orbita polare e quindi non riescono a fornire dati sui movimenti N-S). Ne ho parlato qui.

Cosa abbiamo visto nell’Appennino centrale? Innanzitutto confermando i dati delle stazioni GPS, tutta la catena – e specialmente la sua parte centrale – è in sollevamento. In particolare i valori maggiori del tasso di sollevamento li troviamo in quello che abbiamo chiamato “Duomo abruzzese”, che oltretutto è non casualmente l’area dove le altezze delle montagne sono maggiori. Questa terminologia è stata adottata in analogia a due aree alpine con caratteristiche di sollevamento simili, che si vedono nella carta presa dal nostro articolo: il duomo delle Alpi Pennine e quello delle Alpi Retiche, che anche in quei casi sono le aree a quota media più alta di tutta la catena alpina.

Inoltre è interessante vedere che l’area del bacino dell’Aterno si solleva maggiormente rispetto a quella del bacino del Tronto e questo si riflette in particolare sul reticolo fluviale, con il Tronto che sta catturando a mano a mano aste fluviali che prima erano nel bacino dell'Aterno.

Un altro aspetto interessante e ottenibile solo con un numero di punti di riferimento enorme (non era possibile farlo con i sensori GPS) è che aree a diverso tasso di sollevamento sono limitate da importanti linee tettoniche: ad esempio il limite settentrionale del duomo abruzzese (quello con la parte più a nord di esso dell’Appennino centrale) corrisponde alla linea Olevano – Antrodoco e il suo limite meridionale al bordo NW della fascia Ortona – Roccamonfina, che divide l’Appennino centrale da quello meridionale.

MA PERCHÈ L’APPENNINO SI STA SOLLEVANDO? Vediamo alcune ipotesi sul perchè di questo sollevamento. 

Il sollevmento della Scandinavia
a causa della deglaciazione (fonte:EGMS)

a. SOLLEVAMENTO ISOSTATICO PER DEGLACIAZIONE. L’esempio più classico di sollevamento attuale è la Scandinavia: 11.000 anni fa si è sciolta la calotta polare spessa anche diversi km che la ricopriva. È l’isostasia, ben visibile anche oggi con i dati satellitari InSAR del Ground Motion Service europeo (EGMS): la crosta si sta comportando come una nave che quando viene scaricata si solleva rispetto alla linea di galleggiamento.

Durante i vari massimi glaciali dell’ultimo milione di anni, anche nell’Appennino centrale le vette più alte erano coperte dai ghiacciai (lo dimostrano i circhi glaciali ancora ben evidenti). Allora, il sollevamento attuale può essere dovuto alla scomparsa dei ghiacci? No, perché lo spessore della calotta era molto ridotto – poche centinaia di metri al massimo rispetto ai diversi km di quella scandinava – e la copertura era tutt’altro che continua. Inoltre il fenomeno è iniziato ben prima della fine dell’ultima era glaciale; anzi, era in atto anche durante le fasi glaciali ed è continuato indipendentemente dalle fasi di avanzamento e arretramento dei ghiacciai. Quindi la deglaciazione non può essere la causa del fenomeno.

b. SOLLEVAMENTO ISOSTATICO PER EROSIONE. Un altro motivo per cui molte catene montuose presentano un innalzamento con valori paragonabili a quelli dell’Appennino centrale è l’erosione che le alleggerisce: anche in questo caso il paragone con la nave che si scarica regge, ma se fosse un effetto dell’erosione che ha provocato la formazione della paleosuperficie, con il tempo ci dovrebbe essere stato un rallentamento del fenomeno e invece non è così. Inoltre analisi che hanno confrontato i dati GPS con quelli gravimetrici confermano che il sollevamento non è dovuto alla erosione (Hammond e D’Agostino, in stampa). A questo dobbiamo aggiungere un altro aspetto: raffinati modelli numerici indicano che il sollevamento della Scandinavia avrebbe dovuto produrre un abbassamento a latitudini come la nostra (Serpelloni et al., 2013).

Quindi il rimbalzo isostatico non è una ipotesi che funziona (insomma, non è che la “nave” Appenninnica si sollevi perché perde il carico) e vanno ricercate altre cause; un aspetto che risalta agli occhi dei geologi è proprio la coincidenza tra inizio del sollevamento e la brusca modifica del quadro geodinamico di 700.000 anni fa. 

c. SOLLEVAMENTO DOVUTO ALLA DINAMICA DEL MANTELLO TERRESTRE. Oggi le velocità delle onde P e la sismicità profonda dimostrano la presenza di crosta della placca adriatica in subduzione sotto l’Appennino centrale e sotto l'Appennino meridionale. Sotto quello centrale non si vede nulla del genere, ma solo due croste un po' diverse tra il lato tirrenico e quello adriatico, con quella adriatica decisamente più spessa (30÷35 km, contro i 20÷25 del lato tirrenico). Inoltre, andando più in profondità, sotto l’Appennino centrale si trova una anomalia delle velocità delle onde sismiche che viene interpretata con la presenza di materiale di mantello in risalita. Tale risalita di materiale profondo sarebbe alla base (a) del sollevamento della catena, (b) delle importanti emissioni di CO2 (Chiodini et al 2013) e (c) della diffusa presenza di piccole aree vulcaniche recenti (Cupaiello, San Venanzio etc etc).

la zona di mantello in risalita che provoca l'innalzamento dell'Appennino Centrale

L'ipotesi più realistica quindi è che in questo quadro anche l’Appennino centrale abbia risentito degli effetti di questo stop e il motore sarebbe lo squilibrio nel mantello, che da quel momento ha iniziato a risalire.

Di conseguenza anche la crosta si è inarcata, formando i grandi sistemi di faglie paralleli fra loro e alla catena, quelli che provocano i terremoti più importanti.

Il tasso di sollevamento medio da allora è tra 0,6 e 0,8 millimetri all’anno secondo alcuni Autori, tra 1 e 2 mm secondo altri. Ma ci sono casi in cui è (o è stato) molto superiore (Galli e Galadini, 2000). Insieme al sollevamento è iniziata la messa in posto di alcune sporadiche rocce vulcaniche di origine molto profonda, la cosiddetta provincia ultrapotassica dell’Italia Centrale, contraddistinta da piccole masse tipo Cupaello, San Venanzio, Carsoli ed altre. In questo post ho parlato di come sia possibile che i terremoti del Matese del 2013/2014 siano dovuti a una risalita fino a pochi km dalla superficie di magmi di questo tipo (Di Luccio et al, 2018). 

Insomma, la nave dell'Appennino si solleva perché si solleva il mare sopra a cui si trova!

Da ultimo una osservazione: è vero che per l’effetto dei movimenti diversi fra il blocco occidentale e quello orientale nell’Appennino centrale i due blocchi si stanno allontanando fra loro, ma questo non significa che l’Italia si sta spaccando in due come qualcuno ha detto. Anche nelle Alpi sono successi fenomeni simili in passato: per esempio la faglia del Brennero e il tratto E-W della Valle d’Aosta corrispondono a situazioni simili, ma di durata breve (geologicamente parlando).

BIBLIOGRAFIA CITATA

Chiarabba e Chiodini (2013). Continental delamination and mantle dynamics drive topography, extension and fluid discharge in the Apennines. Geology, 41, 715-718. 

Chiodini et al  (2013). Advective heat transport associated with regional Earth degassing in central Apennine (Italy). Earth Planet. Sci. Let., 373, 65-74. 

