Cambiamento climatico e disastri naturali: possibili strategie di mitigazione

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1 Cambiamento climatico e disastri naturali: possibili strategie di mitigazione Prof. G.Pitari, Dott. D.Visioni Università degli studi dell Aquila Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche CETEMPS

2 Il bilancio radiativo dell atmosfera Il bilancio energetico dell atmosfera è definito come la differenza tra la radiazione solare entrante e la radiazione infrarossa uscente, più la radiazione solare riflessa e diffusa verso l alto. Il forcing radiativo è una misura di quanto il bilancio energetico dell atmosfera è influenzato quando i fattori che controllano il clima sono alterati. Quando il forcing radiativo è positivo l energia dell atmosfera aumenta, quando è negativo, l energia diminuisce.

3 Il bilancio radiativo dell atmosfera Alcuni elementi fondamentali del bilancio radiativo I gas serra naturalmente presenti intrappolano parte di questa radiazione, producendo una temperatura di equilibrio confortevole per lo sviluppo della vita Dal sole riceviamo in modo più o meno costante una certa quantità di radiazione Una parte della radiazione viene direttamente riflessa dalle nuvole e dagli aerosol

4 Cause e evidenze del cambiamento climatico Trend dei gas serra ben mescolati (CO 2, CH 4, N 2 O, halocarbons) Ozono stratosferico e troposferico Vapor d acqua stratosferico da ossidazione CH 4 Aerosol solforici (effetti diretti e indiretti) Aerosol carbonacei (effetti diretti e indiretti) Polveri dal suolo (effetti diretti e indiretti) Scie di condensazione da traffico aereo (effetti diretti e indiretti) Variabilità solare

5 Concentrazione di CO 2 (ppbv) Cause e evidenze del cambiamento climatico Carotaggi artici (pre-1960) & Misure dirette (Mauna Loa) Prima rivoluzione industriale Seconda rivoluzione industriale A seguito dello sviluppo industriale, la quantità di CO 2 nell atmosfera terrestre è aumentata in modo mai visto in precedenza.

6 Riscaldamento globale ( C) Cause e evidenze del cambiamento climatico Riscaldamento misurato Questo si è tradotto in un aumento della temperatura superficiale media del pianeta, osservabile lungo tutto il XX secolo. Anno

7 Riscaldamento globale ( C) Cause e evidenze del cambiamento climatico Limite fissato dagli Accordi di Parigi Business as usual (RCP 8.5) Riduzione moderata (RCP 6.0) Riduzione forte (RCP 4.5) Emissioni fisse al 2000 Le proiezioni per l aumento di temperatura nel futuro dipendono da quanto l umanità riuscirà a ridurre le sue emissioni. Anche considerando che i paesi per ora poco sviluppati probabilmente le aumenteranno nel futuro, una riduzione risulta molto difficile! Anno

8 Perdita netta di ghiaccio (Gt) Innalzamento del livello dei mari (mm) Cause e evidenze del cambiamento climatico Questo riscaldamento produce effetti misurabili: i ghiacci, ad entrambi i poli, si stanno riducendo sensibilmente

9 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile.

10 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Ciclo biogenico della CO 2

11 Cause e evidenze del cambiamento climatico Condizione naturale Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Ciclo biogenico della CO 2 Assorbita dalla vegetazione CO 2 emessa dagli ecosistemi Sistema in equilibrio Disciolta negli oceani

12 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Ciclo biogenico della CO 2 Assorbita dalla vegetazione Deforestazione tropicale Condizione alterata: troppa CO 2 prodotta CO 2 emessa dagli ecosistemi Disciolta negli oceani Acidificazione e saturazione

13 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Ciclo biogenico della CO 2 Assorbita dalla vegetazione Deforestazione tropicale Condizione alterata: troppa CO 2 prodotta CO 2 emessa dagli ecosistemi Meno CO 2 viene riassorbita dal sistema: accelerazione del suo trend di aumento Dissolta negli oceani Acidificazione e saturazione

14 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Mescolamento delle acque oceaniche

15 Cause e evidenze del cambiamento climatico Condizione naturale Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Mescolamento delle acque oceaniche Masse d acqua alle alte latitudini: raffreddano e diventano più salate (per formazione di ghiaccio) Diventano più dense Sprofondano Acque profonde vengono portate in superficie Acque superficiali affondano e vengono trasportate a latitudini basse

16 Cause e evidenze del cambiamento climatico Condizione alterata: Condizione naturale riscaldamento dei poli Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Mescolamento delle acque oceaniche Masse d acqua non raffreddano e i ghiacci si sciolgono, rendendole meno salate Non diventano più dense Le acque superficiali non si mescolano con quelle profonde Maggiore acidificazione: meno capacità di sink di CO 2 Maggior immagazzinamento di energia termica nelle acque superficiali

