FORESTE E CAMBIAMENTI CLIMATICI SFA (GAB) II anno II semestre A.A. 2013-2014
CAROTE DI GHIACCIO Regioni polari (Groenlandia e Antartide) Ghiacciai alpini (Ande, Kilimangiaro) Stratigrafia: strati chiari/scuri per variazioni stagionali di deposizioni di polveri Forniscono serie temporali con informazioni di: Temperatura Precipitazioni Composizione atmosferica Eruzioni
Sito di trivellazione: In prossimità delle zone di accumulo della neve Distante dalle zone in cui il ghiaccio è in movimento CAROTE DI GHIACCIO
CAROTE DI GHIACCIO L aria all interno del ghiaccio rimane intrappolata quando questo si compatta sotto pressione ( 50 m) L aria intrappolata è più giovane del ghiaccio che l ha intrappolata La velocità di deposizione e la temperatura determinano la differenza di età tra il ghiaccio e l aria intrappolata al suo interno
GHIACCI MONTANI Calotte di ghiaccio sulle cime delle montagne o ghiacciai nelle valli Rappresentano eccellenti archivi climatici: Stratigrafia annuale Coprono periodi medio lunghi (da secoli a qualche millennio) Luoghi difficili da raggiungere Avverse condizioni ambientali Pochi ghiacciai utilizzati: Ande (Quelccaya, Perù) Africa (Kilimangiaro, Tanzania)
QUELCCAYA ICE CAP (PERÙ) Ande (Perù), 5.600 m s.l.m. Maggiore δ 18 O e minori deposizioni di poveri verso il 1900: Temperature più calde e venti più deboli Minore δ 18 O e maggiori deposizioni di poveri 1600-1900: Temperature più fredde e venti più forti Simile alla Piccola Era Glaciale in Europa Medieval Climate Optimum (alto tasso polveri) Poche polveri fino all inizio della Piccola Era Glaciale
QUELCCAYA ICE CAP (PERÙ) Scioglimento del ghiaccio e la percolazione verso gli strati profondi del ghiaccio sta compromettendo la struttura/stratigrafia originaria Ramo del ghiacciaio Quelccaya
GHIACCI POLARI Datazione semplificata da: Deposizione di polveri Rapidità tasso di deposizione Antartide: 0.05 m/anno (lento) Groenlandia 0.5 m/anno (buono) Vostok, Antartide Copre interamente l ultimo periodo glacialeinterglaciale 3100 m ~450 000 anni GRIP, Groenlandia 3029 m ~120 000 anni 1989-1992 Alta risoluzione EPICA, Antartide Carota più lunga (3270 m) 1999-2004 ~890.000 years
CAROTE DI GHIACCIO STRATI DI POLVERI Specialmente nelle carote della Groenlandia Aerosols da zone antropizzate (coste del Canada) Aerosols da eruzioni vulcaniche
VOSTOK (ANTARTIDE)
VOSTOK (ANTARTIDE)
CICLI DI MILANCOVIĆ Milutin Milanković (1879 1958)
Time (ky BP) ECCENTRICITÀ DELL ORBITA (e) L orbita terrestre intorno al sole descrive un ellisse sul piano dell eclittica, in cui il sole è uno dei due fuochi 0 < e Terra < 0.05 Oggi e=0.0167 (in diminuzione) Ciclo 100 000 413 000 anni
INCLINAZIONE DELL ASSE L asse terrestre ha un inclinazione di 23.27 rispetto alla perpendicolare al piano dell eclittica Intervallo di variazione: 22.1-24.5 in diminuzione Ciclo: 41 000 anni
PRECESSIONE EGLI EQUINOZI Dovuto alla forma del globo terrestre ed alle interazioni gravitazionali di Sole e Luna con le masse degli oceani Nutazione (ciclo di 18.6 anni) Ciclo: 25 700 anni
CAMBIAMENTI CLIMATICI Durante gli ultimi 500 mila anni si sono succedute 3 glaciazioni Temperatura, [CO 2 ] e [ CH 4 ] sono strettamente legati tra loro
CAMBIAMENTI CLIMATICI RECENTI La concentrazione dei principali gas serra aumenta negli ultimi 1000-2000 anni, con andamento esponenziale a partire dal 1700-1800 [CO 2 ] è la più alta dell ultimo milione di anni (390 ppm)
CAMBIAMENTI CLIMATICI RECENTI Ottimo climatico medievale Piccola era glaciale ΔT/1000 anni < 1 C
FORCING RADIATIVO: variazione sul bilancio radiativo terrestre (W m -2 ) a livello della bassa troposfera causata da una perturbazione FORZANTE RADIATIVO: componente del sistema climatico in fase di evoluzione che influisce sul bilancio radiativo
FONTI DI FORCING NATURALI Movimenti tettonici Cicli astronomici Lungo periodo Radiazione solare Eruzioni vulcaniche ANTROPOGENICI Emissioni gas serra Uso del suolo Aerosols Breve periodo Le fonti de forcing antropogenico sono localizzate principalmente nell emisfero Nord, nelle zone economicamente più sviluppate
CAMBIAMENTI CLIMATICI nell ultimo millennio
RADIAZIONE SOLARE Variazione 0.1 % Misure di radiazione solare a partire dal 1978 λ Ciclicità: λ 11 anni (leggermente variabile) λ è fortemente correlata alle variazioni di temperatura registrate nell emisfero Nord Non significa che l aumento della temperatura dipende dall attività del sole!