Coltorti e Pieruccini (2000) A late Lower Pliocene planation surface across the Italian Peninsula: a key tool in neotectonic studies journal of Geodynamics 29 (2000) 323±328

Di Luccio et al. (2018) Seismic signature of active intrusions in mountain chains Sci. Adv. 2018; 4 : e1701825

Galli e Galadini (2000) Active Tectonics in the Central Apennines (Italy) – Input Data for Seismic Hazard Assessment Natural Hazards 22: 225–270,

Farolfi e Del Ventisette (2015) Contemporary crustal velocity field in Alpine Mediterranean area of Italy from new geodetic data. GPS Solut. 2015, 20, 715–722.

Farolfi, Piombino e Catani (2019) Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Hammond and D’Agostino (2020) GPS Imaging of Mantle Flow-Driven Uplift of the Apennines, Italy in press.

Rosenbaum e Lister (2004) Formation of arcuate orogenic belts in the western Mediterranean region. Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 2004, 383, 41–56.

Serpelloni et al (2013). Vertical GPS ground motion rates in the Euro-Mediterranean region: New evidence of velocity gradients at different spatial scales along the Nubia-Eurasia plate boundary. J. Geophys. Res., 118, https://doi.org/10.1002/2013JB010102.

Il punto di vista di un geologo nei dialoghi sul riscaldamento globale: le 6 domande ai climascettici

Questo è il terzo, e conclusivo, di una serie di 3 post sul riscaldamento globale e i climascettici, sul "dibattito che non dovrebbe esserci", tanti sono gli indizi e tale è l'unione della comunità scientifica sulla questione. 

il primo post ha introdotto la questione
il secondo post contiene delle risposte che ho dato ad un climascettico
il terzo (questo) contiene delle domande che io pongo ai climascettici

Queste domande sono state poste per la prima volta su Metropolitan Magazine qualche anno fa per conto di “La Scienza Risponde” e le ho riproposte in varie sedi: ora, io non pretendo di essere infallibile, ma è sempre successo che quando le ho poste, dopo discussioni anche abbastanza lunghe sui social, i climascettici si siano eclissati improvvisamente in vario modo e non mi hanno mai dato delle risposte precise punto per punto, ma solo delle frasi “disconnesse da quanto ho chiesto”, se non la classica risatina (risatine che ho visto anche nei commenti sui social sui post precedenti a questo). Faccio altresì notare che non è assolutamente vero che la Scienza sia impermeabile alle novità. E lo dimostra 60 anni fa l'adozione unanime della deriva dei continenti (o meglio delle tettonica delle placche): presentata una prova determinante nessuno l'ha più messa in discussione e ci sono scienziati che la raccontano così "mi sono iscritto all'università che i continenti erano fermi, ne sono uscito che si muovevano". Come dire: se venisse fuori una prova determinante che sul riscaldamento globale come comunità scientifica ci siamo sbagliati, come nel 1960 il paleomagnetismo per la deriva dei continenti, non ci sarebbero problemi ad un cambio di paradigma sull'argomento.

Il riscaldamento globale sta clamorosamente influendo sulla distribuzione delle piogge: non solo l’Europa ci sono evidentissimi problemi dovuti alla siccità (anche se dobbiamo registrale pure la presenza dei “no sicc”), ne leggiamo tutti i giorni in tutti i continenti. E questo in un quadro in cui la popolazione mondiale continua a crescere. E continuano comunque ad esserci i climascettici, ovviamente più fuori dall’ambiente scientifico che dentro. Climascettici poi che misteriosamente sostengono che coloro i quali parlano dl riscaldamento globale a causa delle emissioni di gas-serra sarebbero una chiesa o peggio "una setta". A me pare proprio il contrario, vabbè... poi ci sono quelli che non c'è la siccità (o è provocata ad arte), etc etc... Annoto che c'è una percentuale molto elevata di climascettici fra complottisti, terrapiattisti e quant'altro, oltre a qualcuno con un deciso bias politico totalmente privo di cultura scientifica.

Quindi queste domande sono rivolte proprio ai climascettici: trattano del rapporto fra CO2 e temperature globali nella storia della Terra (appunto, sono domande dal punto di vista del geologo). Le domande, ovviamente, hanno tutte una risposta (talvolta implicita) e queste risposte sono perfettamente descritte dai modelli odierni. Ma mi piacerebbe avere il loro punto di vista.

Invito a non rispondere con la nuova teoria che le emissioni di CO2 siano un risultato del… riscaldamento degli oceani (dovuto a cosa non si sa). A parte che dal punto di vista geochimico le indagini isotopiche dimostrano che non sia così, non mi è chiaro poi come possano gli oceani emettere CO2 e nel frattempo… diventare più acidi e provocare fenomeni di eutrofizzazione... 

Ma veniamo alle domande!

Il paradosso del Sole Debole di Sagan e Mullen (1972): come sarebbe stato possibile
prima di 2 miliardi di anni fa avere oceani e non una Terra a palla di neve senza un forte effetto serra?

[1] IL PARADOSSO DEL SOLE DEBOLE. Come fa vedere il grafico qui sopra, con l’atmosfera attuale e una irradiazione solare più debole il pianeta sarebbe stato irrimediabilmente coperto dal ghiaccio fino a circa 1 miliardo e mezzo di anni fa. Invece la vita era già presente almeno 3.8 miliardi di anni fa, quando sicuramente esistevano già da centinaia di milioni di anni oceani liquidi. È il cosiddetto “paradosso del Sole debole” (Sagan e Mullen, 1972). La domanda quindi è: come sarebbe stato possibile senza una atmosfera ad alto contenuto di gas – serra (oltre il 90% di CO2)? 

Ricordo per inciso che quella atmosfera era riducente e quindi anche il metano prodotto dagli Archaea poteva rimanere tranquillamente a lungo in atmosfera (e gli Archaea in una atmosfera ossidante non potevano certo vivere…) e l’effetto-serra del metano è decisamente importante. Questo secondo grafico ci fa vedere il contributo del metano: a seconda del suo tenore si poteva passare da una Terra libera di ghiacci a una “Terra palla di neve” a seconda dei casi.

Poi venne il Grande Evento Ossidativo: ai meccanismi di sequestro normale del CO2 (oceani, sedimenti) si aggiungono nuovi processi che consumano di CO2 nel sistema – Terra (per esempio fotosintesi, tettonica delle placche che porta a “nuove” rocce magmatiche ricche in silice, formaizone di rocce carbonatiche. Il tenore di CO2 scende, l’atmosfera diventa ossidante e per questo crolla il tenore di metano (ne ho parlato qui)

[2] Ed ecco LA GLACIAZIONE HURONIANA. 2,3 miliardi di anni fa a seguito del Grande Evento Ossidativo crollano il CO2 e il CH4 atmosferici e inizia la glaciazione huroniana. Sarà un caso? La domanda quindi è: perché la glaciazione huroniana inizia proprio dopo un crollo del tenore atmosferico di CO2 finisce con l’iniezione massiccia di CO2 in atmosfera, come probabilmente i successivi episodi di terra-palla-di-neve del criogeniano 700 milioni di anni fa? (ad esempio il Marinoano, Lan et al, 2022). Annoto che la probabile fonte delle emissioni è una Large Igneous Province, un immenso espandimento basaltico di centinaia di migliaia di km cubi di magmi).

la storia del tenore atmosferico di CO2 negli ultimi 400 milioni di anni

[3] ALTRI MOMENTI “CALDI” NELLA STORIA “RECENTE”. La fase a maggior tenore di CO2 atmosferico nel fanerozoico, avviene all’inizio del Triassico, e corrisponde al momento più caldo degli ultimi 500 milioni di anni (Yadong Sun et al 2012). La domanda quindi è: come si spiega questo riscaldamento diversamente dalla forzante climatica delle emissioni di CO2 da parte dei basalti della Siberia, che oltretutto ha causato lo scioglimento finale delle calotte del permo-carbonifero e le relative emissioni del CH4 (e del CO2) che vi erano stoccati? 

