Ruolo degli aerosol nel cambiamento climatico

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Ruolo degli aerosol nel cambiamento climatico"

Gabriele Boscolo
6 anni fa
Visualizzazioni

XVI SETTIMANA DELLA CULTURA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA 13-19 MARZO 2006

cambiamento climatico Nicola Spinelli UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI

1 XVI SETTIMANA DELLA CULTURA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA MARZO 2006 INAF - Istituto Nazionale di Astrofisica Ruolo degli aerosol nel cambiamento climatico Nicola Spinelli UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II CNISM Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze Fisiche della Materia

2 Sviluppo della popolazione Trasporti Produzione dell energia Industria manifatturiera Incremento delle concentrazioni di sostanze gassose e di particolato nocivi per la salute umana Variazione dei flussi radiativi, il che provoca l alterazione degli equilibri climatici Nuove tecnologie per i trasporti e la produzione di energia Produzione ed immissione in atmosfera di classi di sostanze poco conosciute ( Ottimizzazione limitata ad alcune classi di inquinanti)

3 Clima bilancio globale fra la radiazione ad onda corta, proveniente dal Sole, e la radiazione ad onda lunga, uscente dalla Terra.

4 Bilancio energetico

5 Tendenza della temperatura superficiale (medie )

6 Tendenza della temperatura superficiale (medie )

7 Tendenza della temperatura superficiale (medie )

8 Anomalie della temperatura superficiale

9 Anomalie della temperatura della bassa stratosfera Notare gli effetti delle maggiori eruzioni vulcaniche

10 Cloud forcing netto

11 aerosol Diametro ( μm) 0,001 0,01 0,1 1, nuvole smog gas-particelle fumo tabacco Sale marino frammentazione calcare sabbia des. capello fumo olii virus batteri Fumi e polveri metallurgiche

12 Distribuzione per numero, superficie e volume

13 Distribuzione dimensionale degli aerosol atmosferici 1.E+06 nucleation mode adapted from: Woo et al., Aerosol Sci. Technol. 34:75-87 (2001) dn P /dln(d P ), #/cm 3 1.E+05 1.E+04 accumulation mode coagulation mode coarse mode 1.E D P, μm

14 caratteristiche Origine Naturale Origine Antropica Caratteristiche fisiche Dimensioni grosse Forme irregolari Dimensioni piccole (fino a μm) Forme regolari (sferiche) Caratteristiche chimiche Sali carbonatici Ossidi di Fe e Al Composti di Silice Minerali litosferici Solfati Nitrati Composti organici Idrocarburi Metodi di produzione Erosione Spray marino Trasporto eolico Eruzioni vulcaniche Edilizia Agricoltura Industria Combustione Trasporti Fattori condizionanti Tipo di suolo Vegetazione Umidità Eventi meteorologici Combustibile Processo di carburazione Sistemi di abbattimento

15 diretto: diffondono ed assorbono la radiazione indiretto: modificano le proprietà microfisiche delle nuvole e quindi le loro proprietà radiative Diretto: solfati Combusione biomasse Combustione c.organico Combustione c. fossile -0.4 W/m W/m W/m W/m 2 Indiretto: Difficile da determinare

16 Effetto climatico degli aerosol Tipo di aerosol Proprietà Effetto Sorgente Sabbia Riflessione della luce solare Diretto : Raffreddamento Deserti Solfati/nitrati Riflessione della luce solare Diretto : Raffreddamento Ossidi di zolfo e di azoto (produzione di energia, trasporti) Black Carbon (BC) Assorbimento luce solare Diretto : Riscaldamento, Combustibili fossili e biomassa (produzione di energia, trasporti) Organic (OC) Carbon Non definite Diretto : incerto Tutti i combustibili (produzione di energia, trasporti) Solfati/nitrati, Organic Carbon (OC) Nuclei condensazione di Indiretto : Nubi più riflettenti (aumento del numero di gocce, riduzione dei diametri)

