I climi della Terra. Unità8. Lezione 1 Il clima Lezione 2 La classificazione dei climi e i climi italiani Lezione 3 Le cause dei cambiamenti climatici

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1 Test e mappe interattivi, file audio mp3, glossario multimediale su disco e sul companion website Unità8 I climi della Terra I contenuti Lezione 1 Il clima Lezione 2 La classificazione dei climi e i climi italiani Lezione 3 Le cause dei cambiamenti climatici I risultati attesi Conoscenze conoscere la molteplicità dei fattori che influenzano il clima conoscere i differenti climi secondo la classificazione di Köppen conoscere la distribuzione geografica dei climi prevalenti conoscere i climi dell Italia riconoscere i cambiamenti climatici distinguere tra cause naturali e antropiche del riscaldamento globale Abilità saper correlare a ogni fattore l azione che questo esercita sul clima saper correlare a ogni clima le caratteristiche principali saper correlare sul planisfero le varie aree geografiche ai diversi tipi di clima saper individuare sulla mappa dell Italia i climi che vi si trovano saper correlare il meccanismo del riscaldamento globale alle relative cause Un grande acero in un antica foresta nel Parco Nazionale d Abruzzo. La distribuzione della vegetazione naturale è fortemente influenzata dal clima.

2 Lezione 1 Il clima UNITÀ 8 I CLIMI DELLA TERRA 137 In questa lezione Le domande guida Che cosa si intende per clima? In che modo la latitudine influenza il clima? Quali altri fattori, oltre alla latitudine, determinano il clima di una regione? In che modo il clima è legato alla copertura vegetale di un area? Le parole chiave clima climate elementi climatici elements of climate fattori climatici factors affecting climate fascia tropicale tropical zone fascia temperata temperate zone fascia polare polar zone Le condizioni dell atmosfera in un preciso luogo e in un dato momento sono note come tempo meteorologico. Il clima, invece, si basa sulle osservazioni del tempo meteorologico raccolte lungo un periodo di numerosi anni (di solito una trentina) e si riferisce sia a singoli luoghi sia a intere regioni. Per comprendere meglio la differenza che esiste tra clima e tempo meteorologico, può essere utile considerare il clima come l insieme delle condizioni meteorologiche medie che si verificano in una località e in un determinato intervallo di tempo. Il clima non è influenzato solo dall atmosfera, ma è un sistema complesso nel quale, grazie all energia solare, si ha un continuo scambio di calore e umidità tra atmosfera, idrosfera, geosfera, biosfera. I fattori che influenzano il clima Le variazioni di temperatura e di pressione, i venti, l umidità dell aria e le precipitazioni costituiscono gli elementi climatici, cioè quelli più importanti nella determinazione di un clima. La temperatura e le temperatura ( C) Roma G F M A M G L A S O N D o Figura 1.1 Climatogramma della città di Roma. Come sono correlate le precipitazioni e la temperatura? precipitazioni (mm) precipitazioni, in particolare, hanno un grande impatto sulla distribuzione della vegetazione e, di conseguenza, sugli esseri umani e sulle loro attività. È proprio sulla base di questi due elementi che vengono costruiti i diagrammi climatici, o climatogrammi, grafici che, registrando i valori medi della temperatura e delle precipitazioni, permettono di visualizzarne l andamento in un determinato periodo di tempo (figura 1.1). Gli elementi climatici sono strettamente dipendenti dai fattori climatici. I principali fattori che determinano il clima in una data regione sono: la latitudine, l altitudine, la topografia, la distribuzione delle terre e dei mari, la circolazione atmosferica, la copertura vegetale. La latitudine L intensità della radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre diminuisce all aumentare della latitudine, ovvero a mano a mano che ci si allontana dall Equatore in direzione nord oppure sud. Come si può osservare nella figura 1.2, vicino all Equatore i raggi solari colpiscono la superficie terrestre in modo quasi perpendicolare e la radiazione solare è particolarmente intensa o, in altre parole, l energia per unità di superficie è massima. Si individua, quindi, una fascia tropicale che si estende dal Tropico del Cancro (23 27 N) al Tropico del Capricorno (23 27 S) e dove, in genere, il clima è caldo durante tutto il corso dell anno. Nelle fasce temperate, comprese tra il Tropico del Cancro e N e tra il Tropico del Capricorno e S, i raggi solari arrivano, invece, con un inclinazione maggiore. Questa caratteristica, insieme alla maggiore durata del dì in estate rispetto al- fascia temperata fascia tropicale Equatore fascia polare Tropico del Cancro Tropico del Capricorno Parola per parola Clima deriva dal greco klíma, che significa inclinazione, con riferimento all inclinazione dei raggi solari, che varia spostandosi dall Equatore ai poli. Topografia deriva dal greco tópos, che significa luogo, e da graphía scrittura : la topografia è quindi la disciplina che si occupa della rappresentazione grafica della superficie terrestre. Sapendo che in greco onomastikós significa relativo al nome, di che cosa si occupa, secondo te, la toponomastica? ø Figura 1.2 Le fasce climatiche principali della Terra. fascia temperata fascia polare raggi solari inclinati raggi solari diretti raggi solari inclinati

3 138 PARTE C IL PIANETA AZZURRO: ATMOSFERA E IDROSFERA A temperatura ( C) temperatura di Phoenix 33 30' N precipitazioni (cm) temperatura di Flagstaff 35 15' N precipitazioni di Flagstaff precipitazioni di Phoenix G F MAMGL A S OND (mesi) o Figura 1.3 Dati climatici per due città a differente altitudine. Questo grafico mostra i dati per le città di Phoenix e Flagstaff (Arizona, Stati Uniti), che si trovano rispettivamente all altitudine di 338 m e di 2134 m. Quale delle due città presenta un clima più rigido? Sapresti spiegare perché? ø Figura 1.4 Vegetazione a confronto. A I cactus sono un tipo di vegetazione comune nel clima arido e caldo di Phoenix, in Arizona. B La vegetazione di alta montagna, nei pressi di Flagstaff, sempre in Arizona, è assai differente l inverno, determina, nelle zone temperate, estati mediamente calde e inverni mediamente freddi. Spostandosi dal limite delle fasce temperate verso nord, oppure verso sud, fino ai poli, s incontrano le fasce polari. In queste regioni l inclinazione dei raggi solari è così elevata che si registrano basse temperature anche durante l estate. Le differenze di riscaldamento terrestre dovute alla latitudine determinano differenze di pressione che causano a loro volta la formazione di venti, ma anche di nubi e perturbazioni. In sintesi, si può affermare che siano le differenze di energia su scala globale a determinare i diversi climi. L altitudine Con l aumentare dell altitudine, cioè della quota sul livello del mare, la temperatura dell aria diminuisce di circa 6,5 C ogni 1000 m, influenzando notevolmente il clima locale. L altitudine alla quale si trova una località influenza anche la quantità delle precipitazioni, come si può osservare dalla figura 1.3, che mostra i dati di due città poste all incirca alla stessa latitudine, ma a quote differenti. La topografia Le caratteristiche topografiche, come per esempio la presenza di una montagna, giocano