Gas climalteranti e aumento delle temperature

di: Luigi Togliani (a cura)

Dino Zardi è nato nel 1966 a Mantova. Dopo la laurea in Fisica all’Università di Bologna (1991) e il dottorato di ricerca in Idrodinamica presso l’Università di Genova (1995), è professore associato presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Trento, dove tiene i corsi di Fisica dell’Atmosfera, Meteorologia e di Laboratorio di Fisica Ambientale. Afferisce al Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, dove è responsabile del Gruppo di Fisica dell’Atmosfera. Le sue attività di ricerca si concentrano soprattutto sui processi della bassa atmosfera in particolare nelle valli alpine. Ha avviato un progetto di recupero, ricostruzione ed analisi di serie storiche di dati meteorologici finalizzato alla valutazione dei cambiamenti climatici. È direttore del progetto internazionale FORALPS. Gli abbiamo posto alcune domande sulle relazioni tra l’immissione di gas climalteranti nell’atmosfera e la temperatura media della Terra.

C’è una correlazione tra la temperatura media terrestre e la concentrazione di diossido di carbonio CO₂ nell’atmosfera?

La correlazione c’è ed è molto forte, perché il diossido di carbonio, o come ancora spesso si dice spesso, anidride carbonica, è uno – anche se non l’unico – dei cosiddetti “gas serra”, cioè quei gas che sono particolarmente efficaci nell’intercettare la radiazione elettromagnetica nella banda dell’infrarosso emessa dalla superficie terrestre e, a loro volta, nell’emettere radiazione nella stessa banda, sia verso lo spazio, sia verso la superficie terrestre, facendone così aumentare la temperatura superficiale.

Come è variata la concentrazione di anidride carbonica dall’era preindustriale ad oggi?

L’anidride carbonica presenta una distribuzione piuttosto uniforme in tutta l’atmosfera terrestre e, ad oggi, la sua concentrazione ha superato il valore di 420 ppm (parti per milione), laddove all’inizio del suo monitoraggio sistematico con mezzi moderni, negli anni Sessanta, questo valore si attestava su 310 ppm, mentre nell’era preindustriale era senz’altro inferiore ai 300 ppm.

La serie storica più lunga di misure dei livelli di anidride carbonica nell’atmosfera è iniziata con le osservazioni registrate dall’Osservatorio di Mauna Loa, nelle Hawaii. Questo grafico mostra i valori medi mensili di anidride carbonica della stazione dal 1958 in parti per milione (ppm). Il ciclo stagionale di alti e bassi (piccoli picchi e valli) è guidato dalla crescita estiva della vegetazione dell’emisfero settentrionale, che riduce l’anidride carbonica atmosferica, e dal decadimento invernale, che la aumenta. La tendenza a lungo termine all’aumento dei livelli di anidride carbonica è determinata dalle attività umane. A Mauna Loa, il valore mensile più alto ogni anno si verifica a maggio. Nel maggio 2023, l’anidride carbonica ha toccato il picco di 424 ppm, un nuovo record. Immagine NOAA Climate.gov, basata sui dati medi mensili di Mauna Loa del NOAA Global Monitoring Lab.

La temperatura media varia da luogo a luogo sulla superficie terrestre. Esistono mappe terrestri che confrontano la distribuzione delle temperature medie nelle varie località con la concentrazione di CO₂?

Esiste una mappatura delle emissioni di anidride carbonica. A questo link si trova un’animazione che rappresenta l’accumulo di anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera a causa della combustione di carbone, petrolio e gas naturale (combustibili fossili) nel periodo 2011-2012). Il video inizia con una mappa del mondo senza CO2 prodotta da combustibili fossili. Con il passare del tempo, si osserva l’accumulo globale di emissioni di CO2 da tutte le fonti di combustibili fossili. Spiccano i grandi emettitori: l’Asia orientale, l’Europa occidentale e il Nord-Est del Nord America. Alla fine del 2012, l’intero emisfero settentrionale risulta “rosso”, a dimostrazione di un accumulo totale di circa 9-10 ppm.

La stima di emissioni di CO2 da combustione di fossili proviene dall’Open-source Data Inventory for Anthropogenic CO2 (ODIAC) e si basa su dati economici. La maggior parte delle emissioni si verifica nell’emisfero settentrionale. Per simulare il movimento della CO2 atmosferica a livello globale è stato utilizzato un modello computerizzato dell’atmosfera chiamato TM5, che calcola i venti e la miscelazione atmosferica dalle previsioni meteorologiche globali. È possibile osservare il movimento della CO2 in tutta l’atmosfera, poiché i modelli di vento trasportano e disperdono le emissioni dalle loro fonti.

I venti alisei trasportano la CO2 lungo i tropici, mentre le correnti atmosferiche alle alte latitudini promuovono una rapida miscelazione atmosferica in tutto l’emisfero settentrionale. Poiché lo scambio d’aria tra l’emisfero settentrionale e quello meridionale è molto più lento, solo alla fine del 2011 le emissioni di CO2 si mescolano nell’emisfero meridionale e iniziano a influenzare le condizioni atmosferiche dell’intero globo.