17 Cause e evidenze del cambiamento climatico Condizione alterata: Condizione naturale riscaldamento dei poli Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Mescolamento delle acque oceaniche Masse d acqua non raffreddano e i ghiacci si sciolgono, rendendole meno salate Il minor mescolamento riscalda ancora di più le alte latitudini, provocando un Non diventano più dense Le acque superficiali maggior non si mescolano scioglimento con quelle profonde Maggiore acidificazione: meno capacità di sink di CO 2 Maggior immagazzinamento di energia termica nelle acque superficiali

18 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Feedback sull albedo dei ghiacci artici

19 Cause e evidenze del cambiamento climatico Uno dei rischi maggiori del cambiamento climatico è la possibilità che si inneschino meccanismi di feedback positivo in grado di rendere il cambiamento irreversibile. Esempio: Feedback sull albedo dei ghiacci artici Meno ghiaccio Il pianeta si riscalda in misura maggiore Meno radiazione solare riflessa dai ghiacci Più calore assorbito dagli oceani

20 Prevedere e prepararsi al rischio Principali rischi associati al sistema atmosfera-oceano-ghiacci Rischio vulcanico Rischio da inquinanti ambientali in aria e in acqua Rischio meteo-idrogeologico Rischio climatico a scala regionale

21 Prevedere e prepararsi al rischio Principali rischi associati al sistema atmosfera-oceano-ghiacci Rischio vulcanico Rischio da inquinanti ambientali in aria e in acqua Rischio meteo-idrogeologico Rischio climatico a scala regionale Più sensibili al cambiamento climatico globale

22 Prevedere e prepararsi al rischio Non tutti i tipi di rischio sono uguali Rischio meteo-idrogeologico Dopo tre secche estive consecutive l'abbondanza totale delle popolazioni di macroinvertebrati è stata drasticamente ridotta e due specie sono scomparse. I fiumi appenninici perenni hanno bassa resistenza e scarsa resilienza nei confronti delle secche estive La riduzione delle portate determinerà effetti negativi sulla struttura e funzionamento degli ecosistemi acquatici Fiume Acciano, 2006 Fiume Acciano, 2007

23 Prevedere e prepararsi al rischio Aumento T globale Rischio climatico a scala regionale: L aumento della temperatura media globale può venire amplificato a livello locale, anche con un aumento delle variabilità e degli eventi estremi, diversificati a seconda delle caratteristiche regionali (evidenze nell area mediterranea) Aumento T Mediterraneo 2 C di riscaldamento medio globale possono provocare approssimativamente 3.4 C di riscaldamento medio dell area del Mediterraneo [Nature, 2016]. Anomalia della temperatura media annuale 2015 rispetto al valore normale , da dati di stazioni meteo (fonte ISPRA).

24 La strategia fondamentale per contrastare il cambiamento climatico è, ovviamente, la riduzione (fino all azzeramento) delle emissioni antropiche di gas serra a vita lunga che ne sono la causa Strategie di mitigazione

25 Strategie di mitigazione La strategia fondamentale per contrastare il cambiamento climatico è, ovviamente, la riduzione (fino all azzeramento) delle emissioni antropiche di gas serra a vita lunga che ne sono la causa Nel Paris Agreement nel 2015, quasi tutti i paesi hanno stipulato di: Holding the increase in the global average temperature to well below 2 C above preindustrial levels and pursuing efforts to limit the temperature increase to 1.5 C above preindustrial levels, recognizing that this would significantly reduce the risks and impacts of climate change [...] (Paris Agreement, Art. 2.1.a)

26 Strategie di mitigazione Ridurre le emissioni di gas serra ha sicuramente effetti a lungo termine: a breve termine, ci sono altri tipi di emissioni che si possono ridurre in modo da avere miglioramenti immediati.

27 I motori diesel, ad esempio, emettono Black Carbon, del particolato nero che viene trasportato ai poli e che si deposita sulla neve, rendendo più veloce lo scioglimento. Strategie di mitigazione

28 Strategie di mitigazione I motori diesel, ad esempio, emettono Black Carbon, del particolato nero che viene trasportato ai poli e che si deposita sulla neve, rendendo più veloce lo scioglimento. Eliminando i motori diesel, l impatto sui ghiacci artici sarebbe immediato.

29 Strategie di mitigazione C è qualcosa che possiamo fare, nel frattempo? Tecniche di geoingegneria Qualsiasi intervento umano volto alla mitigazione del cambiamento climatico I vari metodi di geoingegneria possono essere pensati come delle soluzioni tampone, per ridurre il riscaldamento globale. Nel frattempo, il pianeta DEVE impegnarsi a ridurre le emissioni, unica soluzione a lungo termine.