un ruolo assai importante nel determinare la quantità di precipitazioni che si verificano in una località. Come abbiamo già visto, se l aria umida e calda risale lungo un pendio, si formano nubi che possono portare abbondanti precipitazioni. Raggiungendo la cima del monte, l aria perde la maggior parte dell umidità e ridiscende dal versante opposto come aria secca, che si può estendere fino a centinaia di kilometri di distanza. La distribuzione delle terre e dei mari Le grandi masse d acqua, come i laghi oppure gli oceani, giocano un ruolo importante nella regolazione della temperatura delle località. La temperatura dell acqua influenza, infatti, quella dell aria sovrastante, agendo così sul clima. Le località collocate nei pres- B si di grandi masse d acqua, in genere, presentano estati più fresche e inverni più miti rispetto a quelle che si trovano nell entroterra. La circolazione atmosferica La circolazione atmosferica su scala globale è un altro fattore che gioca un ruolo rilevante nel determinare il clima. I venti spostano grandi masse d aria, ridistribuendo l umidità e il calore in esse contenuti nelle varie aree del pianeta. L aria calda tende a muoversi dall Equatore verso i poli e quella fredda nella direzione opposta. La copertura vegetale Il tipo di vegetazione che si sviluppa in un area dipende dal clima, come illustrato nella figura 1.4. Ma è vero anche l inverso: la vegetazione influenza il clima. Le piante possono, infatti, agire sia sulle precipitazioni, sia sulle temperature di un area geografica. La vegetazione influisce sulla quantità di energia solare assorbita dalla superficie terrestre e sulla velocità con la quale questa viene rilasciata. Inoltre, durante un processo chiamato traspirazione le piante rilasciano nell atmosfera vapor d acqua, influenzando l umidità dell aria e, di conseguenza, le precipitazioni. Infine, le piante sono anche responsabili della produzione di alcuni nuclei di condensazione, come per esempio i pollini, che, trasportati a quote elevate, favoriscono la formazione delle nubi. Sai rispondere? 1. Qual è la differenza tra tempo meteorologico e clima? 2. Che cosa sono i climatogrammi? 3. Confronta le tre fasce climatiche (tropicale, temperata e polare) in termini di intensità delle radiazioni solari ricevute. 4. Perché le aree desertiche si trovano spesso sul versante sottovento di una catena montuosa, ovvero quello in cui si hanno venti discendenti, opposto al versante sopravento dove risale l aria umida? Provaci tu! Il climatogramma della tua città Raccogli, utilizzando Internet, i dati relativi alle medie mensili, nell arco di un anno, delle temperature e dei millimetri di pioggia caduti nella tua città, oppure nel grande centro urbano più vicino. Costruisci una tabella a tre colonne che raccolga queste informazioni mese per mese. Utilizzando matita e righello traccia sulla carta millimetrata il climatogramma della tua città. Indica con un colore la temperatura e con un colore differente le precipitazioni. Qual è il mese più piovoso? Qual è il mese più secco? Quanto vale l escursione termica annua, cioè la differenza tra la temperatura media del mese più caldo e quella del mese più freddo? Prova a motivare l andamento del grafico che hai tracciato in relazione alla collocazione geografica della città in cui vivi.

4 Lezione 2 La classificazione dei climi e i climi italiani UNITÀ 8 I CLIMI DELLA TERRA 139 In questa lezione Le domande guida Che cos è la classificazione di Köppen? Quali caratteristiche hanno in comune i climi megatermici? Quali sono le caratteristiche dei climi aridi? Quali differenze esistono tra i vari climi mesotermici? Quali sono le caratteristiche dei climi microtermici? Quali sono le caratteristiche dei climi nivali? Quali differenze si osservano tra il clima di montagna e quello di pianura? Quali sono i principali climi italiani? Le parole chiave classificazione di Köppen Köppen classification climi tropicali umidi humid tropical climates climi aridi arid climates climi temperati caldi humid mid-latitude climates with mild winters climi temperati freddi humid mid-latitude climates with severe winters climi nivali polar climates Viaggiando intorno al mondo si può incontrare un incredibile varietà di climi. La natura molto varia della superficie terrestre e le numerose interazioni che si verificano nell atmosfera fanno sì che ogni luogo del pianeta abbia un clima particolare, addirittura unico. Nonostante queste differenze specifiche, i climi possono essere classificati in base a temperatura e precipitazioni, i cui valori sono molto semplici da raccogliere. Per individuare gruppi di climi accomunati da caratteristiche simili sono stati utilizzati molti sistemi di classificazione; nel seguito della Lezione prenderemo in esame quello più conosciuto, la classificazione di Köppen. La classificazione di Köppen Il sistema di classificazione dei climi ideato da Wladimir Köppen ( ), climatologo tedesco nato in Russia, suddivide la Terra in grandi regioni climatiche utilizzando, oltre ai valori di temperatura e precipitazioni, le associazioni vegetali. Köppen, infatti, individuò nella distribuzione geografica della vegetazione un ottimo indicatore delle caratteristiche climatiche. Nel definire i limiti tra le diverse regioni climatiche lo studioso si riferì quindi in larga misura alla distribuzione geografica di alcune associazioni vegetali, ovvero a comunità di piante con le medesime esigenze di temperatura, umidità, insolazione, che perciò vivono negli stessi climi. Egli in particolare distinse queste associazioni in megaterme, mesoterme, microterme, considerando le condizioni di temperatura in cui si sviluppano. Nel complesso la classificazione di Köppen (Figura 2.1 a pagina seguente) distingue cinque gruppi climatici principali, distribuiti secondo latitudini crescenti (dall Equatore ai poli). Le principali caratteristiche di ciascuno sono elencate di seguito. Climi tropicali umidi (o megatermici umidi): temperatura media maggiore di 18 C, assenza di stagione invernale, abbondanti precipitazioni. Climi aridi: temperatura media maggiore di 15 C, scarse precipitazioni e costante carenza d acqua. Climi temperati caldi (o mesotermici): temperatura media del mese più freddo inferiore ai 18 C, ma superiore ai 3 C, medie precipitazioni annue. Climi temperati freddi (o microtermici): alternanza di inverni secchi e freddi (temperatura media del mese più freddo inferiore a 3 C) ed estati piovose con temperatura media del mese più caldo superiore ai 10 C. Climi nivali: assenza della stagione estiva e temperatura media del mese più caldo inferiore a 10 C. Ciascun gruppo a sua volta è suddiviso in sottogruppi, con determinati valori di temperatura e precipitazioni. I climi tropicali umidi I climi tropicali umidi (o megatermici umidi) sono caratterizzati dall assenza dell inverno, poiché presentano una temperatura costantemente al di sopra dei 18 C, motivo per cui sono limitati a quote inferiori ai 1000 m. Se ne distinguono tre tipi differenti. Parola per parola Megatermico deriva dal greco méga, che significa grande, e da thérmos calore : le megaterme sono associazioni vegetali che vivono in climi caratterizzati da temperature elevate. Sapendo che theríon in greco significa belva, sapresti ipotizzare che cosa sono i megateri?

