Il Clima che cambia: miti o realtà. Lucilla Capotondi Istituto di Scienze Marine CNR Sede di Bologna

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1 Il Clima che cambia: miti o realtà Lucilla Capotondi Istituto di Scienze Marine CNR Sede di Bologna

2 Gli ultimi 300 anni, dominati dall'esplosione industriale e tecnologica hanno visto un incremento straordinario dell'impatto dell'uomo sull'ambiente con conseguenze non sempre prevedibili. Gli indizi recentemente rilevati di un forte aumento del diossido di carbonio nell'atmosfera forse correlato con un incremento della temperatura media del pianeta, destano preoccupazione: per la prima volta siamo di fronte all'eventualità che l'attività umana contribuisca, in modo parziale o dominante, a modificare il clima terrestre a livello globale.

3 Il tempo e il clima

4 Il clima è l'insieme delle condizioni atmosferiche (temperatura, umidità, pressione, venti...) medie che caratterizzano una determinata regione geografica. L Organizzazione Meteorologica ha stabilito che la durata minima delle serie di dati continui per poter individuare delle caratteristiche climatiche di una località è di 30 anni.

5 le evidenze Scioglimento dei ghiacci Corriere della sera (19 Marzo 2002) Antartide: Le immagini del satellite hanno rivelato il crollo dalla Penisola Antartica di una lastra di ghiaccio denominata Larsen B. Il crollo dei 3250 km² di ghiaccio è l ultimo evento registrato in una regione dell Antartide dove un riscaldamento senza precedenti negli ultimi 50 anni sta modificando l aspetto del continente bianco

6 le evidenze Variazioni di temperatura negli oceani Un centinaio le specie migrate, rapporto dell Icram mette in guardia sulla quantità in aumento in rapporto ai cambiamenti climatici. La cosa più importante non è trovare le specie ma il fatto che si stanno affermando in termini di biomassa, cioè di quantità. Il che significa che è in atto un fenomeno di acclimatazione di queste specie a scapito della biodiversità del Mediterraneo. L'entrata di specie tropicali, ma soprattutto il nuovo fenomeno dell'espansione verso il cuore del Mediterraneo ''è un segnale fondamentale degli effetti che i cambiamenti climatici stanno provocando sull'ambiente,.. PESCI TROPICALI IN SICILIA, BOOM DI ARRIVI DAL MAR ROSSO 11 Feb 04

7 le evidenze variazioni del livello del mare Lohachara, piccola isola nella Baia del Bengala. 10,000 persone sono state evacuate a causa dell innalzamento del livello del mare.

8 le evidenze eventi estremi Oscillazioni climatiche repentine e violente sono gli aspetti eclatanti del clima del Pianeta in questi ultimi anni

9 le evidenze temperatura globale media Valori espressi come scarto rispetto ai valori medi 61-90

10 Il nocciolo della questione Se tutto continua così, dicono i modellisti, il futuro climatico sarà veramente ostile per l'attuale distribuzione della flora e fauna. Verità o allarmismo? Si tratta di un tema indubbiamente molto complicato ed è estremamente importante fare riferimento a dati precisi che sono statisticamente rilevanti e consolidati. Vengono date risposte spesso dettate da preconcetti, interessi particolari, paura o ignoranza piuttosto che da un autentica ricerca della verità.

11 Variabilità climatica naturale del sistema o colpa dell attività dell uomo? Lo studio del clima del passato potrebbe essere chiarificante per comprendere la sua variabilità naturale: le leggi, i tempi, la periodicità in assenza di qualsiasi perturbazione ad opera del l'uomo. Una ottimale conoscenza del clima naturale potrebbe pertanto contribuire ad una migliore conoscenza dell'impatto antropico sul clima. paleoclima

12 Come si studia il paleoclima? documentazione metereologica strumentale (2-3 secoli) documentazione metereologica strumentale (2-3 secoli) documentazione storica (pochi millenni) fonti bibliografiche Documentazione geologica (da secoli a miliardi di anni) archivi naturali -

13 La biblioteca climatica della terra I sedimenti marini i sedimenti marini sono particelle derivanti da processi biologici e fisici sulla terra e nel mare. Si tratta di granuli rocciosi, precipitati chimici (cristalli), resti organogeni (gusci e scheletri di organismi morti), frammenti vulcanici e materiali di origine extra-terrestre. Essi vengono trasportati dai fiumi, dal ghiaccio, dal vento, ecc... Le singole particelle si depositano sul fondo del mare formando degli strati

14 La biblioteca climatica della terra Ghiacci e ghiacciai

15 CHIKYU Gross Tonnage: 57,500 t 121 m Accommodation: 150p 38 m 210 m I principali progetti internazionali: Project Mohole ( ) Deep Sea Drilling Project ( ) Ocean Drilling Program ( ) Integrated Ocean Drilling Program (2003-oggi)

16 Chikyu drilling Riser Drilling Marine Riser and BOP Sea Floor 1000m 2000m 3000m 4000m 5000m Scientific Target 6000m

17 Campionamento dei fondali marini

18 Carotaggi I sedimenti marini perforazioni che permettono di ottenere informazioni su sedimenti fino a circa 200 milioni di anni fa (età della più antica crosta oceanica).

