ATMOSFERE PLANETARIE, PREDICIBILITA E DINAMICA DEL CLIMA. Guido Guidi Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aeronautica

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1 ATMOSFERE PLANETARIE, PREDICIBILITA E DINAMICA DEL CLIMA Guido Guidi Centro Nazionale di Meteorologia e Climatologia Aeronautica

2 PROLOGO Ci sono più cose in Cielo ed in Terra, Orazio, che la tua filosofia nemmeno immagina. W.Shakespeare

3 Cos'è la METEOROLOGIA? Termine che deriva dal greco "METEOROS" ("le cose che stanno di sopra") e "LOGOS" ("discorso"). SCIENZA CHE STUDIA IL COMPLESSO DEI FENOMENI ATMOSFERICI

4 Storia della meteorologia Civiltà antichissime (cinese,greca e romana) tentarono di spiegare e classificare i fenomeni atmosferici; Aristotele ( a.c.) - trattato di meteorologia; 1600 si ebbe la prima descrizione sui fenomeni meteorologici e le prime misurazioni delle grandezze fisiche meteorologiche; nascita della meteorologia moderna.

5 Meteorologia moderna Conoscenza equazioni termodinamiche dell atmosfera; Misurazione di alcune grandezze fisiche (pressione, temperatura, umidità,ecc); Modelli matematici per la simulazione del comportamento dell atmosfera; Previsioni.

6 Limiti della meteorologia moderna Errori nella misurazione delle grandezze meteo; Insufficienti misurazioni; Errori dei modelli matematici per la simulazione. Previsioni attendibili per 5-7 giorni

7 Errori nelle misurazioni Errori strumentali; Errori di lettura dello strumento; Errori di codifica del messaggio; Errori di decodifica del messaggio.

8 Insufficienti misurazioni Misurazioni terrestri circa Misurazioni in quota circa 500

9 Insufficienti misurazioni Misurazioni da satellite 10

10 Le componenti del sistema Clima LITOSFERA STOCASTICO ANTROPICO IDROSFERA BIOSFERA ASTRONOMICO ATMOSFERA

11 TEMPERATURA MEDIA DELL ATMOSFERA 450 m.a. 350 m.a. 250 m.a. 150 m.a. 50 m.a. oggi

12 TEMPERATURA MEDIA DELL ATMOSFERA a a 5000 a oggi Piccola era glaciale

13 Le macchie solari Scoperte da Galileo, si manifestano come zone più fredde della superficie solare. Agiscono sulla quantità di radiazione solare assorbita dall atmosfera terrestre

14 Variabilità o cambiamento climatico? Minimo di Maunder (1645:1715); la piccola era glaciale attività solare minima Esplosione del vulcano Tambora; l anno senza estate Esplosione del vulcano Pinatubo Inghilterra centrale

15 La marine hollandaise est à nous! Gen Pichegru 23 gennnaio 1795

16 VARIAZIONI CLIMATICHE Inclinazione asse terrestre spostamento asse terrestre variazione dell orbita attorno al sole

17 LA VARIAZIONE DELL ORBITA DELLA TERRA ATTORNO AL SOLE

18 La stabilità climatica di un pianeta è legata alla sua orbita e alla dinamica del proprio asse di rotazione. Le ere glaciali sono effetto della variazione dell orbita planetaria (teoria di Milankovic)

19 PIANETA Massa planetaria Raggio planetario gravità Raggio orbitale Anno planetario inclinazione Giorno planetario Pressione superficiale Temperatura superficiale MERCURIO *10^(-9) 452 VENERE < TERRA MARTE GIOVE (*) SATURNO (*) URANO (?) 59(*) NETTUNO (?) 59(*) PLUTONE ? 6.4 (?) (?) 40 (?) * riferita corrispondente alla quota equivalente ad 1 atmosfera terrestre

20 La cattura gravitazionale della Luna da parte della Terra ha reso stabile l inclinazione dell asse di rotazione planetaria ( ), garantendo una stazionarietà del clima terrestre

21 Ciclo Stagionale planetario

22 Mercurio Venere Terra Marte Giove Saturno Urano Nettuno Plutone

23 La differenza di temperatura tra poli ed equatore e la rotazione planetaria sono i fattori dinamici principali della circolazione atmosferica

