Global warming o Riscaldamento globale

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1 Global warming o Riscaldamento globale Che cos è l effetto serra? L energia solare che arriva sulla Terra viene in parte assorbita e in parte riflessa sotto forma di radiazione calda Alcuni gas atmosferici intrappolano parte della radiazione calda riflessa, rendendo il pianeta più caldo (16 C) di quanto non sarebbe in assenza di questi gas (come avviene ad es. su Venere!) 1

2 Dunque i cosiddetti "gas serra" si comportano in atmosfera come i pannelli di una serra, intrappolando il calore: il fenomeno è per questo detto effetto serra l effetto serra quindi È un fenomeno naturale e non dannoso Ha permesso lo sviluppo della vita sulla Terra, così come noi la conosciamo 2

3 Allora perché ci preoccupiamo? Perché negli ultimi anni l aumento della concentrazione dei gas serra in atmosfera ha incrementato il riscaldamento della Terra (Global Warming) con profonde alterazioni del clima Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra Anidride carbonica Metano Vapor d acqua Ozono Ossido nitrico Clorofluorocarburi ü 3

4 La radiazione luminosa È l insieme della radiazione elettromagnetica emessa dal Sole che arriva sulla Terra È costituita da bande a diversa energia Va dai raggi X e g (massima energia) fino alle onde radio (minima energia) Ha rilevanza per gli organismi l ambito delle bande intermedie, dall UV all IR La radiazione luminosa La luce che arriva sulla superficie della Terra in un giorno sereno è costituita: z 10 % Ultravioletto z 45 % Visibile z 45 % Infrarosso, radiazione calda che viene intrappolata dall atmosfera 4

5 La radiazione luminosa «raggi X e g Onde radio» Diminuzione di energia Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera ü I gas serra Anidride carbonica Metano Vapor d acqua Ozono Ossido nitrico Clorofluorocarburi e idrofluorocarburi 5

6 L atmosfera L atmosfera è l insieme degli strati di gas che circondano la Terra, dal suolo fino agli spazi siderali È alta circa 600 km, distinta in quattro strati a seconda delle caratteristiche termiche (variazioni della temperatura), della composizione chimica, della densità e dei movimenti L atmosfera Altitudine Temperatura Aurora 80 km Temperatura 50 km 11 km 0 km Termosfera Mesosfera Stratosfera Troposfera C C 1.TROPOSFERA: è la zona più densa, la temperatura varia da 17 a -52 C; è la zona dove si definisce il clima terrestre; la zona più alta si chiama tropopausa 2.STRATOSFERA: è una zona secca e meno densa; la temperatura sale fino a -3 C perché lo strato di ozono assorbe i raggi UV; la zona più alta si chiama stratopausa 3.MESOSFERA: in questa zona la temperatura scende a -93 C gli atomi sono ionizzati perché assorbono energia dal Sole; la zona più alta si chiama mesopausa 4.TERMOSFERA: è la zona più alta, si estende fino a circa 600 km di altezza; la temperatura sale fino a oltre 1700 C - ESOSFERA: è uno strato esterno, si fonde con gli spazi inter planetari, costituito da H e He a densità estremamente basse 6

7 L ATMOSFERA È principalmente composta da: Azoto (N 2, 78,1%) Ossigeno (O 2, 20,9%) Argon (Ar, ~1%) Altri componenti importanti sono: Acqua (H 2 O, 0-7%) Ozono (O 3, %) Anidride carbonica (CO 2, %) L ATMOSFERA L atmosfera odierna, ossidante, non è quella originale: l atmosfera originale della Terra era riducente, e non conteneva ossigeno L ossigeno, caratteristica peculiare della nostra atmosfera, è stato prodotto dagli autotorofi primordiali (cianobatteri) 7

8 Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra ü Anidride carbonica ü Metano Vapor d acqua Ozono Ossido nitrico Clorofluorocarburi L anidride carbonica (CO 2 ) È uno dei gas naturali dell atmosfera È presente a bassa concentrazione ~300 ppm (parti/milione), 1/700 dell O 2 É la principale fonte di carbonio per gli organismi Viene sottratta dall atmosfera con la fotosintesi perché acquisita e trasformata in zuccheri dagli autotrofi Viene restituita all atmosfera con la respirazione da tutti i viventi 8