19 N/O ITALICA: attività di ricerca

20 Le successioni sedimentarie recuperate dai fondali oceanici rappresentano un grande archivio naturale: gli strati sono le pagine della storia climatica del nostro pianeta più recente Ogni strato corrisponde ad un determinato ambiente. più antico Lo studio dei vari granuli, del loro contenuto fossilifero, delle loro proprietà fisico -chimiche permette di ricavare indirettamente le informazioni inerenti all ambiente, alla vita biologica ed alle condizioni climatiche in cui si sono formati Studiare i vari strati di una perforazione in mare significa andare indietro nel tempo e quindi ricostruire gli scenari climatici che si sono succeduti sul nostro Pianeta

21 Le carote vengono campionate ed analizzate

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23 Foraminiferi Determinate specie sono diagnostiche di determinate fasce climatiche associazioni di clima caldo associazioni di clima temperato associazioni di clima freddo le diverse specie richiedono habitat ben specifici essi sono sensibili a/indicatori di : Temperatura e Salinità Stratificazione delle acque Tenore di nutrienti

24 la loro geochimica riflette quella della massa d acqua 18 O/ 16 O carb O/ 16 O standard δ 18 O carbonato = x O/ 16 O standard G. bulloides T = (δ c - δ w ) (δ c - δ w ) 2 Il Rapporto Mg/Ca nei gusci dei Foraminiferi è in relazione alla temperatura della massa d acqua del loro habitat

25 In Artide ed in Antartide 84m 850m m

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27 Stazioni scientifiche a Ny-Ålesund ZEPPELIN STATION

28 MISURE

29 Volpe polare FAUNA ARTICA

30 Le Stazioni del PNRA Mario Zucchelli Concordia Nave oceanografica

31 Stazione Italo Francese Concordia Posizione: Lat S - Long E Altitudine: 3233 m. a.s.l. Distanza dalla costa: 1150 km. Capacità di alloggio estivo / invernale: 35/ mq di superficie interna 12 m altezza, 18,5 diametro 32 posti letto (16 persone periodo invernale)

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36 Si studia la composizione delle bolle d aria contenute nel ghiaccio Sezione sottile di un livello di ghiaccio. Immagine al microscopio con luce polarizzata

37 Da Zachos et al. 2001

38 Agli albori L atmosfera era completamente priva di ossigeno (O 2 ) ed estremamente arricchita in biossido di carbonio (CO 2 ) e idrogeno (H 2 ) rilasciati dell intensa attività vulcanica che dominava sulla superficie terrestre causando un notevole effetto serra Stromatoliti archeane Negli oceani primordiali, 3.8 miliardi di anni fa, compaiono i primi esseri viventi: batteri che probabilmente fissavano CO 2 e Idrogeno rilasciando metano.

39 Alla fine dell Archeano, circa 2.8 miliardi di anni fa, avviene il passaggio ad una atmosfera ossigenata probabilmente dovuta all apporto di cianobatteri, in grado di produrre ossigeno.

40 La super greenhouse del Cretacico medio Altissimi valori di CO 2, più alti di quelli attuali! Nessun gradiente latitudinale di temperatura Circolazione oceanica modificata

41 3 2.5 milioni di anni fa milioni di anni fa Sviluppo di una calotta glaciale permanente nell Emisfero Nord.

42 Gli ultimi 3 Milioni di anni sono caratterizzati dall alternarsi di stadi climatici glaciali e interglaciali con periodicità di e anni

43 Milutin Milankovitch

44 Il clima della Terra e controllato dalle variazioni della sua geometria orbitale. Le principali variazioni della posizione del nostro pianeta attorno al sole sono in grado di indurre cambiamenti sul clima in quanto regolano la globale stagionale e latitudinale distribuzione dell irradiazione solare sulla Terra. Irraggiamento solare

45 Eventi rapidi (scala decadale e millenaria): Heinrich events eventi attribuiti al rilascio di materiale da parte di icebergs che dalla calotta glaciale sono scesi alle medie latitudini Questi eventi sono caratterizzati da riscaldamento rapido e graduale raffreddamento

46 Dall ultima glaciazione.ad oggi Little Ice Age Tempo (*1000 a.) Younger Dryas Optimum climatico temperatura L.G.M.

47 Fine dell ultimo massimo glaciale (circa anni fa) anni fa, la parte settentrionale dell'adriatico era terra emersa, la costa si estendeva fra Pescara e Zara e il Po scorreva ai piedi dell'appennino. Le Alpi erano sede di ghiacciai perenni ed il livello dei mari era di 120m inferiore rispetto ad oggi

48 L'iniziale aumento di temperatura dell'olocene raggiunse il suo massimo anni fa (Optimum climatico). È quella l'epoca dello sviluppo delle grandi civiltà del bacino del Mediterraneo, dagli Egiziani agli Ittiti. In questo periodo nel Mediterraneo orientale si sono depositati i sapropels: sedimenti di colore scuro caratterizzati da un elevato contenuto in materia organica dovuto ad un aumento della produttività primaria in mare (fioriture algali per eccesso di nutrienti).