5 1 PARTE C IL PIANETA AZZURRO: ATMOSFERA E IDROSFERA Circolo Polare Artico Tropico del Cancro 80 Tropico del Capricorno CLIMI TROPICALI UMIDI clima equatoriale e clima monsonico clima tropicale con inverno secco CLIMI TEMPERATI CALDI clima mediterraneo (o subtropicale con estate asciutta) 80 clima subtropicale umido (o sinico) clima temperato fresco umido CLIMI TEMPERATI FREDDI clima temperato freddo umido e freddo secco con estate calda clima temperato freddo umido con estate fresca e breve CLIMI ARIDI clima predesertico clima desertico CLIMI NIVALI clima subpolare (o della tundra) clima polare (o del gelo perenne) CLIMI DI ALTA MONTAGNA clima di alta montagna o Figura 2.1 I climi del mondo secondo la classificazione di Köppen. Il clima equatoriale e il clima monsonico presentano una vegetazione lussureggiante (figura 2.2) che prende il nome di foresta pluviale tropicale nel primo caso e di giungla nel secondo. Le piante tipiche sono gli alti alberi sempreverdi e, vicino ai fiumi, le mangrovie, mentre le specie animali sono spesso arboricole e comprendono insetti, scimmie, numerosi uccelli, rane e grandi serpenti. Le temperature sono elevate, a causa della scarsa inclinazione dei raggi solari e della durata pressoché costante del dì, mentre le abbondanti precipitazioni sono portate dai venti che spirano sui tropici innalzando aria calda e umida. Il clima tropicale con inverno secco (o subequatoriale) ha caratteristiche simili ai precedenti, ma presenta una maggiore escursione termica annua e piogge concentrate esclusivamente in una breve stagione umida. L associazione vegetale di questo clima è la savana (figura 2.3): una prateria con alberi sparsi che tollerano la siccità, abitata da grandi erbivori (elefanti, giraffe) e carnivori (leoni, ghepardi, iene). I climi aridi Il concetto di aridità si riferisce a qualsiasi situazione di carenza d acqua ed è, quindi, collegato alla quantità annuale di pioggia, ma anche all evaporazione e alla temperatura. I climi aridi esistono nelle zone vicino ai tropici, caratterizzate da cieli limpidi, soleggiati e secchi. Nei climi desertici le precipitazioni annue sono inferiori a 250 mm, mentre in quelli predesertici la disponibilità di acqua è leggermente superiore. In generale l aridità non permette lo sviluppo di una copertura vegetale continua e si forma così il deserto di sabbia o di roccia con rare piante dalle radici profonde e foglie e fusti carnosi. Gli animali sono soprattutto rettili, artropodi e piccoli mammiferi, spesso con abitudini notturne. I climi desertici e predesertici caldi sono situati a latitudini comprese tra 15 e 35 N e S, in corrispondenza delle fasce di alta pressione subtropicale dove si originano masse d aria continentale calde e asciutte. Le temperature sono caratterizzate da forti escursioni giornaliere: di giorno si possono registrare anche 60 C e di notte valori inferiori allo zero. I climi desertici e predesertici freddi sono propri delle medie latitudini, comprese tra i 35 e i 50 N e S. Queste zone subiscono l influenza di masse d aria continentali tropicali (in estate) e continentali polari (in inverno): è quindi molto marcata l escursione termica annuale.