In base, quindi, alle stime delle emissioni di combustibili fossili 2011-2012 del Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC), le emissioni globali totali sono aumentate da 9,4 miliardi di tonnellate di carbonio nel 2011 a 9,6 miliardi di tonnellate nel 2012. Queste emissioni hanno prodotto un accumulo globale di 9 ppm di CO2 nei due anni, il che equivale a un aumento del 2,3% della CO2 atmosferica, rispetto a una media annuale globale di 390,5 ppm nel 2011.

Su un periodo di 10 anni tali emissioni equivalgono a 45 ppm di CO2, equivalenti a un aumento dell’11,5%. Se questa quantità potesse, in qualche modo, essere confinata in uno strato di pura CO2 sulla superficie terrestre, avrebbe uno spessore di 36 cm, ovunque.

Il video ritrae esclusivamente il modo in cui la CO2 generata dai combustibili fossili viene trasportata nell’atmosfera, ma non tiene conto della ridistribuzione della CO2 nella biosfera terrestre e negli oceani. L’aumento effettivo della CO2 atmosferica osservato è, pertanto, circa la metà di quello mostrato – o circa il 5% nel decennio – perché, appunto, circa la metà della CO2 non rimane nell’atmosfera perché viene assorbita dagli oceani e dalle piante terrestri attraverso i processi di fotosintesi.

Per ulteriori informazioni, si può consultare il NOAA Carbontracker, un sistema di misurazione e modellazione della CO2 sviluppato dal NOAA per ottenere la delle fonti, cioè delle emissioni, e dei pozzi, cioè delle rimozioni, di anidride carbonica nella atmosfera del globo terrestre. CarbonTracker utilizza le osservazioni sulla CO2 atmosferica da una serie di collaboratori e quindi simula il trasporto atmosferico per stimarne i flussi superficiali.

Tra i gas climalteranti vi è il metano CH₄. Questo gas è più o meno pericoloso della CO₂ per il cambiamento climatico? Quali attività antropiche liberano metano nell’atmosfera?

Il metano è un gas serra ancora più efficace della CO2, ma è presente in concentrazioni decisamente più basse.

Il grafico mostra l’abbondanza atmosferica media mensile di metano a livello globale, determinata da siti marini di superficie (NOAA) a partire dal 1983. I valori dell’ultimo anno sono preliminari, in attesa delle ricalibrazioni dei gas standard e di altre fasi di controllo della qualità (Dlugokencky et al., 1994).

Il metano proviene da rilasci di gas di origine fossile dal sottosuolo, dalle perdite dei sistemi di distribuzione, dalle zone umide (paludi, risaie), dal biogas prodotto dagli animali da allevamento.

Secondo gli accordi di Parigi (COP21) del 2015, bisogna far sì che la temperatura media terrestre, nel corso del XXI secolo, non superi i 2°C di aumento rispetto all’era preindustriale, restando possibilmente sotto la soglia di 1,5°C. Si tratta di un’utopia? Abbiamo già raggiunto (o superato) valori del genere in alcune località o globalmente?

I recenti tassi di riscaldamento e gli sforzi di mitigazione assolutamente inadeguati rendono chiaro che la soglia di riscaldamento di 1,5 °C, stabilita dall’accordo di Parigi, sarà presto superata e che il riscaldamento globale medio a lungo termine probabilmente supererà questa soglia nei prossimi cinque-dieci anni. Secondo il Copernicus Climate Change Service (C3S) e l’organizzazione Berkeley Earth il giugno 2024 è stato il dodicesimo mese consecutivo con temperature medie globali di superficie di almeno 1,5 °C superiori alle condizioni preindustriali, ma non è definitivamente acclarato se ciò implichi un fallimento nel raggiungimento dell’obiettivo dell’accordo di Parigi di limitare il riscaldamento a lungo termine al di sotto di tale soglia.

C’è relazione tra l’aumento della concentrazione di gas climalteranti e l’inquinamento atmosferico?

La produzione di CO2, come scritto, è associata alla ossidazione di combustibili fossili in atmosfera. L’atmosfera terrestre, come noto, oltre all’ossigeno O2 contiene, soprattutto, azoto N2. I sottoprodotti di tale combustione sono perciò anche vari ossidi di azoto NOx, oltre a monossido di carbonio CO, particolato materiale e, nel caso di combustibili ad alto tenore di zolfo, biossido di zolfo SO2. Tutti questi composti sono classificati come inquinanti.

Che cosa possiamo fare, come cittadini, cristiani, per contrastare o per adattarci al riscaldamento globale e al cambiamento climatico? Servono azioni dei singoli o le decisioni di chi detiene il potere?

A livello individuale, possiamo adottare stili di vita più sostenibili, ossia fare attenzione nelle scelte (ad esempio, nell’acquistare merci, nell’effettuare spostamenti, nell’utilizzare l’energia, ecc.), privilegiando le opzioni che riducono le emissioni di gas climalteranti. Come cittadini possiamo far sentire la nostra voce ed esercitare il diritto di voto per indurre i responsabili politici ad adottare politiche ed azioni orientate ad uno sviluppo sostenibile. Indubbiamente, le decisioni prese a livello nazionale e internazionale hanno un impatto più esteso e duraturo, ma spesso sono indotte da azioni portate avanti da libere organizzazioni di cittadini.