[4] CO2 E CALORE NEL MESOZOICO E NEL PLIOCENE. Notoriamente nel Mesozoico e nel Terziario la fascia climatica tropicale era ben più larga di adesso. La domanda quindi è duplice: perché nel Mesozoico e, venendo in tempi più recenti, nel Pliocene, c’era più CO2 atmosferico e il clima era ben più caldo di oggi? Quali altre forzanti ci potrebbero essere per giustificarlo?

[5] CORRELAZIONE TRA TEMPERATURE E TENORE DI CO2 DAL CENOMANIANO A SEGUIRE. Questa domanda segue la precedente: il limite Cenomaniano - turoniano corrisponde a un massimo sia di temperature che di CO2 atmosferico. Da quel momento, sia pure in un contesto ben più caldo di quello attuale,  da quel momento è iniziata una diminuzione di entrambe.  Quindi la domanda è: perché dal Cenomaniano (inizio del Cretaceo superiore) in poi sono diminuiti di pari passo temperature globali e tenore atmosferico di CO2?

Tenore di CO2, temperature del fondo oceanico e il pH degli oceani nel terziario da Meckler et al 2022

[6] RISCALDAMENTI ED IMMISSIONI DI CO2 NELL’ATMOSFERA. Questo grafico che dscrive il tenore di CO2 nel Terziario è preso da un lavoro appena uscito di Meckler et al (2022). Si nota molto facilmente come le fasi più calde (il PETM, passaggio Paleocene – Eocene, il MECO (Optimum climatico dell’Eocene medio) e il lieve picco nel Miocene corrispondano pure a momenti a temperatura maggiore. Per il PETM la correlazione con le emissioni dovute alla attività della Large Igneous Province dell’Atlantico settentironale sono chiare, anche se il picco del CO2 sembra precedere il limite Paleocene – Eocene: è in effetti possibile che un parte delle emissioni siano dovute non direttamente ai magmi, ma alle prime manifestazioni vulcaniche, le quali avrebbero provocato la combustione degli idrocarburi formatisi in precedenza nel rift (“compagni” di quelli della Norvegia e nella costa atlantica canadese). Per il MECO la correlazione vulcani – CO2 è incerta. Non esiste una Large Igneous Province dell’epoca e qualcuno ha ipotizzato un legame con l’acme del magmatismo di arco in Iran (Van den Boon et al, 2021). Comunque, vulcani o no, resta il fatto che al MECO un brusco picco delle temperature è sincrono a un alto tenore di CO2 atmosferico. Non ci sono invece dubbi nel Miocene nella corrispondenza fra picco di CO2, picco di temperautee e fase acuta della messa in posto (e quindi delle emissioni) dei Basalti del Columbia River, l’ultima Large Igneous Province. La domanda quindi è: perché bruschi riscaldamenti che hanno interrotto questo trend di raffreddamento come alla fine del Cretaceo, al passaggio Paleocene – Eocene, all’optimum climatico del Miocene e altri eventi minori corrispondono sempre a violente immissioni in atmosfera di CO2 (almeno in due casi da Large Igneous provinces)?

In calce si nota anche che all'aumento del CO2 corrisponde pure un aumento dell'acidità degli oceani, per cui nelle fasi ad alto tenore di CO2 gli oceani lo ASSORBONO e non lo emettono. 

Insomma, cari climascettici, per le domande che vi ho posto trovate una soluzione alternativa che escluda il ruolo dei gas-serra nel controllo delle temperature globali. 

BIBLIOGRAFIA CITATA

Lan et al (2022). Massive Volcanism May Have Foreshortened the Marinoan Snowball Earth Geophysical Research Letters, 49, e2021GL097156

Meckler et al (2022). Cenozoic evolution of deep ocean temperature from clumped isotope thermometry. Science 377, 86-90

Sagan e Mullen (1972). Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures. Science 177, 52-56

Van der Boon et al (2022). Exploring a link between the Middle Eocene Climatic Optimum and Neotethys continental arc flare-up. Clim. Past, 17, 229–239

 

Yadong Sun et al. (2012). Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse Science 338, 366 - 370; DOI: 10.1126/science.1224126

il punto di vista di un geologo nei dialoghi sul riscaldamento globale: 2. le domande di un climascettico e le mie risposte

Questo è il secondo di una serie di 3 post sul riscaldamento globale e i climascettici, un dialogo che non dovrebbe neanche avere senso, tanti sono gli indizi a proposito del ruolo dei gas-serra. Al solito registro che il talebanismo imperante, in un fronte e nell'altro, impedisce di capire quanta parte la dobbiamo alla Natura (in particolare al Sole) e quanta alle emissioni di gas-serra. Registro anche che le temperature spono aumentate nonostante il fatto che negli ultimi anni il Sole abbia - diciamo così - battuto la fiacca.

1. Nel primo post ho introdotto la questione. Noto che chi mi ha dato contro fino ad ora non ha risposto a quanto ho scritto, ma ha tirato fuori i soliti discorsi triti e ritriti, nonché screen di libri o grafici di 20 anni fa
2. il secondo (QUESTO) contiene delle risposte che ho dato ad un climascettico  
3. il terzo (ancora da pubblicare) contiene delle domande che io pongo ai climascettici (le ho già poste in varie sedi ma quando le ho poste i climascettici si sono eclissati improvvisamente dalla discussione in vario modo):  

Quindi questo secondo post contiene 14 tra affermazioni da sfatare e domande che qualche tempo fa mi pose un climascettico; qui di seguito le trovate con le mie risposte. Come si intuisce si tratta di una persona le cui basi scientifiche sono molto basse ma che reputa gli scienziati una banda di complottisti o, meglio, di privilegati (vedi soprattutto i punti 10 e 11).  So anche la sua collocazione politica ma non ne parlo in base al sano principio secondo il quale "Science doesn't care what you believe"

[1] IN SOSTANZA IL RISCALDAMENTO GLOBALE C’È. 

Il riscaldamento globale è innegabile: almeno su questo siamo d’accordo!

[2] QUESTO EFFETTO E’ PERO’ MODERATO. 

Non è affatto moderato. O meglio: lo è forse su scala umana, in cui percepire 2 o 3 gradi in più o in meno non è facile. Lo è invece per gli ecosistemi e per il clima in generale, dove anche mezzo grado fa una grande differenza

[3] IL RISCALDAMENTO GLOBALE E’ CAUSATO DALL’UOMO? PROBABILMENTE POCO E IN MODO SCARSAMENTE QUANTIFICABILE.

Non ho a disposizione dati sicuri. Ricordo che le cause naturali principali sono:

• in tempi brevi fasi a maggiore attività solare come nel periodo caldo romano e nel periodo caldo medievale rispetto a fasi ad attività minore come i secoli bui e la piccola era glaciale
• in tempi intermedi le forzanti orbitali e la quantità di gas-serra stoccate nelle calotte glaciali 
• in tempi lunghi le modifiche alla distribuzione di continenti e oceani

Mentre per quanto riguarda le cause antropiche, chiaramente un aumento del tenore atmosferico di gas serra

Mi limito quindi ad una valutazione che viene dai miei studi sulla paleoclimatologia dall’Archeano ad oggi e quindi sull’influenza dei gas serra sulle temperature globali: 65% antropico contro 35% naturale (e sono ottimista).

[4] SONO PREVEDIBILI GLI SVILUPPI FUTURI? NO. 

Si, sono prevedibili grazie a complessi modelli. I quali, addirittura, fino ad oggi si sono mostrati addirittura ottimistici.