6 UNITÀ 8 I CLIMI DELLA TERRA 141 Equatore o Figura 2.2 La foresta pluviale amazzonica. Perché la foresta pluviale è associata al clima equatoriale? o Figura 2.3 La savana africana. 60 I climi temperati caldi I climi temperati caldi (o mesotermici) vengono spesso definiti climi subtropicali, ma si possono trovare anche in altre aree come le coste dell Alaska e della Norvegia. Sono caratterizzati da una temperatura media del mese più freddo inferiore ai 18 C, ma superiore ai 3 C, e da medie precipitazioni annue. Clima subtropicale umido (o sinico). Si trova nelle fasce comprese circa tra i 25 e i di latitudine N e S. Durante l estate le temperature sono piuttosto alte a causa delle masse d aria tropicali, mentre gli inverni, in genere, sono miti, anche se è comune la presenza di ghiaccio o neve. La tipica vegetazione associata è la foresta subtropicale umida, ricca di piante sempreverdi, palme e bambù, mentre tra le specie animali tipiche ci sono i panda, diverse scimmie, cervidi e uccelli galliformi. Clima temperato fresco umido (o oceanico). È caratteristico delle aree costiere comprese circa tra i e i 65 di latitudine N e S, dove le masse d aria risentono della presenza del mare, che mitiga sia il freddo invernale, sia il caldo estivo e genera abbondanti precipitazioni. L associazione vegetale tipica è la foresta decidua, popolata da cinghiali, cervi, tassi, volpi, scoiattoli, gufi, numerosi rettili, anfibi e insetti. Al crescere della latitudine compare anche la foresta di conifere, con piante gigantesche come le sequoie, mentre, dove mancano gli alberi, si sviluppano la prateria e la brughiera. Clima mediterraneo (o subtropicale con estate asciutta). Questo tipo di clima, che si sviluppa tra i 30 e i 45 di latitudine N e S, è l unico ad avere inverni con abbondanti precipitazioni, dovute alle masse d aria polare marittima, ed estati con temperature elevate (22-28 C) a causa delle masse d aria tropicale marittima. La vegetazione tipica è la macchia mediterranea (figura 2.4) costituita da boscaglie rade di alberi bassi e arbusti sempreverdi, mentre, oltre agli animali già indicati sopra, sono presenti forme adattate all aridità come il ramarro e il geco. I climi temperati freddi Nei climi temperati freddi (o microtermici) gli inverni sono rigidi (la temperatura media del mese più freddo è inferiore a 3 C) e le temperature estive elevate (la media mensile è superiore a 10 C). Questi climi dipendono dalla presenza di estese aree continentali delle medie latitudini e sono quindi assenti nell emisfero meridionale, dove, in questa fascia, prevalgono le aree oceaniche. Clima temperato freddo umido. Interessa le parti centrali e orientali dell Eurasia e dell America settentrionale, tra i e i 50 di latitudine N. La vegetazione tipica è una rada foresta decidua con ricco sottobosco e, nelle zone più aride, la steppaprateria formata da piante erbacee e arbusti molto diradati. Clima temperato freddo secco. Si colloca tra i 50 e i 70 di latitudine N, nelle zone d origine delle masse d aria polari. Le estati sono piuttosto calde e asciutte, ma brevi, e in inverno la temperatu- Parola per parola Mesotermico deriva dal greco mésos, che significa intermedio : le mesoterme sono associazioni vegetali che vivono in climi caratterizzati da temperature non troppo calde né troppo fredde. Microtermico deriva dal greco mikrós, che significa piccolissimo : le microterme sono associazioni vegetali che vivono in climi caratterizzati da basse temperature. ø Figura 2.4 La macchia mediterranea in Sardegna.

7 142 PARTE C IL PIANETA AZZURRO: ATMOSFERA E IDROSFERA o Figura 2.5 La taiga siberiana. Per quale ragione, secondo te, molti degli animali che popolano la taiga vanno in letargo? ra scende spesso sotto 0 C. La vegetazione tipica è la foresta di conifere,detta anchetaiga (figura 2.5). Abeti, larici e betulle della taiga rappresentano la più ampia estensione di foresta continua sulla superficie terrestre. Gli animali caratteristici sono le specie che vanno in letargo d inverno (come l orso bruno, lo scoiattolo, la marmotta), uccelli migratori (come le oche) e grandi erbivori (come l alce e la renna). I climi nivali I climi nivali sono caratterizzati da una temperatura media del mese più caldo inferiore a 10 C e riguardano aree ad elevate latitudini. Durante i mesi estivi, le temperature restano fresche nonostante le giornate siano lunghe, perché il Sole rimane basso all orizzonte non riuscendo a produrre un riscaldamento significativo, mentre in inverno le notti sono perpetue, o quasi, e le temperature diventano incredibilmente rigide. A queste basse temperature corrisponde anche scarsa evaporazione e quindi una altrettanto limitata quantità di vapor d acqua nell aria, che rende scarse le precipitazioni. Clima subpolare (o della tundra). La tundra è una fascia priva di alberi che si può osservare quasi esclusivamente nell emisfero settentrionale, oltre i di latitudine N. Vi si trovano licheni, muschi e rari alberi nani come betulle e salici. La fauna comprende erbivori tipici, come il caribù (figura 2.6) e il bue muschiato, predatori, come la volpe artica, e uccelli come la civetta delle nevi e la pernice. Clima polare (o della calotta polare). In questo clima, caratteristico della Groenlandia e dell Antartide, non si osserva nemmeno un mese all anno con temperatura media superiore a 0 C. Il paesaggio è quindi perennemente coperto di ghiaccio o neve e le precipitazioni sono ridottissime. Data la temperatura media la vegetazione non cresce; tuttavia le regioni polari ospitano foche, orsi bianchi e, esclusivamente nell emisfero meridionale, pinguini. Il clima di alta montagna A differenza dei tipi di clima già descritti, che interessano regioni piuttosto omogenee, i climi d alta montagna sono caratterizzati da una grande diversità di condizioni climatiche. In generale, l effetto più importante che si osserva all aumentare dell altitudine è la diminuzione delle temperature, associata a un aumento delle precipitazioni. Le basse temperature non favoriscono la crescita di una copertura vegetale sulle cime, dove vivono animali come stambecchi e camosci. Scendendo lungo i versanti si incontrano invece praterie con fiori e molti insetti, anfibi e roditori (le marmotte, per esempio). Più in basso crescono le conifere e quindi le latifoglie. I climi italiani Secondo la classificazione di Köppen, l Italia rientra per la quasi totalità del territorio nell area a clima mediterraneo; solo la parte più settentrionale viene inclusa nell area a clima temperato. In realtà, il territorio italiano presenta una maggiore eterogeneità climatica, dovuta soprattutto all influenza del mare, delle catene montuose e dell estensione latitudinale. Si possono quindi individuare nove tipologie di clima (figura 2.7). O Figura 2.6 Un caribù nella tundra. Quali sono, secondo te, le caratteristiche delle piante che sopravvivono nella tundra? Provaci tu! Applica le tue conoscenze Recupera l immagine di un paesaggio naturale che si trova nei pressi della tua scuola, oppure della tua città; puoi utilizzare vecchie foto, cartoline, così come immagini trovate in Internet. Quali sono le piante predominanti che riesci a distinguere? Le associazioni vegetali presenti nella foto sono megaterme, mesoterme, oppure microterme? Quali possono essere, secondo te, gli adattamenti che queste piante hanno sviluppato in relazione all ambiente? In quale dei climi italiani elencati sopra collocheresti il luogo rappresentato nella fotografia?

