27 FEBBRAIO 2007 LICEO SCIENTIFICO VITO VOLTERRA. Guido Guidi Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare

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1 27 FEBBRAIO 2007 LICEO SCIENTIFICO VITO VOLTERRA Guido Guidi Servizio Meteorologico dell Aeronautica Militare

2 Il clima cambia? 1)Sì 2)No 3)Non saprei

3 qualche definizione e impostazione del problema; Il sistema pianeta; evidenze della tendenza climatica; forzanti (cause); prospettive per una modellazione del sistema climatico; Il dibattito sul clima.

4 CLIMA E TEMPO METEOROLOGICO Due soggetti con diversa scala temporale diversità di metodo, dati e formulazioni teoriche tempo meteorologico stato del sistema (in particolare dell'atmosfera) ad un preciso istante. clima stato medio del sistema e sue variazioni nel tempo.

5 definizione dello stato e delle sue variazioni Monitoraggio (Osservazioni) Indicatori (parametri atmosferici) previsioni sull evoluzione del sistema Modelli (Calcolo dell interazione dei parametri atmosferici) Parametrizzazioni (adattamento della grliglia di osservazioni)

6 IL SISTEMA CLIMA Dal punto di vista climatico la Terra può essere suddivisa in 5 componenti ATMOSFERA (componente gassosa del sistema climatico, è quella più rapidamente variabile nel tempo) IDROSFERA (oceani, mari, fiumi e laghi) CRIOSFERA (comprende ghiacciai, nevai e ghiacci oceanici) BIOSFERA (flora, fauna, attività umane) Bisogna poi considerare la sorgente esterna di energia costituita a dal Sole LITOSFERA (struttura orografica della Terra, ha una variazione nel tempo estremamente lenta)

7 Radiative Energy Balance

8 IL CICLO IDROLOGICO

9 IL SOLE E IL MOTORE DELLA CIRCOLAZIONE GENERALE ATMOSFERICA

10 LA DISTRIBUZIONE DEL CALORE Senza rotazione terrestre Con rotazione terrestre

11 LA RISULTANTE

12 SEMPLIFICANDO Cellula Hadley Alle basse latitudini movimento di aria verso l equatore l e in virtù del riscaldamento sale e si dirige verso i poli nell alta troposfera. Cellula di Ferrel Il flusso di aria si dirige verso il polo nella bassa troposfera e verso l equatore l in quota Cellula polare Aria sale, diverge e si dirige verso il polo, ove scende e forma le alte polari. Al suolo si ha divergenza al polo. Al suolo i venti sono orientali.

13 Tra queste circolazioni vi sono delle zone di alta (H)( ) e bassa (L)( Le alte si trovano intorno al 30 N/S ed ai poli; le basse si trovano all equatore ed intorno al N/S (famiglie di cicloni extratropicali) SEMPLIFICANDO

14 VARIAZIONI CLIMATICHE NATURALI Forzanti sul sistema ANTROPICHE VARIAZIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE Diretta Indiretta INTERAZIONI TRA LE DIVERSE COMPONENTI DEL SISTEMA CLIMA Interazione atmosfera-oceano Immissione di aerosols Attività Solare Milankovitch El Niño ERUZIONI VULCANICHE SO 2 CO 2 IMMISSIONE DI GAS SERRA IN ATMOSFERA SO 2 CO 2 O 3 Combustibili fossili CO 2 CH 4 Incendi CH 4 Allevamenti IMMISSIONE DI AEROSOLS IN ATMOSFERA Black Carbon, Combustibili Organic Carbon fossili Black Carbon Incendi SFRUTTAMENTO DEL TERRENO DERIVA DEI CONTINENTI Variazioni di albedo Riduzione delle foreste

15 misure della tendenza

16 temperatura dell aria = la febbre del pianeta altezza del mare = variazione superfici liquide estensione dei ghiacciai = variazione albedo precipitazione, vegetazione, copertura nuvolosa = respirazione del pianeta

17 temperatura dell aria (h=2 m) termometri (tempi recenti < 200 anni): termometri a mercurio termometri a stato solido (termistori) proxy data (paleoclima): anelli di accrescimento degli alberi δo 18 (isotopi di ossigeno) carotaggi coralli cronache storiche

18 4.5 MILIARDI

19 1 MILIONE DI ANNI

20 ANNI

21 1.000 ANNI

22 PARENTESI IL GRAFICO CHE ABBIAMO APPENA VISTO FECE LA SUA COMPARSA NEL 1990 ALL EPOCA DEL PRIMO RAPPORTO DELL IPCC (INTERGOVERNAMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - UNEP, WMO). AD ESSO SONO SEGUITI ALTRI TRE RAPPORTI 1995, 2001 E 2007.

23 100 ANNI

24 Problema I: copertura dei sensori la frazione di superficie globale monitorata varia 5 5 ~ km 2

25 Problema II: effetti urbani da meta ottocento la struttura urbana e mutata

26 Problema III: manutenzione delle stazioni non controllabile, variabile, importante capannine bianche areate modalita di lettura tipo di strumento operatori

27 Problema IV: confronti con dati da satellite 0,2 K/decade 0,09 K/decade

28 Problema IV: confronti con dati da satellite

29 COPERTURA NEVOSA ED ESTENSIONE DEI GHIACCI PERENNI Dalle osservazioni satellitari si è stimata una diminuzione della copertura nevosa del 10% a partire dagli anni 60. I ghiacci marini dell emisfero emisfero nord sono diminuiti: l estensione dei ghiacci Artici in primavera ed estate è diminuita del 10-15% a partire dagli anni 50. Ghiacciaio Dana, Sierra Nevada, California (3660 m, 37º 54' N, 119º 13' W) nel 1883 (sinistra) e 1985 (destra).