[5] È UNA MINACCIA IMMINENTE PER IL GENERE UMANO? NO. 

Si. È una minaccia per il genere umano, perché:

• l’aumento delle temperature comporterà dei massicci cambiamenti nella distribuzione delle precipitazioni (come vediamo già adesso): in particolare riferendosi alle nostre zone diminuiscono i giorni di pioggia ed aumenta l’intensità dei singoli eventi. Lo vediamo nel cambio nel regime delle alluvioni: da grandi eventi a scala di bacini principali (Arno, Po, Tevere) dovuti a diversi giorni consecutivi di precipitazioni continue, oggi le alluvioni avvengono soprattutto in piccoli bacini a causa di piogge fortissime che durano poche ore. Inoltre i cambiamenti stanno pregiudicando la disponibilità di cibo e di acqua potabile in aree molto popolate, per cui si innescheranno massicce e incontrollabili ondate migratorie, sul modello del Mediterraneo alla fine delle civiltà dell’età del bronzo, che si interruppe bruscamente quando a causa di un riscaldamento iniziò una fase di minori precipitazioni in un’area in cui buona parte della popolazione viveva già ai limiti della disponibilità di acqua
• La deglaciazione avrà gravi conseguenze sul livello marino, con la perdita di parecchie aree costiere (porti compresi). Simpatico notare che la Florida, una delle patrie politiche dei climascettici, sarà quasi del tutto sommersa. 
• Inoltre c’è il serio rischio che in Europa, la deglaciazione provochi un nuovo “evento di Heinrich”: un intenso flusso di acqua fredda proveniente dalla deglaciazione dell’Artico blocca la corrente del Golfo, perché impedisce alle sue acque provenienti dai Caraibi di affondare e proseguire il cammino in profondità ridiscendendo lungo il continente americano (la AMOC). Il che porterebbe in Europa un periodo freddo e secco, paradossalmente dovuto proprio al riscaldamento. Gli eventi di Heinrich sono sempre associati alle terminazioni dei periodi glaciali

[6] È UN VANTAGGIO PER IL GENERE UMANO? PIÙ SI CHE NO. 

Dalla mia risposta alla domanda precedente segue che il riscaldamento globale no, non è per niente un vantaggio per il genero umano ma – al contrario – una grave minaccia. E lo è per il genere umano più che per la Natura. O, meglio, la Natura si è sempre ripresa dopo analoghi eventi principali di estinzione di massa, dovuti PROPRIO a massicce emissioni di CO2, quelle delle Large Igneous Provinces, immense coperture basaltiche messe in posto in tempi molto ristretti, come per esempio è ampiamente dimostrato per esempio alla fine di Permiano (basalti della Siberia), Triassico (provincia dell’Atlantico centrale) e Paleocene (provincia dell’Atlantico Settentrionale). Anche per la fine del Cretaceo c’è di mezzo  una Large Igneous Province, quella dei trappi del Deccan (nonostante la balla dell’asteroide-killer, probabilmente messa in giro proprio per tacitare i rumours sul CO2 contenuti per esempio nell’articolo di Mc Lean A terminal Mesozoic greenhouse: lessons from the past). Da notare che il tasso di emissione annuale di CO2 e SO2 dalle Large Igneous Provinces responsabili degli eventi di estinzione di massa era minore del tasso di emissione antropico di oggi. Comunque la biodiversità si è ricostruita in qualche centinaio di migliaia di anni. Un periodo corto a scala geologica, ma troppo lungo a scala umana

[7] LE “POLITICHE VERDI” SONO ECONOMICAMENTE NOCIVE PER IL GENERE UMANO? SI. 

Non essendo un economista, su questo sono poco ferrato. Le politiche verdi (e le abitudini più virtuose dal punto di vista ambientale) sono forse nocive per certe comodità e probabilmente lo sono per l’economia nell’immediato. Ma non per il futuro: le società assicurative, per esempio, sono preoccupatissime. Inoltre l’economia verde porta occupazione quando invece si sta riducendo in molti altri settori. E se proprio non ne facciamo una questione di gas-serra, è innegabile che l’inquinamento atmosferico sia un grosso problema e anche solo per questo il consumo di combustibili fossili (di cui attualmente – ne sono purtroppo convinto – non ne possiamo fare a meno), vada comunque diminuito. Fermo restando che alcune politiche verdi mi lasciano parecchio perplesso

[8] ESISTONO PROBLEMI BEN PIÙ GRAVI DEL CLIMA CHE RICHIEDONO STANZIAMENTI ECONOMICI MONDIALI? SI. 

Certamente occorrono stanziamenti importanti dal punto di vista della salute (come dimostra la pandemia dalla quale stiamo uscendo a fatica), delle infrastrutture di comunicazione, della ricerca scientifica e tecnologica e – soprattutto – per migliorare le condizioni economiche di buona parte del mondo, quello che in questo momento forma le migrazioni verso l’occidente. Ma in ogni caso tutto deve cercare di essere il più sostenibile possibile

[9] È VERO CHE IL MONDO DELLA RICERCA SCIENTIFICA È INQUINATO DAL BIAS POLITICO SUL RISCALDAMENTO GLOBALE CAUSATO DALL’UOMO? SI. 

No. È assolutamente falso. Anzi, è esattamente il contrario. È il mondo fuori dalla Scienza che ha un bias politico contro gli scienziati che si occupano specificamente del clima. Non esiste un lavoro che sia uno nella letteratura scientifica in peer-review che neghi l’effetto antropico (lavoro intero, non parlo degli abstract!). I pochi scienziati climascettici sono esterni dalla climatologia. Dare retta a loro è come se avendo un problema cardiaco si segua l’opinione del dentista anziché quella del cardiologo

[10] I NON ALLARMISTI/GLI SCETTICI SONO BOICOTTATI NELLE UNIVERSITÀ, VENGONO NEGATI FONDI PER LA RICERCA E TROVANO DIFFICOLTÀ A PUBBLICARE LE LORO RICERCHE? SI. 

Certamente, ed è ovvio! Perché un dipartimento universitario scientifico non può sostenere ipotesi antiscientifiche (ad esempio: non ci sono dipartimenti universitari che promuovono l’antievoluzionismo o il terrapiattismo). Questo perché la Scienza non è come l’economia o la filosofia, la scienza è una datocrazia, dove contano i dati e non le idee (ne ho parlato qui). Quindi non è che c’è come in economia uno scontro fra economisti “statalisti” e “liberisti”. I dati climatologici sono quelli e leggendoli non è possibile interpretarli in maniera diversa e chi tenta di farlo viene irrimediabilmente respinto per inconsistenza scientifica. Ho potuto “ammirare” comunque alcuni esempi di lavori negazionisti “bocciati”: ebbene, sono lavori in cui i dati sono manipolati ad arte, per esempio tagliando dei dati o limitando le serie temporali per ottenere trend fasulli…

[11] GLI ALLARMISTI RICEVONO MILIARDI DI FONDI E GLI VENGONO OFFERTE CONFERENZE IN PAESI ESOTICI. FANNO UNA BELLA VITA? SI. 

È bellissimo: la lobby dei climatologi contro quei poveracci di petrolieri e carbonai perseguitati ingiustamente…. Direi che è vero il contrario: il potere economico cerca di contrastare i dati scientifici con la fuffa e pagando qualche ricercatore tramite le lobby… basti vedere qualche anno fa la campagna di disinformazione e denigrazione contro dei climatologi sfruttando documenti falsi… quando si spacciano documenti falsi si ammette di essere in torto

 

[12] È VERO CHE I MEDIA INFLUENZANO PESANTEMENTE L’OPINIONE PUBBLICA RIGUARDO IL RISCALDAMENTO GLOBALE CAUSATO DALL’UOMO? SI. 