8 UNITÀ 8 I CLIMI DELLA TERRA 143 Clima temperato subtropicale. È il clima delle regioni più calde con stagione estiva secca, caratteristico di ristrette fasce costiere dell Italia meridionale e insulare. La temperatura media annua è superiore a 17 C, la media del mese più freddo è superiore a 10 C e annualmente vi sono cinque mesi con media superiore a C. Ø Figura 2.7 La distribuzione dei climi in Italia. Perché su un territorio così limitato come quello del nostro paese è possibile osservare una tale varietà di climi? Clima temperato caldo. Questo clima caldo, con stagione estiva secca, è tipico della fascia costiera tirrenica dalla Liguria alla Calabria, della fascia meridionale della costa adriatica, della costa ionica e delle isole. La temperatura media annua oscilla tra 14,5 e 16,9 C, la media del mese più freddo tra 6 e 9,9 C e annualmente vi sono quattro mesi con media superiore a C. La vegetazione è rappresentata da latifoglie sempreverdi (macchia mediterranea) e sono tipici il leccio, l ulivo, la sughera. Clima temperato sublitoraneo. È il clima delle zone collinari preappenniniche di Toscana, Umbria e Marche, dei versanti bassi dell Appennino meridionale e delle zone interne delle isole, caratterizzato ancora da stagione estiva secca. La temperatura media annua varia tra 10 e 14,4 C, la media del mese più freddo tra 4 e 5,9 C e annualmente vi sono tre mesi con media superiore a C. Le piante rappresentano la transizione tra la vegetazione a latifoglie sempreverdi e quella a latifoglie caducifoglie. Clima temperato subcontinentale. È il clima tipico di parte dell alta Pianura Padana, di parte della pianura veneta e friulana, della costa adriatica romagnola, e dell asse appenninico, a esclusione delle cime più elevate. La media del mese più freddo è tra 1 e 3,9 C, l escursione annua tra 16 e 19 C e annualmente vi sono due mesi con media superiore a C. Le caducifoglie, come la quercia, l acero, il castagno, l olmo, il tiglio e il carpino, sono le piante più diffuse. Clima temperato continentale. Questo clima interessa gran parte della Pianura Padana e parte di quella veneta. La temperatura media annua oscilla tra 9,5 e 15 C, la media del mese più freddo tra 1,5 e 3 C e annualmente vi sono tre mesi con media superiore a C. Clima freddo d altitudine. Interessa le zone alpine al di sopra dei 00 m. La temperatura media del mese più freddo è inferiore a 6 C, la media annua è inferiore a 0 C, quella del mese più caldo è inferiore a 9,9 C. Tipiche di quest area sono: la brughiera alpina a rododendri, ginepro nano, mirtilli; la tundra alpina, con azalea nana e diverse specie di salici; la prateria alpina d alta quota, in cui si ritrovano esclusivamente specie erbacee. Clima temperato fresco. È il clima delle Prealpi e delle cime più elevate dell Appennino. La temperatura media annua varia tra 6 e 9,9 C, la media del mese più freddo tra 0 e 3 C, quella del mese più caldo tra 15 e 19,9 C e l escursione annua tra 18 e C. Clima temperato freddo. È il clima tipico della catena alpina. La temperatura media del mese più freddo è inferiore a 3 C, la media annua oscilla tra 3 e 5,9 C, quella del mese più caldo tra 10 e 14,9 C. La vegetazione caratteristica è rappresentata dalle conifere (abete rosso, larice e cembro). Clima nivale. È il clima delle vette alpine oltre i 3500 m, con neve perenne e moderata escursione termica stagionale. Queste aree sono generalmente poco adatte all insediamento della vegetazione, anche se sono diverse le specie adattate ai climi estremi; un esempio su tutti è rappresentato dal ranuncolo glaciale, una piccola pianta erbacea che può raggiungere quote superiori a 00 m. Sai rispondere? 1. Quali sono le caratteristiche del clima subtropicale umido? 2. Confronta i due tipi di climi temperati freddi. 3. Qual è la vegetazione caratteristica dei climi nivali? 4. Che cos è un deserto? 5. Perché l Antartide potrebbe essere classificato tra i deserti?

9 144 PARTE C IL PIANETA AZZURRO: ATMOSFERA E IDROSFERA Lezione 3 Le cause dei cambiamenti climatici In questa lezione Le domande guida Quali sono i processi naturali che possono causare cambiamenti climatici? Quale relazione esiste tra effetto serra e temperatura media sulla superficie terrestre? Che cos è il riscaldamento globale? Quali sono le conseguenze di questo riscaldamento? In quale misura l uomo è responsabile del riscaldamento globale? Le parole chiave cambiamento climatico globale global climate change effetto serra greenhouse effect riscaldamento globale global warming ø Figura 3.1 Nuove crisi idriche. La siccità che ha colpito il bacino dei fiumi Murray e Darling, nell Australia sud-orientale, ha messo in ginocchio l economia locale, basata sulle attività agricole. Il complesso sistema di irrigazione artificiale che alimentava le coltivazioni si è dimostrato inadeguato in seguito all incremento delle temperature medie registrato negli ultimi dieci anni. Il clima cambia in continuazione: alcuni cambiamenti si verificano piuttosto rapidamente, altri avvengono nel corso di periodi di tempo estremamente lunghi; alcuni sono il risultato di processi naturali, altri ancora sono causati delle attività umane. In questa Lezione prenderemo in esame sia i processi naturali che influenzano il clima, sia il contributo delle attività umane al cambiamento climatico globale di cui siamo testimoni (figura 3.1). Le cause naturali delle variazioni climatiche Molti processi naturali possono determinare, in tempi più o meno lunghi, variazioni a livello globale del clima della Terra. Questi fenomeni agiscono contemporaneamente, rendendo le modificazioni del clima un fenomeno estremamente complesso e articolato. Tettonica delle placche Secondo la teoria della tettonica delle placche, la litosfera, il guscio esterno e rigido della Terra, è suddivisa in enormi blocchi (alcuni ospitano interi continenti), chiamati placche litosferiche, che sono in movimento continuo, anche se lentissimo, l una rispetto all altra. Il movimento delle placche litosferiche sposta gradualmente i continenti, avvicinandoli o allontanandoli dall Equatore. Su scale temporali molto lunghe (milioni di anni) questi cambiamenti possono avere un effetto eccezionale