17 Aerosol di origine antropica: costituiscono flussi entranti di entità non trascurabile sono gli unici potenzialmente soggetti a controllo Il controllo dei black carbon, del materiale organico e dei combustibili fossili può rallentare il riscaldamento globale più efficacemente che il controllo dei gas serra CO 2 e CH 4 (Lelieveld et. al, 2002, Satheesh e Ramanathan, 2000, Menon et al, 2002, Jacobson 2002)

18 processi di combustione: sorgenti primarie di particolato organico

19 Aerosol prodotti nella combustione Molecular weights Chemical structure 100 ms? Particle Size range nm H 2 C CH 2 POST FLAME ZONE 10 ms Molecular Size range 0.1-1nm CH CH 2 FLAME ZONE BURNER 1 ms 0 ms HC CH 3 H 2 C CH 2 HC CO 2 O 2 CH 2 HC CO CH PREMIXED FUEL + OXIDIZER Adapted from: H.Bockhorn (1994)

20 Saharan dust

Polveri sahariane - traiettorie Maggio 2000 Agosto2003 319 on 1139

21 Polveri sahariane - traiettorie Maggio 2000 Agosto on 1139 misure b) a) Season Frequency Spring 40% Summer 25% Autumn 20% Winter 15%

Saharan Dust 12000 INFM-Napoli, Napoli, Italy 28 Giugno 2002, 18:35:53-18:39:53 UT Lidar Ratio (sr) 0 50 100 150 10000 8000 Altitude (m) 6000 4000 2000 LR=35 0 0.0 5.0x10-6 1.

22 Saharan Dust INFM-Napoli, Napoli, Italy 28 Giugno 2002, 18:35:53-18:39:53 UT Lidar Ratio (sr) Altitude (m) LR= x x x x10-5 Backscatter (m -1 sr -1 ) Periodo osservativo: maggio 2000 agosto 2003 Numero eventi osservati: 36 Durata media eventi: 4±3 gg % sulle misure totali: ~ 30%

23 LIDAR LIght Detection And Ranging

24 Eventi di trasporto di polveri sahariane su Napoli Dati statistici Altezza massima: 8700m 70% sotto 5000m 90% base < 2000m 60% base < 1000m Spessore: 3500 ± 200m 40% dei casi nel PBL

25 Eventi di trasporto di polveri sahariane su Napoli Proprietà ottiche Napoli Retrodiffusione IB: ± sr -1 Spessore ottico OD: 0.21 ± 0.02 Rapporto lidar LR: 44 ± 3 sr Frequency Lecce OD: Integr. Bascatter, sr Optical Dept Lidar Ratio, sr LR: 50 sr Lipsia LR: sr effetto gravitazionale

26 Circolazione atmosferica

27 Etna 2001

28 traiettorie

29 Strato Limite Planetario (PBL) Interazione dei meccanismi di trasporto su grandi scale spaziali con fenomeni locali ( brezza) : stratificazione

30 Strato Limite Planetario (PBL)

31 Strato Limite Planetario (PBL)

32 Strato Limite Planetario (PBL)

33 Strato Limite Planetario (PBL)

34 Meccanismi naturali o antropogenici possono alterare il bilancio energetico globale, e quindi "forzare" il clima a cambiare. Una causa di climate forcing è costituita dagli aerosol, che possono influenzare sia la stratosfera che la troposfera. Includere nei modelli anche la chimica e la microfisica degli aerosol.

35 Forzanti (medie annue)

36 Lo sviluppo dei modeli climatici Late 1990s Present day

37 Effetti speciali

38 Pinatubo

Documenti analoghi

Il Black Carbon: un problema ambientale dalla scala globale alla scala locale

Il Black Carbon: un problema ambientale dalla scala globale alla scala locale Roberta Vecchi Gruppo di ricerca di Fisica dell Ambiente roberta.vecchi@unimi.it Cos è il Black Carbon? nonostante l apparente