9 Ciclo del carbonio L anidride carbonica quindi aumenta nell atmosfera a causa delle attività umane 9

10 Il GWP, Global Warming Potential, è la misura di quanto calore intrappola un gas serra in atmosfera. Confronta il calore intrappolato da una massa di gas rispetto a quello intrappolato dalla stessa massa di CO 2. il GWP viene calcolato per un intervallo di tempo, di solito 20, 100 o 500 anni. Il GWP della CO 2 è 1. Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra Anidride carbonica Metano ü Vapor d acqua Ozono Ossido nitrico Clorofluorocarburi 10

11 Il metano (CH 4 ) È uno dei gas naturali dell atmosfera È presente a bassissima concentrazione (0,7 ppm) È il prodotto di numerosi processi anaerobi (che avvengono in assenza di ossigeno) Proviene da fonti naturali come paludi e risaie, ma anche dai processi digestivi di ruminanti e termiti È prodotto anche da fonti antropogeniche come estrazione e combustione di combustibili fossili Anche per il metano le emissioni superano l utilizzo e quindi 2100 CH 4 atmosferica (ppb) >130% Anno 11

12 Il GWP, Global Warming Potential, è la misura di quanto calore intrappola un gas serra in atmosfera. Confronta il calore intrappolato da una massa di gas rispetto a quello intrappolato dalla stessa massa di CO 2. il GWP viene calcolato per un intervallo di tempo, di solito 20, 100 o 500 anni. Il GWP della CO 2 è 1. di cui circa il 25% sembra imputabile all allevamento di ruminanti CH 4 2 litri al minuto 12

13 Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra Anidride carbonica Vapor d acqua ü Metano Ozono Ossido nitrico Clorofluorocarburi Vapor d acqua (H 2 O) Proviene dall evaporazione di mari e acque superficiali e dalla traspirazione degli organismi Ha specifiche capacità termiche che determinano la sua capacità di accumulare calore come: elevato CALORE SPECIFICO, quantità di calore necessaria ad alzare di 1 C la temperatura dell acqua (1 cal/g/ C) elevato CALORE LATENTE DI EVAPORAZIONE, quantità di calore necessaria a far evaporare l acqua (> 500 cal/g) 13

14 Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra Anidride carbonica Metano Vapor d acqua Ozono ü Ossido nitrico Clorofluorocarburi L ozono (O 3 ) È uno dei gas naturali dell atmosfera costituisce un sottile strato continuo nella porzione superiore della stratosfera che viene continuamente ricostituito a partire dall ossigeno atmosferico si trova a bassa quota nelle aree industriali inquinate è una forma particolarmente reattiva dell O 2 filtra (e assorbe) la radiazione UV che arriva dal Sole, quantitativamente/qualitativamente; ne riduce l afflusso sulla superficie terrestre, dove è dannosa per tutti i viventi (danni al DNA!) 14

15 Il GWP, Global Warming Potential, è la misura di quanto calore intrappola un gas serra in atmosfera. Confronta il calore intrappolato da una massa di gas rispetto a quello intrappolato dalla stessa massa di CO 2. il GWP viene calcolato per un intervallo di tempo, di solito 20, 100 o 500 anni. Il GWP della CO 2 è 1. Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra Anidride carbonica Vapor d acqua Metano Ozono Ossido nitrico ü Clorofluorocarburi 15

16 L ossido nitrico (N 2 O) Il protossido d azoto o gas esilarante è prodotto naturalmente nel suolo e nell acqua dall azione batterica Viene prodotto in grandi quantità dall agricoltura intensiva, dalle attività industriali (es., produzione del nylon), dalla combustione di combustibili fossili e con l uso di fertilizzanti chimici La sua concentrazione atmosferica è aumentata del 13% negli ultimi 50 anni Il GWP, Global Warming Potential, è la misura di quanto calore intrappola un gas serra in atmosfera. Confronta il calore intrappolato da una massa di gas rispetto a quello intrappolato dalla stessa massa di CO 2. il GWP viene calcolato per un intervallo di tempo, di solito 20, 100 o 500 anni. Il GWP della CO 2 è 1. 16