sul clima: in particolare, la formazione di nuove catene montuose può interferire con il ciclo del carbonio, modificando la percentuale di diossido di carbonio, un importante gas serra, nell atmosfera. Inoltre, lo spostamento delle masse di terraferma può portare a cambiamenti importanti nella circolazione oceanica, che, come vedremo, contribuisce a sua volta al trasporto del calore intorno al globo. Variazioni dell orbita terrestre La posizione relativa di Terra e Sole è di fondamentale importanza nel determinare la quantità e la distribuzione delle radiazioni solari che raggiungono la superficie del pianeta. Le variazioni dell orbita che la Terra descrive attorno al Sole e dell inclinazione del suo asse di rotazione, benché minime, influenzano il clima globale su scale temporali medie. L orbita che la Terra percorre intorno al Sole è sempre ellittica. Tuttavia, con una ciclicità di anni, la forma dell ellisse varia facendosi più o meno schiacciata e portando la Terra ad avvicinarsi e allontanarsi in misura diversa dal Sole nell arco dell anno; di conseguenza, cambia la quantità di radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre nelle diverse stagioni. Anche l inclinazione dell asse di rotazione terrestre varia di circa 3 gradi con un periodo di circa anni, determinando un cam-

10 UNITÀ 8 I CLIMI DELLA TERRA 145 biamento nelle caratteristiche stagionali. Quando l asse è meno inclinato, le differenze di temperatura tra inverno ed estate sono ridotte; quando l inclinazione aumenta, l escursione termica si accentua. Circolazione oceanica I cambiamenti nelle dinamiche che regolano le correnti oceaniche possono determinare variazioni climatiche su scala temporale ridotta. Per esempio, alcune fasce geografiche solitamente aride possono ricevere grandi quantità di precipitazioni se raggiunte da El Niño, un importante fenomeno meteorologico che interessa le acque dell Oceano Pacifico. Al contrario, alcune regioni che solitamente sono caratterizzate da abbondanti precipitazioni possono inaridirsi in seguito ad alterazioni della circolazione oceanica. Attività solare È stato ipotizzato che, su scala temporale ridotta, le fluttuazioni dell attività solare possano influenzare il clima globale. In particolare, i cicli delle macchie solari,grandi macchie scure che si osservano sulla superficie del Sole, in quantità che varia secondo un ciclo di 11 anni, sembrerebbero influenzare temperature e precipitazioni. Un aumento delle macchie solari sembra essere correlato a un periodo particolarmente caldo in Europa e America settentrionale, mentre la scarsità di macchie solari sembra essere correlata a periodi più freddi. Per esempio, la Piccola era glaciale, verificatasi in Europa durante il 1600, corrisponde a un periodo caratterizzato da poche macchie solari. Nonostante le numerose ricerche, non è stata ancora accertata una connessione inequivocabile tra variabilità solare e clima: l argomento è oggetto di studio e di intenso dibattito. Eruzioni vulcaniche Come si può osservare nella figura 3.2, le eruzioni vulcaniche esplosive possono immettere nell atmosfera grandi quantità di ceneri, polveri e gas, spingendole verso l alto tanto da raggiungere la stratosfera, dove possono restare in sospensione anche per anni. Una quantità sufficientemente elevata della componente più fine di queste polveri, detta aerosol, può creare una sorta di barriera che riflette nello spazio una quantità di radiazioni solari maggiore del solito, con conseguente raffreddamento degli strati inferiori dell atmosfera. Al contrario, su scala temporale più ampia, le eruzioni vulcaniche possono determinare un incremento della temperatura globale, perché introducono nell atmosfera grandi quantità di diossido di carbonio, con conseguente aumento dell effetto serra. biamenti climatici avvenuti nel corso dei 4,6 miliardi di anni di vita della Terra. Gli scienziati sono sempre più concordi sul fatto che anche le attività umane abbiano avuto un impatto rilevante sul clima, soprattutto nella storia più recente del pianeta, in relazione all immissione nell atmosfera di grandi quantità di gas serra. L effetto serra Ricordiamo che l effetto serra è un fenomeno naturale che determina il riscaldamento sia della superficie terrestre, sia degli strati inferiori dell atmosfera. I principali gas coinvolti in questo fenomeno sono il vapor d acqua, il diossido di carbonio (CO 2 ) e il metano. Essi, come gli altri gas serra, sono trasparenti alla radiazione solare incidente, ma non lo sono alla radiazione riemessa dalla superficie terrestre verso l atmosfera. Parte dell energia solare rimane quindi intrappolata negli strati inferiori dell atmosfera, e la riscalda. La quasi totalità delle forme di vita note non potrebbe sopravvivere in assenza di effetto serra; tuttavia, una sua intensificazione eccessiva potrebbe avere effetti devastanti. Diversi studi mostrano che le attività umane hanno contribuito a incrementare l effetto serra durante gli ultimi duecento anni. Come si può osservare nella figura 3.3 a pagina seguente, il livello di diossido di carbonio (CO 2 ) nell atmosfera ha subito un impennata a partire dal La maggior parte di questo gas deriva dall utilizzo dei combustibili fossili, che rappresentano la nostra principale fonte energetica. In realtà, come sostengono alcuni scienziati, è probabile che l impatto della specie umana sul clima globale abbia origini più remote. L utilizzo del fuoco, prima, e lo sviluppo dell allevamento e dell agricoltura, poi, hanno causato, infatti, una riduzione della copertura vegetale del pianeta. Questo cambiamento ha inciso notevolmente sull albedo e sulla quantità di evaporazione, senza considerare che la combustione della legna è un attività che libera in atmosfera diossido di carbonio immagazzinato in vita dalle piante, alterandone la percentuale nell atmosfera se la copertura vegetale non viene ripristinata. L impatto delle attività umane sul clima globale Finora sono state prese in esame alcune cause naturali che hanno contribuito almeno in parte ai camø Figura 3.2 Pennacchi di fumo sull Etna. Il vulcano fotografato da uno dei membri dell equipaggio della Stazione Spaziale Internazionale.