24 I vulcani L ondata di freddo che nell estate del 1816 distrusse buona parte dei raccolti in Europa e in Nord America fu causata dall esplosione del vulcano Tambora, in Indonesia

25 I forcing del clima terrestre Astronomici interni stocastici antropogenici

26 Deforestazione ed inquinamento marino Incendi in Messico Disastro delle Galapagos

27 Fattori termodinamici: il bilancio energetico dell atmosfera

28 L effetto serra H 2 O La composizione chimica dell atmosfera determina la temperatura del pianeta. LA VARIAZIONE delle sostanze chimiche (gas serra) in atmosfera agisce sui cicli termodinamici (Arrhenius 1896). Gas serra naturali: H2O, CO2

29 gas serra nei pianeti terrestri T e m p. ( K ) H 2 O ( % ) C O 2 ( % ) V E N E R E T E R R A M A R T E se non ci fosse l effetto serra. T E M P. M E D IA S U P E R F IC IA L E A T T U A L E ( C ) T E M P. M E D IA S U P E R F IC IA L E S E N Z A A T M O S F E R A ( C ) V E N E R E T E R R A M A R T E

30 Effetto serra amplificato:venere H2O H H trappola fredda a quota mesosferica evaporazione continua di H2o primordiale verso lo spazio

31 Effetto serra debole: MARTE piccole dimensioni del pianeta; drastica riduzione del ciclo dei carbonati

32 Effetto serra bilanciato: TERRA Trappola fredda a quota troposferica Ipotesi di GAIA: la nascita della vita e la successiva biosfera ha stabilizzato i meccanismi dell effetto serra (fotosintesi, plancton..)

33 La componente antropogenica Dio, creando l uomo, si è sovrastimato. Oscar Wilde

34 Concentrazione atmosferica di CO2 (curva di Keeling)

35 CloroFluoroCarburi e Ozonosfera CFC: vita media di circa 100 anni, una volta immessi in atmosfera, vengono trasportati dalla circolazione stratosferica verso i poli, interagendo chimicamente con l ozono.

36 Il buco dell ozono Scoperto nel 1980 Si estende per 22 milioni di Km 2 sul continente antartico (superficie pari a quella degli U.S.A.) E responsabile delle fredde temperature misurate nella stratosfera polare meridionale

37 evaporazione precipitazioni superficiale abissale Feedback dovuti agli effetti del riscaldamento; negativo: l aumento della temperatura degli emisferi riduce la circolazione termo-salina, diminuendo la temp. all emisfero NORD ed aumentandola all emisfero SUD;

38 La corrente del Golfo

39 Piccola era glaciale e circolazione oceanica A.D A.D

40 Limiti delle acque artiche

41 Due cose sono infinite: l universo e la stupidità umana; e non sono sicuro dell universo. A.Einstein

42 Simulazioni climatiche

43 Hadley Center Model CO2 CO2+CFC Assenza di forcing antropogenici

44

45 Predicibilità Prevedere è difficile, soprattutto il futuro. N.Bohr

46 Corollario all affermazione di Bohr E vero anche il contrario..

47 ENSEMBLE PREDICTION SYSTEM 26 giugno 1995 Previsione della temperatura su LONDRA

48 ENSEMBLE PREDICTION SYSTEM 26 giugno 1994 Previsione delle temperatura su LONDRA

49 Il paradosso della previsione Una previsione è tanto più utile quanto più è precisa; ma la probabilità che sia errata aumenta con la precisione, rendendola non solo inutile ma anche pericolosa C.S.GRAY

50 ITALIA:temperature massime confronto medie mensili periodi

51 ITALIA:temperature minime confronto medie mensili periodi

52 ITALIA:precipitazioni mensili confronto periodi

53 Aumento dei fenomeni di heat- wave (estati calde) Problemi all agricoltura (primavere fredde) Riduzione generale delle precipitazioni (inverni aridi) Aumento delle precipitazioni intense e localizzate (autunno) Ritiro dei ghiacciai alpini

54 & elev. Dinamica di un ghiacciaio alpino negli ultimi 300 anni (Musée Alpin-Les Amis du Vieux Chamonix) anni 2000

55 PROLOGO Ci sono più cose in Cielo ed in Terra, Orazio, che la tua filosofia nemmeno immagina. W.Shakespeare

56 EPILOGO La vista del nostro pianeta era una visione divina Edgar Mitchell