17 Chi sono i protagonisti di questa vicenda? La radiazione luminosa L atmosfera I gas serra Anidride carbonica Vapor d acqua Metano Ozono Ossido nitrico Clorofluorocarburi ü I clorofluorocarburi (CFC) Fanno parte del gruppo degli idrocarburi alogenati, gas persistenti e tutti capaci di bloccare la radiazione calda in atmosfera Sono tutti composti di origine industriale, altrimenti assenti dall atmosfera Sono stati regolamentati nell uso dal Protocollo di Montreal (1987) emendato a Londra (1990),Copenaghen (1992), Montreal (1997) e Pechino (1999) per ottenerne la riduzione in atmosfera La concentrazione atmosferica è di circa 503 ppt (il principale componente è il Freon) 17

18 I clorofluorocarburi (CFC) I clorofluorocarburi (CFC) Protocollo di Montreal E ora attivo il protocollo di riduzione (considerato 100 il consumo dell 1989): 35% di riduzione nel 2004; 65% di riduzione nel 2010; 90% di riduzione nel 2015; 99,5% di riduzione nel 2020; riduzione TOTALE per il

19 Dinamica di alcuni CFC misurati a Cape Grim, Tasmania (CSIRO, 2013) Il contributo di ciascun gas serra è diverso 19

20 globalmente ha determinato un progressivo incremento della temperatura: il Global warming le ultime 3 decadi sono le più calde dal 1850!!! I 30 anni sono i più caldi degli ultimi 1400 anni il Global warming altera la copertura nevosa e quella dei ghiacci Artici, ma anche la temperatura e il livello dei mari 20

21 il Global warming è ormai inequivocabile! (dati Intergovernmental Panel on Climate Change, 2013) Il Global Warming L innalzamento della temperatura di 0,6 C solo dal 1951 dovuto ai gas serra e alle attività antropogeniche Le temperature medie della superficie terrestre si alzeranno sicuramente di +1,5 C (rispetto al periodo ; probabilmente di 2 C per gli scenari RCP6.0 e RCP8.5) Il riscaldamento continuerà oltre il 2100 per effetto di questo incremento dei gas serra 21

22 Il Global Warming Il livello dei mari salirà nel XXI Secolo Representative Concentration Pathways (RCP): RCP 2.6: Basse emissioni RCP 8.5: Alte emissioni Il Global Warming Per limitare gli effetti è necessaria una sostanziale riduzione dell emissione di gas serra 22

23 Il Global Warming Feedback positivo Un oceano più caldo rilasciare più CO 2 nell atmosfera Feedback negativo La formazione di nubi blocca la radiazione solare e il riscaldamento degli oceani che possono cominciare a raffreddarsi Bolle termiche Quali sono gli effetti del Global Warming? In realtà non si sa esattamente quali siano gli effetti del riscaldamento globale, sicuramente si verificheranno Problemi di salute da eccessivo calore Maggiore diffusione di patogeni e infestanti Estinzione di specie stenoterme (microterme) Modifiche degli ecosistemi Scioglimento dei ghiacciai Innalzamento del livello dei mari Allagamenti Desertificazione 23

24 Gli effetti del Global Warming Saranno principalmente dovuti all alterazione dell equilibrio del ëciclo dell acqua Ciclo dell acqua precipitazioni traspirazione evaporazione 24

25 Effetto del Global warming sul Ciclo dell acqua nelle zone umide precipitazioni traspirazione evaporazione Inondazioni e allagamenti Effetto del Global warming sul Ciclo dell acqua nelle zone aride precipitazioni traspirazione evaporazione Inaridimento e desertificazione 25

26 Le possibili contributi delle biotecnologie per il nostro pianeta specie vegetali a crescente efficienza fotosintetica all aumentare della concentrazione di CO 2, per rimuoverla dall atmosfera microrganismi in grado di sequestrare e rimuovere CO 2 atmosferica in quantità significative microrganismi in grado di utilizzare e quindi rimuovere gli eccessi di CH 4, N 2 O, ma anche composti tossici 26