11 146 PARTE C IL PIANETA AZZURRO: ATMOSFERA E IDROSFERA concentrazione di CO2 (ppm) variazioni di temperatura ( C) ø Figura 3.4 Le variazioni medie annue della temperatura globale nel periodo La base per il confronto è la media del periodo (la linea 0,0). Ogni barra indica di quanto, in un dato anno, la temperatura media globale si è discostata da quel valore. L istogramma mette in evidenza che, nonostante le variazioni da un anno all altro, la tendenza generale è verso un incremento della temperatura. 0,6 0,4 0,2 0,0 0,2 0,4 emissioni di CO2 da combustibili fossili (miliardi di tonnellate) 0, concentrazione di CO 2 nell atmosfera A anno O Figura 3.3 La concentrazione di diossido di carbonio nell atmosfera. Il rapido aumento nella concentrazione di diossido di carbonio dall inizio dell industrializzazione (A) ha seguito strettamente l aumento delle emissioni dello stesso gas dovuto all uso dei combustibili fossili (B). Le concentrazioni sono indicate in parti per milione (ppm). B 8 emissioni di CO anno anno 0,6 0,4 0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 Il riscaldamento globale Come risultato dell aumento di CO 2 e di altri gas serra, anche la temperatura del pianeta è aumentata. Questo fenomeno, che prende il nome di riscaldamento globale, è evidente osservando la figura 3.4, che mostra come negli ultimi due secoli la temperatura media della superficie del pianeta sia aumentata di circa 1 C, e sembri destinata ad aumentare ancora. Le previsioni si basano su modelli matematici, detti modelli climatici, che simulano le interazioni tra l atmosfera e la superficie terrestre prendendo in considerazione un enorme quantità di dati relativi a temperature, precipitazioni e altre variabili. È sulla base di tali modelli che lavora l IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), nato nel 1988 a partire da due organizzazioni delle Nazioni Unite per studiare il riscaldamento globale. L attività principale dell IPCC è il monitoraggio e la comprensione del cambiamento climatico causato dalle attività umane, delle sue conseguenze e delle possibilità di contrastarlo. Per svolgere questo complesso compito, al suo interno si distinguono tre diversi gruppi di lavoro che si occupano, rispettivamente, di valutare le basi scientifiche dei cambiamenti climatici, registrare gli impatti di questi cambiamenti sugli organismi e indicare percorsi volti a limitare le emissioni di gas serra. Dall ultimo rapporto dell IPCC è emerso che: durante il XX secolo la temperatura globale è aumentata di circa 0,6 C; l aumento della temperatura globale verificatosi nel XX secolo è il più alto che si sia osservato negli ultimi 1000 anni; l aumento della temperatura globale nel 2100 sarà compreso tra 1,4 C e 5,8 C. I modelli matematici utilizzati, sebbene siano assai sofisticati, non possono però descrivere l atmosfera nella sua complessità, perché i fenomeni atmosferici non sono riproducibili in laboratorio e il clima è un sistema molto complesso, in cui intervengono meccanismi di feedback che rendono più incerte le previsioni. Quindi i risultati che se ne ricavano sono sempre da considerarsi un approssimazione. I meccanismi di risposta del clima Il meccanismo più importante in risposta all aumento della temperatura globale è l aumento dei tassi di evaporazione, con conseguente aumento della quantità di vapor d acqua presente nell atmosfera. Considerando che questo gas contribuisce all effetto serra in modo ancora più marcato del CO 2, il suo contenuto nell atmosfera determina un ulteriore aumento della temperatura. Un altro importante meccanismo a feedback positivo è rappresentato dalla fusione dei ghiacci: l innalzamento della temperatura globale comporta una diminuzione delle grandi superfici ghiacciate del pianeta, e, di conseguenza, la riduzione dell albedo su scala globale. La conseguenza è un ulteriore aumento della temperatura, che alimenta a sua volta la fusione dei ghiacci. Alcune delle conseguenze possibili Vista la complessità dei meccanismi di regolazione del clima, fare delle previsioni sugli effetti del cambiamento climatico nelle singole regioni del pianeta è piuttosto difficile; tuttavia, si può definire uno scenario plausibile su vasta scala geografica e temporale (tabella 3.1). Per esempio, è probabile che l aumento della temperatura sarà più contenuto vicino all Equatore, mentre sarà via via più consistente spostandosi verso i poli. Le aree del pianeta interessate dalla siccità sembrano destinate ad aumentare; d altra parte, alcune regioni saranno soggette a precipitazioni più intense, con conseguente aumento dei danni dovuti a inondazioni. In generale, questi cambiamenti sono desti-

12 UNITÀ 8 I CLIMI DELLA TERRA 147 Tabella 3.1 Cambiamenti previsti e stima della probabilità Cambiamenti ed effetti stimati del riscaldamento globale nel XXI secolo temperature massime più elevate; maggior numero di giornate calde e ondate di calore su quasi tutte le terre emerse (praticamente certo) Esempi di impatti stimati { aumento dell incidenza di decessi e malattie gravi tra gli anziani e i poveri delle città { aumento dello stress da calore nel bestiame e negli animali selvatici { cambiamenti nelle destinazioni turistiche { aumento dei rischi di danneggiamento per alcune coltivazioni { aumento della richiesta di impianti elettrici di raffreddamento e conseguente riduzione dell affidabilità delle forniture energetiche temperature minime più elevate; minor numero di giornate fredde, giornate di gelo e ondate di freddo su quasi tutte le terre emerse ( praticamente certo) episodi di precipitazioni più intense (molto probabile) aumento delle aree interessate da siccità (probabile) aumento dell attività dei cicloni tropicali violenti (probabile) { diminuzione della morbilità (frequenza delle malattie) e della mortalità umane collegate alle basse temperature { diminuzione del rischio di danneggiamento per alcune coltivazioni e aumento del rischio per altre { aumento della diffusione e dell attività di alcuni organismi patogeni e infestanti { riduzione nella domanda di energia elettrica per il riscaldamento { aumento dei danni dovuti a inondazioni, frane, valanghe e colate di fango { aumento dell erosione del suolo { aumento dei deflussi di piena e possibile aumento della ricarica di alcune falde acquifere in corrispondenza delle piane alluvionali { aumento del costo delle assicurazioni pubbliche o private contro i danni dovuti a inondazioni e calamità naturali { diminuzione del rendimento delle coltivazioni { aumento dei danni alle fondamenta causati dall inaridimento del terreno { diminuzione della quantità e della qualità delle risorse idriche { aumento del rischio di incendi forestali { aumento dei rischi per le vite umane, come il rischio di epidemie di malattie infettive { aumento dell erosione costiera e dei danni alle costruzioni e alle infrastrutture lungo le coste { aumento dei danni agli ecosistemi costieri, come le barriere coralline e le foreste di mangrovie *Praticamente certo indica una probabilità superiore al 99%; molto probabile indica una probabilità del 90-99%; probabile indica una probabilità del 67-90%. (Fonte: IPCC, 01, 07) nati a ridistribuire le risorse idriche su scala mondiale e a intensificare gli squilibri già esistenti: per questo avranno certamente conseguenze sulla produttività agricola di molte fasce del pianeta. Analogamente l innalzamento del livello dei mari, che si stima possa raggiungere i 50 cm entro il 2100, è destinato a provocare una rapida erosione di molte località costiere e il completo allagamento di altre. Sai rispondere? 