49 La piccola età del ghiaccio A partire dal 1500 e fino a circa la metà del 1800 si ebbe un periodo di raffreddamento che provocò un notevole incremento dei ghiacciai alpini: è la cosiddetta Piccola Età Glaciale, in cui furono edificati imponenti apparati morenici

50 La lezione del passato Il clima del nostro pianeta non è stabile: è cambiato, fin dalle sue origini, con tempi e modalità diversi. La Terra nel corso della sua storia, ha attraversato periodi di grande freddo alternati a periodi molto caldi, ci sono state oscillazioni regolari e cicliche (in relazione alle variazioni dei parametri astronomici), mentre altre sono state rapide ed improvvise (scala centenaria e millenaria) Le variazioni nel tempo delle concentrazioni di anidride carbonica (CO2), di metano (CH4) e della temperatura dell'aria, evidenziano che in alcuni momenti del passato, si sono avute condizioni climatiche estreme e che si sono ripetuti scenari climatici simili all'attuale. Il rapporto tra T e CO2 non è stato proporzionale nel tempo Le domande aperte Gli scenari del passato saranno replicati nel futuro? Quale è l'importanza dell'intensità e della velocità con la quale avvengono i processi climatici? Con che modalità e tempistica la variabilità climatica e l'impatto antropico influenzano gli ecosistemi marini e terrestri (estinzioni/adattamento)

51 Problemi aperti Incongruenze nel legame di causa-effetto tra variazioni di CO2 e variazioni di temperatura è aumentata prima la CO2 o la T? Il rapporto tra variazioni di CO2 e di T non è stato sempre proporzionale (alle stesse emissioni di CO2 non corrisponde un corrispondente riscaldamento)

52 Il clima è il risultato di molti processi che interagiscono tra loro Cambiamenti nella radiazione solare incidente Cambiamenti nell atmosfera: Composizione, circolazione Nuvole: albedo, assorbimento, precipitazioni Interazione atmosferaghiacci Scambi di calore Ghiacciai Biosfera Strati ghiacciati Ghiacci marini Accoppiamento Ghiacci-oceano Interazione Vento-superficie Attività umane Idrosfera: laghi e fiumi Interazione atmosfera-suolo Interazione biosfera-suolo Superficie terrestre Cambiamenti negli oceani: Criosfera: ghiacci marini, strati ghiacciati, ghiacciai Circolazione, Livello del mare, Biogeochimica Cambiamenti nel/sul suolo: Orografia, Uso del suolo, Vegetazione, Ecosistemi

53 E il complesso equilibrio tra atmosfera oceano e biosfera che regola e determina le relazioni fra il sistema climatico e gli ecosistemi marini e terrestri. I processi sono complessi: presentano differenti scale temporali alcuni hanno carattere non fisico

54 Cosa determina il clima: la radiazione solare

55 Cosa determina il clima: la composizione atmosferica e il forcing radiativo

56 Quale ruolo giocano i gas serra? L immissione in atmosfera di elevate quantità di anidride carbonica (CO 2 ) e altri gas serra, dovuta alle attività industriali, ha potenziato l effetto serra naturale.

57 Cosa determina il clima: la circolazione atmosferica L energia radiante che dal Sole giunge alla Terra viene ridistribuita dalla circolazione atmosferica e da quella degli oceani anticicloni alisei anticicloni alisei

58 Cosa determina il clima: la circolazione oceanica

59 Come sarà il clima del futuro? Immagine da / meteorologyclimate.comcom

60 Definire un modello significa formulare le equazioni principali che regolano la dinamica delle variabili climatiche. Un modello climatico è una versione del sistema Terra elaborato al computer che rappresenta le leggi fisiche e le interazioni chimiche nel miglior modo possibile.

61 Lo sviluppo dei modelli climatici prevede l inserimento di nuove variabili

62 Scenari e previsioni Previsione di aumento della temperature media globale, considerando vari scenari di emissione.

63 La scienza a nostra disposizione, è all inizio del suo cammino di comprensione del sistema climatico. Tanto nella definizione di quali sono i dettagli di questo meccanismo quanto nello specificare quali sono le interazioni tra le varie parti che lo compongono. Quindi la previsione del clima futuro è effettivamente a tutt oggi materia di ricerca scientifica in corso, con molti punti che ancora devono essere chiariti. Ma è giusto prendere decisioni quando non c è certezza sulle cause?

64 Qual è l'atteggiamento più ragionevole per affrontare questi problemi? Con quali criteri prendere le decisioni a cui siamo chiamati? Qui il tema necessariamente travalica i limiti del metodo scientifico e viene messo in evidenza il problema del rapporto dell uomo con l ambiente e con la gestione delle risorse del nostro pianeta per il benessere di tutti. Non si tratta di rinunciare a utilizzare le risorse ma di farlo con temperanza e prudenza, consapevoli dei limiti delle nostre conoscenze e riconoscendo la natura come dono prezioso affidato alla nostra cura e responsabilità.

65 Grazie per l attenzione

66 È possibile prevedere il clima del futuro?