Si, è vero: i media influenzano gravemente la comunicazione. Ma nel senso contrario: mentre i lavori scientifici sono unanimi sulla presenza dalla componente antropica nel riscaldamento globale, a sostenere che è una bufala sono parte dei media non scientifici (carta stampata, giornali online, siti blog, social network). E ci sono anche molti siti che dietro un’apposita apparenza scientifica spacciano falsità

[13] È VERO CHE IN BALLO CI SONO CENTINAIA DI MILIARDI DEI CONTRIBUENTI? SI.

Ecco… alla fine è una questione di tasse… certo… è ovvio che la leva fiscale al momento sia una delle poche possibilità per applicare pratiche più sostenibili ambientalmente. Ma si tratta di un investimento, non di un costo. (Aggiungo comunque che in questo momento le politiche verdi paiono più una scusa per spostare finanziamenti in un modo o nell'altro)

[14] QUINDI DI CHE PARLIAMO? DELLA FINE DEL MONDO? SIETE PAZZI? 

Non parliamo della “fine del mondo” come molti la intendono, ma di “gravi problemi per il futuro dell’umanità”. I pazzi sono quelli che negano il problema. La Terra si riprenderà, anche se non a scala temporale umana. Ha vissuto altri periodi critici. Saremo noi a non essere lì per raccontarlo

BIBLIOGRAFIA

McLean 1978: a terminal  Mesozoic "greenhouse": lessons from the past. Science 201, 401-406

Della siccità: Il vescovo di Milano, le piogge che ci vogliono e la necessità di costruire riserve di acqua per il clima che verrà

Interrompo un attimo la serie dei 3 post su riscaldamento globale, per alcune riflessioni sulla siccità, visto il rumore provocato dall’attivismo in materia del Vescovo di Milano. Qui si parla di Scienza e non intendo entrare nella diatriba in proposito. Però vorrei fare delle riflessioni al volo su che tipo di pioggia ci vuole e su cosa secondo me si dovrebbe fare.

C’È PIOGGIA E PIOGGIA. Si parla di millimetri di pioggia ma non ci si rende conto che ci sono millimetri e millimetri. Mi spiego. Una cosa fondamentale è la distribuzione nel tempo di questi millimetri: se piovono 100 millimetri in 5 giorni a colpi di 20 mm al giorno l’acqua si infiltra nelle falde acquifere e le ricarica. È acqua che “fa bene” (escludendo – egoisticamente parlando – quelli come me che non girano con uno scooter ma con una moto non dotata di parabrezza…). Se piovono 100 mm in poche ore quest’acqua fa malissimo (a tutti, non solo a chi gira in moto). Non solo non va in falda, ma provoca in genere disagi come piene, allagamenti o addirittura alluvioni.

Quindi se vogliamo della pioggia che funzioni, i temporali estivi non fanno al caso nostro… insomma, i 50 mm di un temporale, magari già che ci siamo accompagnato da una grandinata (per non farsi mancare nulla) non servono assolutamente a niente; anzi, se i tombini lungo le strade non sono a posto la situazione rischia di diventare problematica. Ci vorrebbe quindi una serie di “sane” perturbazioni atlantiche con un po' di pioggerella continua per un paio di settimane. D’accordo, triste vista la stagione e i conseguenti propositi dell’italiano medio, ma come diceva un vecchio toscano non si può volere l’uovo, la gallina e il culo caldo. Purtroppo adesso le perturbazioni atlantiche adesso se ne stanno a nord e non vengono da queste parti ( e manco sono venute l’autunno scorso).

L’ATLANTICO, L'OSCILLAZIONE DELL'ATLANTICO SETTENTRIONALE E IL PASSATO E IL FUTURO DEL CLIMA IN EUROPA. L'indice che più domina ed influenza il clima europeo è la NAO (North Atlantic Oscillation), un coefficiente definito nel 1997 in base alla differenza fra la pressione normalizzata a Gibilterra e a Stykkisholmur in Islanda Jones et al (1997). La NAO segue un ciclo di durata simile a quello solare, anche se come nel caso dei movimenti annuali dell’anticiclone delle Azzorre, la risposta della NAO ai cicli solari è leggermente sfalsata (Scaife et al, 2013). 

In buona sostanza, con una NAO positiva si rafforzano sia l'anticiclone delle Azzorre che le depressioni islandesi. Dico “le depressioni” perché mentre l’anticiclone delle Azzorre è statico ed è sempre lo stesso, nell’Atlantico settentrionale le depressioni si formano di continuo e si muovono più o meno velocemente verso est (o sudest), susseguendosi nel tempo e abbiamo “sempre” UNA depressione dell’Islanda ma non è mai la stessa. Quindi più la NAO è alta, più le perturbazioni stanno verso nord e quindi il clima è più umido e più caldo del normale sul nord Europa e più secco e più fresco nell’area mediterranea. Al contrario una NAO debole porta precipitazioni inferiori alla media e clima più secco nell’Europa Settentrionale, mentre aumenta le piogge in Europa meridionale, ad esempio in pianura padana (Zanchettin et al, 2008), in Calabria (Ferrari et al, 2013) e anche nella penisola iberica, dove per esempio è in stretta correlazione con il numero di frane che si verificano in Portogallo in un'area vicino a Lisbona (Zezere et al, 2005)

Una NAO positiva è indubbiamente una relazione al caldo di una maggiore radiazione solare perché maggiore è il riscaldamento equatoriale, maggiori sono gli scambi termici con l’Artico e quindi si capisce perché i massimi della NAO si verificano dopo i massimi solari e i minimi si verificano dopo i minimi solari. Ma siccome è una questione di calore e non solo di attività del Sole, il riscaldamento globale sta portando la NAO sempre su posizioni tipiche dei massimi solari. E ciò non è per niente bello per il Mediterraneo.

Alluvioni per secolo e per mese da Morozzi (1762),
aggiornato con le sole 2 esondazioni avvenuto dopo il 1762

NAO E ALLUVIONI, IN PARTICOLARE A FIRENZE. È un fatto che in Italia negli ultimi decenni le alluvioni sono avvenute in genere ai minimi solari o quando i massimi erano deboli. E la NAO spiega bene il perché. Ma ora prendiamo la storia delle alluvioni di Firenze, in particolare la lista di Morozzi, 1762, che a dispetto dell’antichità dello scritto fornisce un quadro esauriente della situazione, visto che da allora ce ne sono state appena due (1844 e 1966). Morozzi inizia l’elenco con il 1177 (che non è la prima alluvione come pensa chi ha letto solo l’elenco senza leggere i capitoli precedenti, ma l'Autore espone le sue ragioni per escludere gli eventi precedenti). Evento piuttosto grave, ma bisogna aspettare il 1269, quindi 92 anni dopo per averne una seconda. Poi, da quel momento, ne segnala altre 53 in meno di 500 anni, l’ultima un anno prima della pubblicazione del libro, nel 1761. La frequenza media è una ogni meno di 10 anni. Poi, dopo il 1762, appunto, due soli eventi (e tosti).

Sulla fine della alluvioni a Firenze (a valle sono comunque proseguite ma è un’altra storia) ci sono diverse ipotesi: sistemazioni idrauliche in città, bonifiche a monte, il rimboschimento che diminuisce la velocità di deflusso ma soprattutto si nota che la frequenza media decennale comincia alla fine del XIII secolo e finisce a metà del XVIII secolo. Queste date bene o male si adattano bene alla Piccola Era Glaciale. Per cui mi viene l’idea che durante questo periodo freddo a causa del Sole leggermente più debole la NAO fosse soprattutto negativa e guidasse maggiormente le piogge nel Mediterraneo rispetto al Nord Europa. Poi passato il fresco, con il riscaldamento la NAO ha mediamente aumentato il suo valore e dalle nostre parti è piovuto poco.