1. Quali sono le cause naturali dei cambiamenti climatici? 2. Come sembrano correlati l attività solare e il clima? 3. Che cos è e quale funzione svolge l IPCC? 4. In che modo le attività umane hanno contribuito al riscaldamento globale? Immagini per imparare L isola di calore La tabella a fianco mostra le variazioni climatiche che si riscontrano in corrispondenza dei grandi centri urbani rispetto alle zone circostanti. Le temperature delle città, in genere, sono superiori a quelle delle vicine campagne; i meteorologi chiamano questo effetto isola di calore urbana. Con l aiuto della tabella, rispondi alle seguenti domande. Variazioni climatiche medie determinate dai centri urbani Fattore presenza di particolato (polveri sottili) temperatura media annuale radiazioni solari precipitazioni frequenza dei temporali umidità relativa frequenza della nuvolosità frequenza della nebbia Confronto con le aree rurali 10 volte maggiore 0,5-1,5 C più elevata 15-30% inferiori 5-15% maggiori 16% maggiore 6% inferiore 5-10% maggiore 60% maggiore 1. Rispetto alle zone rurali, quali fattori sono incrementati dall urbanizzazione? 2. Quali risultano, invece, ridotti? 3. Di tutti i fattori riportati nella tabella, quale presenta il maggior incremento in seguito all urbanizzazione? 4. Ipotizza le ragioni per ciascuno dei seguenti effetti sul clima determinato dalla presenza di una città: a aumento del particolato; b diminuzione della velocità dei venti; c aumento delle precipitazioni. velocità dei venti 25% inferiore

13 148 Uomo e ambiente Il controllo delle emissioni e la geoingegneria Ormai è dimostrato che le attività umane hanno contribuito all aumento delle concentrazioni di gas serra in atmosfera, giocando un ruolo attivo nell innalzamento medio della temperatura in atto sul nostro pianeta. Da alcuni anni, quindi, la comunità internazionale ha iniziato a valutare possibili interventi per cercare di far fronte ai cambiamenti climatici. Il Protocollo di Kyoto Una tappa fondamentale in questo processo è rappresentata dal noto Protocollo di Kyoto, un accordo sottoscritto dalla maggior parte dei paesi industrializzati che racchiude le linee guida per ridurre le emissioni di gas serra. La riduzione delle emissioni ha però dei costi, spesso molto elevati; per agevolare i paesi sottoscrittori nel mantenere gli impegni presi, il Protocollo di Kyoto prevede diverse vie di intervento, una delle quali è nota come mercato del CO 2. specchi nello spazio alberi artificiali (torri) coltivazioni riflettenti riforestazione aerosol in stratosfera imbiancamento delle nubi spruzzando goccioline d acqua di mare Il mercato del CO 2 I metodi tradizionali per la riduzione degli inquinanti prevedono che venga fissato un tetto massimo alle emissioni e che non vada in alcun modo superato. Il mercato del CO 2 è un sistema alternativo, più accettabile ed economicamente più sostenibile per gli effettivi produttori di inquinamento. Questo sistema, adottato a livello mondiale, recepito dalla Comunità Europea e gestito dai singoli paesi, prevede che venga definito un tetto massimo di emissioni, cioè il valore complessivo per tutti i partecipanti al mercato; successivamente, sulla base di questo tetto, a ogni partecipante viene assegnato un certo numero di quote o permessi di emissione, cioè un certo numero di tonnellate di CO 2 che può emettere ogni anno. Tali quote possono essere utilizzate direttamente, oppure scambiate con gli altri partecipanti. In questo modo, chi produce inquinanti può adottare differenti strategie per ridurre le proprie emissioni: intervenire realmente sui processi produttivi per limitare le proprie emissioni, oppure acquistare sul mercato altre quote di CO 2 per aumentare la quantità di inquinanti che può liberare nell ambiente. Gli impianti che non rispettano le quote assegnate pagano un costo proporzionale al surplus di inquinamento prodotto, mentre gli impianti virtuosi, per i quali le emissioni risultano inferiori alle quote autorizzate, possono rivendere le proprie quote ottenendone un guadagno. carbone agricolo ottenuto da residui vegetali fertilizzazione dell oceano Figura 1 Le principali tecniche proposte dalla geoingegneria. Le attività industriali sottoposte a regime di controllo delle emissioni sono gli impianti a combustione per la produzione di energia, le raffinerie di petrolio, le industrie siderurgiche, le industrie del cemento, del vetro, della ceramica e le cartiere. La geoingegneria Un numero sempre crescente di scienziati sta portando avanti particolari studi per applicare le attuali conoscenze scientifiche e ingegneristiche alla riduzione delle cause dei cambiamenti climatici; questa nuova disciplina prende il nome di geoingegneria (figura 1). Alla base di questi studi c è l idea che qualsiasi intervento volto alla riduzione delle emissioni (in particolare, l impiego sempre più diffuso di fonti energetiche alternative ai combustibili fossili) nulla potrà fare sulle quantità già liberate responsabili dei cambiamen- aggiunta di calce nelle acque oceaniche ti climatici attualmente in atto. La geoingegneria si propone quindi come una disciplina in grado di mettere a punto modalità di manipolazione su larga scala dell ambiente terrestre, intervenendo artificialmente sui sistemi climatici per cercare di contrastare gli effetti indotti dalle attività umane. Le proposte della geoingegneria Le metodologie proposte per diminuire la temperatura sulla superficie terrestre sono molteplici e ne vengono continuamente ideate di nuove; ne trovi alcune illustrate nella figura. Le strategie principali di intervento sono fondamentalmente due: la prima, aumentare l albedo, cioè la quantità di radiazione solare riflessa dalla Terra (o diminuire l irraggiamento solare); la seconda, sottrarre gas serra, in particolare CO 2, dall atmosfera.