30 COPERTURA NEVOSA ED ESTENSIONE DEI GHIACCI PERENNI

31 I GHIACCIAI ALPINI Ghiacciai delle Alpi italiane in avanzata e in ritiro dal 1925 al Valori espressi come percentuale dei ghiacciai con variazioni misurate.

32 LIVELLO DEI MARI CAUSE: 1) Dilatazione termica ~ 0.5 m / K 2) scioglimento del ghiaccio: a) ghiacciai m b) Antartide e Groenlandia m c) ghiaccio marino ~ 0.1 m 3) innalzamento (Scandinavia ~ + 1m / 100 anni) 4) subsidenza (Thailandia ~ - 1 m / 30 anni)

33 il livello del mare varia localmente per forzature dinamiche (vento, correnti) Pacifico equatoriale influenzato da El niño

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35 LA VASCA DA BAGNO

36 LIVELLO DEI MARI

37 LIVELLO DEI MARI

38 LIVELLO DEI MARI

39 LIVELLO DEI MARI con le boe: 1-2 mm/y

40 forzanti

41 CAUSE ASTRONOMICHE VARIAZIONE DELL ECCENTRICITA DELL ORBITA (Con periodo anni) VARIAZIONE DELL INCLINAZIONE DELL ASSE TERRESTRE (22-25 con periodo anni) PRECESSIONE DEGLI EQUINOZI (con periodo anni) LA CONCOMITANZA DI QUESTE PERIODICITA COSTITUISCE IL PIU IMPORTANTE FATTORE CAUSALE DELLE ERE GLACIALI DEGLI ULTIMI ANNI

42 CAUSE ASTRONOMICHE variazione dell irraggiamento solare (Wm -2 ) ovvero della fonte primaria di energia

43 variazione della lunghezza del giorno

44 Difficile pensare ad una coincidenza

45 CONCENTRAZIONE DEI GAS SERRA - L anidride carbonica (CO ) è 2 aumentata del 31% dal 1750 ad oggi. - Il rate di crescita della CO 2 delle ultime due decadi è di 1.5 ppm (0.4%) per anno - Il metano (CH 4 ) è cresciuta di 1060 ppb (151%) dal 1750; tale crescita è rallentata negli anni 90 rispetto agli anni L ossido di azoto (N 2 O) è cresciuto di 46 ppb (17%) dal 1750 (1/3 è di origine antropogenica). - L O 3 troposferico è aumentato del 36% dal 1750

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47 DEDUZIONE DA TENERE A MENTE Le variazioni della temperatura sono determinate da regolarità della posizione e del moto della Terra: sono esse, quindi, a causare le variazioni della percentuale di CO2 nell'atmosfera e non viceversa: non è l'aumentato effetto serra che causa il riscaldamento globale; è l'innalzamento di temperatura che fa crescere la percentuale di CO2 - e questa, POI, contribuisce all'aumento di temperatura.

48 modellazione del sistema climatico (previsione)

49 The Global Climate System

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51 sistema non lineare: meccanismi di retroazione (feed back) una forzatura su una componente del sistema produce un effetto che modifica l impatto della forzatura feed back positivo: l impatto aumenta instabilita feed back negativo: l impatto diminuisce stabilita

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53 feed back negativo aumento di T ritiro della vegetazione aumento di albedo planetaria diminuzone di T aumento di T aumento di wv aumento di copertura nubi aumento albedo planetaria diminuzione di T feed back positivo aumento di T aumento di wv aumento effetto serra aumento di T diminuzione di T aumento ghiaccio superficiale aumento di albedo planetaria diminuzione di T

54 MA SI DIBATTE SULLE CAUSE ANTROPICHE La CO2 contribuisce soltanto per il 15% all effetto serra; In atmosfera ci sono circa 800 Gt di CO2; Nella biosfera ce ne sono Nel mare ce ne sono E ragionevole pensare che comandi il mare

55 Il respiro di Gaia

56 Le cause delle variazioni di T sono state quindi essenzialmente astronomiche o casuali (eruzioni vulcaniche o impatti di meteoriti), l attuale riscaldamento può essere dovuto a cause antropiche oppure è essenzialmente naturale?

57 La pietra del contendere, ovvero l Hockey Stick

58 La ricostruzione della T con la dendrologia (anelli di accrescimento degli alberi) è alla base degli studi dell IPCC ma. Non tiene conto delle variazioni stagionali (gli alberi crescono soltanto nella stagione calda); Annulla gli effetti delle forzanti astronomiche; Elide dalla storia climatica gli eventi salienti dell ultimo millennio relegandoli al ruolo di fenomeni locali, mentre lo studio di altri proxy ne dimostra l esistenza sull intero pianeta; L Hockey Stick è divenuta un icona, ma la sua validità scientifica è seriamente in discussione.

59 Il problema da scientifico è divenuto politico Che forzi il clima o meno, l inquinamento atmosferico è dannoso, questa è l unica ragione per cui deve essere limitato.