E ora, se questo ragionamento è giusto, con il trend di riscaldamento in atto il valore della NAO sarà mediamente più alto e quindi dalle nostre parti pioverà molto meno di adesso, mentre nel Nord Europa al contrario pioverà di più. E questo quadro è confermato dalla agenzia Europea per l'ambiente nell'immagine qui sotto. Una traccia di questo potrebbe già esserci: il fatto che da qualche decennio più che alluvioni dovute a piogge continue che durano diversi giorni in interi grandi bacini idrografici, quasi tutte le alluvioni oggi avvengono in bacini ristretti con piogge intense ma di breve durata (pensiamo al Tanaro che ha fatto 3 piene duecentennali in 25 anni...). In più con inverni caldi e poco piovosi in montagna ci sarà poca neve e quindi poca acqua in estate nei fiumi.

variazioni in percentuale della piovosità previste
dalla Agenzia Europea per l'Ambiente

COSA FARE PER RIMEDIARE? COSTRUIRE (E MANTENERE) BACINI ARTIFICIALI. Innanzitutto sfatiamo una leggenda: piaccia o non piaccia fino ad adesso piove più in Italia che a Londra, solo che in Inghilterra piove poco per volta ma tutto l’anno, mentre da noi piove soprattutto in autunno, meno in primavera, poco in inverno e pochissimo d’estate, quando fa parecchio caldo. E con questo trend si rischia di fare magari gli stessi millimetri di pioggia ma in meno giorni.

Come ha detto Erasmo d’Angelis la siccità si vince preparandosi alla stagione secca quando piove. In che modo? Costruendo bacini artificiali che trattengano le acque delle precipitazioni violente in modo da creare serbatoi (toh, lo propose la commissione De Marche dopo le alluvioni del 1966…). 

Notiamo anche che a questo modo si prenderebbero due piccioni con una fava: 

1. si creerebbero riserve sfruttando le acque delle piogge che non vanno in falda 
2. e queste acque anziché fare danni (o facendone meno) sarebbero utili anziché costituire soltanto un pericolo

Ricordo comunque che questi bacini dopo la loro realizzazione andrebbero mantenuti per evitare che si riempiano di sedimenti.

E soprattutto ricordo che abbiamo un esempio positivo al proposito: l'invaso di Bilancino, che magari per le piene servirà a ben poco ma per le magre è una ottima soluzione

BIBLIOGRAFIA

Ferrari et al (2013) Influence of the North Atlantic Oscillation on winter rainfall in Calabria (southern Italy) Theor Appl Climatol 114:479–494

Jones et al (1997) Extension to the North Atlantic Oscillation using instrumental pressure observations from Gibraltar and south-west Iceland. Int. J. Climatol., 17, 1433–1450 

Morozzi (1762) Dello stato antico e moderno del fiume Arno e delle cause delle sue inondazioni – ragionamento istorico mattematico – prima parte. Stamperia Stecchi – Firenze pag.1-85

Scaife et al (2013) A mechanism for lagged North Atlantic climate response to solar variability. Geophysical Research Letters 40, 434–439

Zanchettin et al (2008) Impact of variations in solar activity on hydrological decadal patterns in northern Italy. Journal of Geophysical Research, vol. 113, D12102,

Zezere et al (2005) Shallow and deep landslides induced by rainfall in the Lisbon region (Portugal): assessment of relationships with the North Atlantic Oscillation. Natural Hazards and Earth System Sciences, 5, 331–344, 2005

il punto di vista di un geologo nei dialoghi sul riscaldamento globale: 1. premessa

la differenza di temperatura nel Mediterrano centrale tra 2021 e 2022.
È solo una delle tante anomalie termiche che vediamo negli ultimi anni

Quello sulla presenza o no del riscaldamento globale dovrebbe essere un “non dibattito”, tante sono le prove che lo dimostrano, a partire dall’aumento delle temperature e dei periodi siccitosi su tutto il pianeta. Chi si oppone lo fa con argomenti inconsistenti e come dice il mio amico Matteo Miluzio, mettere a confronto un climatologo con un negazionista è come fare un confronto fra un astronomo e un terrapiattista. A sentire i media il dibattito pare ancora aperto, mentre il mondo scientifico è praticamente unanime, il che conoscendo le polemiche e le divergenze che lo attraversano in ogni campo, dovrebbe far pensare qualcosa. È unanime a parte pochi personaggi, in genere privi di competenze in fatto di climatologia e paleoclimatologia, e di questo ne ne ho avuto dimostrazione quando ho sentito parlare uno dei 500 firmatari di una famosa lettera di climascettici: è evidente che parla di cose di cui non ha contezza, prendendo diagrammi elaborati in modo assurdo o – alla fine – prendendo per i fondelli chi sostiene quanto è ormai acclarato. Noto pure che spesso i climascettici non hanno un pensiero fisso, passando agilmente da “non è vero che c’è il riscaldamento” a “nel medioevo faceva più caldo” (e questo senza capirne i motivi) fino a “si, c’è il riscaldamento ma non è colpa dell’umanità”. Allora, questo è il primo di una serie di 3 post sul riscaldamento globale e i climascettici. 

Allo scopo ho in parte ripreso e rielaborato alcune cose di qualche tempo fa e ho diviso il tutto per comodità in 3 parti:

1. il primo post (questo) introduce la questione
2. il secondo (ancora da pubblicare) contiene delle risposte che ho dato ad un climascettico 
3. il terzo (ancora da pubblicare) contiene delle domande che io pongo ai climascettici (le ho già poste in varie sedi ma quando le ho poste i climascettici si sono eclissati improvvisamente dalla discussione in vario modo 

Il primo lavoro scientifico sul CO2 come gas-serra che ho trovato è quello di Arrhenius (1896). Cioè, non è una novità di questi giorni… ad esempio negli anni ‘70 del XX secolo il dibattito sul tema era importante negli USA.

I PROBLEMI (SPESSO NON RICONOSCIUTI) NEL “DIBATTITO CHE NON CI DOVREBBE ESSERE”. Ci sono diversi pregiudizi e difetti di conoscenza che risultano in importanti problemi nella mancata comprensione della situazione climatica 

Il primo problema nel dibattito sul riscaldamento globale è che che se uno vuole trovare prove che il riscaldamento in atto sia di origine antropica le trova. Ma anche chi sostiene che questi cambiamenti siano naturali le trova. Insomma, la prima ipotesi non esclude la seconda e viceversa, ma il manicheismo spesso serve per demolire l’ipotesi “degli altri” più che per privilegiare la propria (ne ho parlato qui). E invece al riscaldamento in atto concorrono:

• cause naturali: in tempi brevi un aumento dell’attività solare evidente dalla fine del XVIII secolo e che si riflette sulla presenza di una fase più calda, come lo sono state il periodo caldo romano o l’optimum climatico medievale, intervallate da fasi più fredde come quella dei secoli bui e la piccola era glaciale, in tempi intermedi le forzanti orbitali e in tempi lunghi le modifiche alla distribuzione di continenti e oceani 
• cause antropiche: banalmente, le emissioni di gas serra e l’uso del suolo). 

Quale sia la percentuale di una o dell'altra esula dagli scopi di questo post, anche se mi pare chiaro che la seconda sia decisamente prevalente e non di poco, basta vedere come geologo il passato del nostro pianeta. Resta il fatto che non ne parla nessuno o quasi.