30 Strategie di mitigazione

32 Strategie di mitigazione L idea è di immettere aerosol (in particolare, SO 2 ) nella stratosfera tropicale, cioè sopra 18 km di altitudine, in modo da formare una nube in grado di riflettere parte della radiazione solare in arrivo. Una cosa molto simile avviene già in natura!

34 Strategie di mitigazione IL VULCANO EMETTE SO 2 IN FORMA GASSOSA

35 Strategie di mitigazione SO 2 E OSSIDATO DAL RADICALE OH IN H 2 SO 4 CHE RISULTA SEMPRE IN CONDIZIONE DI SOVRA- SATURAZIONE. COMBINANDOSI CON IL VAPOR D ACQUA FORMA PARTICELLE DI AEROSOL H 2 O- H 2 SO 4 ALLO STATO LIQUIDO SOVRA-RAFFREDDATO

36 Strategie di mitigazione QUESTI AEROSOL AUMENTANO LA RIFLETTIVITA NETTA DEL PIANETA (ALBEDO): UNA MAGGIORE FRAZIONE DI RADIAZIONE SOLARE VIENE RIFLESSA VERSO LO SPAZIO, IMPEDENDOLE DI ARRIVARE A TERRA RAFFREDDAMENTO DELLA SUPERFICIE TERRESTRE. UN MECCANISMO SIMILE IN EPOCHE GEOLOGICHE PASSATE PUO AVER INDOTTO SOSTANZIALI E PROLUNGATI RAFFREDDAMENTI CLIMATICI CON POTENZIALE IMPATTO SEVERO SULLA CATENA ALIMENTARE.

37 Strategie di mitigazione Il risultato finale delle eruzioni vulcaniche esplosive è quindi il RAFFREDDAMENTO DEL PIANETA Questo è stato osservato in tutte le eruzioni del XX secolo

38 Strategie di mitigazione Il risultato finale delle eruzioni vulcaniche esplosive è quindi il RAFFREDDAMENTO DEL PIANETA Questo è stato osservato in tutte le eruzioni del XX secolo

39 Strategie di mitigazione È bene notare che per il momento questo metodo è studiato SOLO dal punto di vista teorico: per essere, eventualmente, implementato, dovrà esserci il parere positivo di TUTTE LE NAZIONI DELLA TERRA

40 Strategie di mitigazione Il numero di questi studi teorici, effettuati analizzando simulazioni ottenute con modelli climatici, diventa sempre più grande di anno in anno, permettendoci di comprendere meglio pro e contro di un simile metodo. Negli ultimi anni, la possibilità di studiare tale metodo ha ricevuto l endorsement di importanti realtà internazionali, come l IPCC (Intergovernmental Panel for Climate Change)

41 Strategie di mitigazione Inoltre, il progetto GeoMIP (Geoengineering Modeling Intercomparison Project) è dallo scorso anno completamente inserito nel più largo CMIP6 (Climate Model Intercomparison Project), del World Climate Research Project. All interno di GeoMIP, anche il team dell Università dell Aquila pubblica su riviste specialistiche i suoi risultati rigurado la geoingegneria del solfati

43 Grazie per l attenzione

44 Spare slides

45 Prevedere e prepararsi al rischio Non tutti i tipi di rischio sono uguali Rischio vulcanico Eventi rari e non prevedibili, ma a grande impatto socio-economico sia nei territori circostanti l eruzione che nell ambito del trasporto terrestre, ma soprattutto aereo.

46 Prevedere e prepararsi al rischio 2017: Eruzione del M. Etna 2011: Vulcano islandese Grimsvötn 2010: Vulcano islandese Eyjafjöll Misura radar della piuma eruttiva vulcanica

47 Prevedere e prepararsi al rischio Non tutti i tipi di rischio sono uguali Rischio da inquinanti ambientali in aria e in acqua Rischio evitabile seguendo una seria politica di riduzione delle emissioni. In passato, in pochi anni alcuni problemi legati a questo rischio sono stati risolti grazie ad un ampia collaborazione internazionale: Piogge acide Riduzione delle emissioni di SO 2 Buco dell ozono Riduzione delle emissioni di CFCs ecc.

48 Prevedere e prepararsi al rischio Deposizione di black carbon sulle nevi artiche Trasporto da medie latitudini (forest fires, combustioni antropiche ecc.)

49 Gli eventi severi, normalmente poco probabili, possono aumentare con un aumento della temperatura superficiale. Ciò significa una maggior frequenza sia di eventi di siccità che di precipitazioni estreme Prevedere e prepararsi al rischio