Il secondo problema è che fondamentalmente è difficile pensare al riscaldamento globale senza avere prima delle cognizioni scientifiche in materia ma soprattutto è difficile farlo quando “per principio” non si vuole ammetterlo, pensando ad un complotto degli scienziati (a che pro, poi..). Ci sono poi condizionamenti di vario tipo, da quelli di coloro che lavorano nei combustibili fossili a quello politico: per esempio ci sono più convinti e meno scettici a sinistra che a destra e a destra lo scettticismo arriva praticamente al 100% fra gli ultraliberisti.

Il terzo problema è la confusione fra meteorologia e climatologia, talvolta volontaria, talvolta involontaria

Poi c’è un fatto divertente: tutte le volte che le temperature scendono di un mezzo grado sotto la media i climascettici si espongono urlando dai loro megafoni contro il cosiddetto complotto degli scienziati o dei produttori di pannelli solari (per me il solare non risolve quasi niente ma vabbè..). Questo succede spesso in concomitanza con le punte di freddo in Europa e Nord America, in realtà in genere dovute proprio al riscaldamento globale che indebolisce il vortice polare ed espelle aria fredda a latitudini più basse. Ma tutte le (tantissime) volte in cui le temperature eccedono di un paio di gradi la media se ne stanno zitti al riparo delle loro cantine.

L’EFFETTO SERRA. In una serra la radiazione solare penetra dal tetto, mentre quella dovute alla temperatura riflessa dal suo pavimento riscaldato dai raggi del sole rimane intrappolata al suo interno perché il tetto, da cui la radiazione incidente è passata, non la fa passare: il calore solare entrato non può uscire. L’effetto-serra è provocato da alcuni gas che si comportano allo stesso modo: fanno filtrare la luce del sole ma bloccano la radiazione in uscita dalla Terra. CO2, CH4, H2O, SO2 (nella troposfera) sono i gas serra “classici”. 

QUALE PUÒ ESSERE IL CONTRIBUTO DELLA GEOLOGIA AL DIBATTITO? I geologi non studiano il clima di oggi, ma quello del passato e si vede chiaramente come le temperature globali siano state pesantemente influenzato dal tenore atmosferico di gas–serra fin dai lontani tempi dell’Archeano. In sostanza bisogna considerare che il tenore di CO2 normalmente diminuisce perchè tra fotosintesi, formazione di rocce carbonatiche, alterazione dei silicati, segregazione nei sedimenti dove si formano i combustibili fossili ed altro il bilancio fra la richiesta di CO2 da parte del sistema – Terra e le emissioni dei vulcani è sempre negativo (ne ho parlato qui). Solo le Large Igneous Provinces (immensi espandimenti di centinaia di migliaia – se non milioni – di km cubi di magmi basaltici) sono in grado di emettere immense quantità di CO2.

Vediamo due casi:

1. IL PARADOSSO DEL SOLE DEBOLE DEL PRECAMBRIANO. L’intensità della radiazione di una stella come il Sole aumenta nel tempo e come evidenziarono Sagan e Mullen (1972), la debole radiazione solare del sole giovane non sarebbe stata in grado di permettere sulla Terra la presenza di oceani liquidi fino a circa 1.5 miliardi di anni fa (ne ho parlato qui). Le soluzioni possono essere queste:

• il modello dell’evoluzione stellare è sbagliato 
• non è vero che c’erano oceani liquidi nel passato profondo della Terra 
• l’atmosfera avea una composizione diversa

Ci possono essere delle cause “minori”, ad esempio un maggiore assorbimento della radiazione solare di una Terra completamente o quasi coperta da oceani (che assorbono il calore di più dei continenti), ma la cosa più importante è che tutti gli indizi vanno verso la terza soluzione: l’atmosfera primitiva era preda di un forte effetto-serra essendo composta come quelle attuali di Venere e Marte quasi esclusivamente da CO2, mentre il chimismo riducente permetteva al metano (un gas-serra molto potente) prodotto dagli archeobatteri di rimanere a lungo in atmosfera.

Al Grande Evento Ossidativo di 2.5 miliardi di anni fa (ne ho parlato qui) diminuì il CO2 atmosferico e, a causa del passaggio da condizioni riducenti a condizioni ossidanti, scomparve il metano. Risultato: 300 milioni di anni di glaciazione globale fino a quando delle emissioni di CO2 riportarono nuovamente l’effetto-serra a valori in grado di sciogliere i ghiacci 

Tenore atmosferico di CO2 negli ultimi 400 milioni di anni.
in rosa le forzanti temporanee che lo hanno aumentato, in blu le forzanti che lo hanno diminuito

2. Venendo agli ultimi 400 milioni di anni, ecco il grafico della STORIA DEL CO2 ATMOSFERICO, dove si può notare come i livelli attuali siano i più bassi nella storia del pianeta. Riassumendo:

• la comparsa delle piante terrestri nel Devoniano ha provocato un crollo del tenore atmosferico di CO2. Il crollo si arresta temporaneamente alla fine del Devoniano quando immettono una grossa quantità di CO2 in atmosfera due Large Igneous Provinces (di cui la prima, quella della Yacuzia, provoca una delle più severe estinzioni di massa) 
• In queste condizioni l’arrivo del centro del Gondwana al polo sud innesca le glaciazioni del Permo-Carbonifero con relativo stoccaggio di CO2 nelle calotte e ulteriore abbassamento a livelli molto ridotti del suo tenore atmosferico
• il tenore inizia a risalire con le emissioni delle diverse LIP (sigla per Large Igneous Provinces) del Carbonifero superiore e del Permiano, fino alla tragedia della fine del Permiano, quando l’accoppiata di due LIP come Emeishan e Siberia provoca due estinzioni di massa micidiali a meno di 10 milioni di anni l’una dall’altra (quella della fine del Capitaniano e alla fine del Permiano e dell’era Paleozoica la madre di tutte le estinzioni, in cui scompare oltre il 90% dei generi di animali, in mare e in terra,)
• il seguente inizio del Triassico è tremendo: a causa del CO2 a livelli micidiali, dovuto alle due LIP e al definitivo scioglimento delle calotte polari le zone equatoriali divennero inabitabili per il clima caldo e secco (Yadong Sun et al 2012 ). Segue una discesa di CO2 e temperature, che si interrompe appena si mette in posto la LIP di Wrangellia a metà del Triassico
• a questo punto è iniziata la frammentazione della Pangea, accompagnata da imponenti LIP, a partire al passaggio Triassico – Giurassico di quella dell’Atlantico centrale, che coincide con una delle più importanti estinzioni di massa. Seguiranno fra Giurassico e Cretaceo le LIP di Karoo-Ferrar, Shatzky rise, Paranà-Etendelka, Kerguelen, Ontong Java – Manihiki – Hikurangi, Caraibi, Madagascar ed altri episodi minori che immettono in aria un forte quantitativo di CO2
• il massimo del CO2 (e – toh! – anche quello delle temperature...) arriva 94 milioni di anni fa, all’inizio del Cretaceo superiore, quando la fase parossistica di formazione di LIP rallenta e le temperature si abbassano con momentanee interruzioni che – al solito “guarda caso” – corrispondono a picchi nelle emissioni vulcaniche di CO2 alla fine del Cretaceo con i Trappi del Deccan, al passaggio Paleocene – Eocene con la provincia magmatica dell’Atlantico centrale (Zachos et al 2006) ed altri episodi minori. 
• oggi non ci sono dubbi che anche il massimo termico del Miocene corrisponda al massimo dell’attività dell’ultima (e minore come volumi) Large Igneous Province, i basalti del Columbia River (Kasbohm and Schoene, 2018).

Tornando un po' indietro, vediamo poi come la diminuzione del tenore di O2 atmosferico proceda a ritmi estremamente elevati nell’Oligocene, durante la formazione della calotta antartica che ne assorbe una quantità elevata; stabilizzatasi la calotta, la diminuzione rallenta durante la formazione della calotta artica, meno voluminosa e più recente. 

Poi è arrivata la rivoluzione industriale...

BIBLIOGRAFIA CITATA

Arrhenius 1896 On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground Philosophical magazine, S5/41-251, 235 – 276 

Kasbohm and Schoene, 2018 Rapid eruption of the Columbia River flood basalt and correlation with the mid-Miocene climate optimum sciadv.aat8223

Sagan e Mullen (1972) Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures. Science 177, 52-56

Yadong Sun et al. 2012 Lethally Hot Temperatures During the Early Triassic Greenhouse Science 338, 366 - 370; DOI: 10.1126/science.1224126

Zachos et al (2006) Extreme warming of mid-latitude coastal ocean during the Paleocene-Eocene Thermal Maximum: Inferences from TEX 86 and isotope data Geology 34,737–740

Rilasciato il primo prodotto (provvisorio) dell'European Ground Motion Service con i dati dei satelliti INSAR Sentinel-1 dell’ESA di quasi tutta Europa

Oggi è stato rilasciata agli utenti una prima versione non definitiva del primo dei tre prodotti dell'European Ground Motion Service (EGMS), ottenuto con le elaborazioni delle immagini inviate a terra dai satelliti INSAR Sentinel-1 dell’ESA, quello che evidenzia la componente orizzontale. L'intero portafoglio di prodotti dovrebbe diventare disponibile a fine giugno 2022. Una conquista importante per i geologi e per tutti coloro che si occupano delle caratteristiche e delle dinamiche del territorio. 

Un satellite InSAR

BREVE STORIA DELLA TECNICA InSAR. L’uso dei satelliti InSAR è iniziato da circa 30 anni e la sua utilità è ben nota: il sistema fu presentato nel 1989 (Gabriel et al, 1989), mentre la prima immagine InSAR di un terremoto è stata la misura dello spostamento associato al terremoto di Landers, California (USA) nel 1992 tramite la produzione di un interferogramma ottenuto sfruttando due immagini dell’appena lanciato ERS-1 (European Remote Sensing satellite), il primo satellite per lo studio della Terra equipaggiato con un sensore SAR (Massonet et al, 1993). 

All’inizio gli studi venivano condotti esclusivamente con lo studio degli interferogrammi, mappe in cui si evidenzia la differenza della distanza dal satellite dei pixel in cui è suddivisa l’area in due immagini, possibilmente consecutive (Canuti et al, 2004). Oggi fare gli interferogrammi non è difficile (ci sono riuscito anche io…!). Poi sono arrivati i Persistent Scatterers (Ferretti et al, 2003), punti che in una serie di immagini radar che coprono la stessa area danno sempre la stessa risposta e di cui si misura in tutte le immagini la distanza dal satellite, ottenendo la storia deformativa del punto. La tecnica dei Persistent Scatterers (PS) è interessante perché i bersagli “naturali” sono edifici, piazzali, speroni rocciosi etc etc, insomma per una analisi speditiva di area vasta ce ne sono tantissimi (quasi un milione per orbita nella sola Toscana). I centri abitati possono essere coperti in maniera ottimale, mentre al contrario aree boscate e campi coltivati offrono poche possibilità. Al primo algoritmo di Ferretti et al (2001) ne sono seguiti diversi altri, di cui alcuni, come il primo, di produzione italiana (SBAS, SPINUA). Nel quadro del programma Copernicus la sorveglianza Radar del territorio è stata presa talmente sul serio che il primo Sentinel (Sentinel-1) è proprio un satellite InSAR, nato proprio in prospettiva di attivare dei ground motion service di vasti territori

InSAR viene usato per la sorveglianza di subsidenza, frane a cinematica lenta, vulcani e singoli edifici e sta trasformandone la comprensione di faglie, vulcani e stabilità del suolo, e cerca di ritagliarsi un ruolo sempre più importante nella gestione dei pericoli naturali. Recentemente con i dati del PST siamo stati i primi ad esaminare con i dati InSAR i movimenti tettonici di un’area grande come l’Italia (Farolfi Piombino e Catani, 2019, ne ho parlato qui) 

L'area coperta dl servizio (manca ancora qualcosa)

GROUND MOTION SERVICES: L’EVOLUZIONE “NATURALE” DELLA TECNICA INSAR. In genere quando succede qualcosa (per esempio una frana), le immagini InSAR pregresse vengono prese ed analizzate nell’area in oggetto per capire come si è svolto il fenomeno. Spesso a questo modo si riesce a cogliere i segnali precursori della frana in studio (ne ho parlato qui). L’Italia, che con il piano straordinario di telerilevamento offre i dati di tutta Italia fra il 1991 e il 2011 insieme a lavori pionieristici di alcune regioni (Piemonte e Campania), è sempre stata capofila della ricerca e delle applicazioni con InSAR, fino ad ospitare il primo Ground Motion Service (GMS), quello della Regione Toscana, attivo dal 2016 (ne avevo parlato qui). L’idea è molto semplice: anziché il procedimento classico di prendere le immagini “dopo il fatto” e vedere i problemi a posteriori, si monitora di continuo un’area cercando di vederne cosa succede e sperando quindi di intercettare quei segnali che possono segnalare l’inizio di un fenomeno franoso prima che avvenga o monitorare altre caratteristiche (ad esempio le aree in subsidenza). Le immagini coprono un’area vasta e i dati vengono aggiornati di continuo dopo ogni passaggio del satellite.

EGMS: IL GROUND MOTION SERVICE EUROPEO. Già promesso tempo fa, oggi finalmente il Ground Motion Service Europeo è realtà, nel quadro del Copernicus Land Monitoring Service. Il servizio si propone di fornire informazioni coerenti e affidabili su movimenti naturali e antropogenici del suolo negli Stati partecipanti a Copernicus, oltre i confini nazionali e con una precisione millimetrica e offre un'opportunità senza precedenti per studiare tutto quello che si può studiare con InSAR. l'area coperta dal servizio si vede nella carta qui a fianco. È appunto un rilascio non definitivo a cui mancano parti di Finlandia e Italia e che riguarda solo la componente verticale.

Nonostante la incompletezza, possiamo già da subito evidenziare alcune cose osservabili “a prima vista” su EMSG, che si trova a questo link. 

Ecco il sollevamento in corso della penisola scandinava che persiste da quando si è sciolta la calotta polare che la ricopriva fino a meno di 12.000 anni fa

Venendo a casa nostra, qui sopra si evidenziano la subsidenza dovuta alla estrazione di acqua lungo la via Emilia e la subsidenza nel delta padano e le buone notizie invece dalla laguna veneta: come avevo sottolineato qui, Venezia e la sua laguna non sono in subsidenza naturale ma il fenomeno nel XX secolo è stato dovuto alle pesanti estrazioni di acqua dalle falde acquifere. Quindi adesso, cessati i prelievi, la città ha smesso di abbassarsi.

Sotto vediamo la Sicilia con l’Etna che si sta ancora gonfiando e Napoli, con il sollevamento bradisismico dei Campi Flegrei e l’abbassamento della vetta del Vesuvio che non erutta più da quasi 80 anni

Speriamo che come promesso il WEBGIS sia completato prima possibile (dovrebbe succedere entro un mese). Inoltre non ho capito ogni quanto verrà eseguito l'aggiornamento con i nuovi dati. Doveva essere ogni 6 mesi se non ricordo male

BIBLIOGRAFIA

Canuti et al 2004 Landslide activity as a geoindicator in Italy: significance and new perspectives from remote sensing Environmental Geology 45, 907–919

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