MACCHIE SOLARI (SUNSPOTS) Variazioni di attività solare si manifestano attraverso la variazione del numero di macchie solari (SUNSPOTS) [scoperte da Galileo Galilei nel 1610] Sunspots: si generano in seguito a mutamenti nel campo magnetico del sole sono zone più calde che emettono radiazione più intensa a basse λ (> energia) La variabilità delle macchie solari è amplificata rispetto a quella della radiazione solare
RADIAZIONE SOLARE La variabilità della radiazione solare durante un ciclo è dell ordine di 1 W m -2 Durante un ciclo di attività solare (λ 11 Quanto anni) il forcing vale il suo radiativo forcing varia radiativo? di circa 0.25 W m -2 Alcune λ UV possono variare del 20% Effetto sullo strato di ozono che presenta cicli di variazione di 11 anni di 2-3%
ERUZIONI VULCANICHE Forcing negativo Polveri vulcaniche sono aerosols che persistono nell alta troposferastratosfera: aumentano l albedo agiscono come nucleanti per la condensazione del vapore
ERUZIONI VULCANICHE PINATUBO Eruzione Pinatubo (Filippine) (1991): contribuì a mitigare l effetto del riscaldamento globale anche negli anni successivi Eruzione Tambora (Indonesia) (1815): contribuì al raffreddamento dei Europa e Nord America durante la Piccola Era Glaciale TAMBORA
VULCANI ATTIVI O POTENZIALMENTE ATTIVI
IMMISSIONI ANTROPOGENICHE DI GAS SERRA Il 99 % di emissioni di gas serra di origine antropica è costituito da: CO 2 (72%) CH 4 (18%) N 2 O (9%)
ANIDRIDE CARBONICA Emisfero Nord Ciclicità opposta tra emisferi N e S Emisfero Sud Ampiezza del ciclo > emisfero N (>terre emerse) A livello globale la concentrazione di CO 2 nel 2012 è [CO 2 ] 390 ppm Ha una lunga persistenza in atmosfera: 50-200 anni
ANIDRIDE CARBONICA Il tasso di incremento negli ultimi 20 anni è d[co 2 ]/dt 2 ppm/anno Tra il 2015 e il 2020 verrà superata la soglia di 400 ppm
METANO [CH 4 ] 1800 ppb Ha una breve persistenza in atmosfera: 10-11 anni Il tasso di aumento di metano in atmosfera è stato di 10% negli ultimi 25 anni Contribuisce alla formazione di vapore acqueo nell alta troposfera
OSSIDO DI DIAZOTO [N 2 O] 328 ppb d[co 2 ]/dt 1 ppb/anno
CLORO-FLUORO-CARBURI [CFCs] Sono responsabili della distruzione dello strato di ozono Fonti di emissione: Spray Sistemi di refrigeramento Complessivamente, CFCs hanno un tasso di incremento annuo del 5 % Forcing radiativo positivo in quanto, riducendo lo strato di ozono, riduce l assorbimento di raggi UV nell alta stratosfera Hanno un lungo periodo di persistenza in atmosfera ( 50-120 anni)
OZONO TROPOSFERICO È un elemento inquinante che si origina dalla reazione foto-chimica tra NO X e VOCs a livello della superficie Produce forcing radiativo positivo in quanto riscalda la bassa troposfera Breve persistenza in atmosfera
OZONO O 3 Complessivamente il forcing è positivo
SOLFATI [SOx] Fonti: Traffico Riscaldamento Processi industriali Aumentano l albedo terrestre Assorbono un po di radiazione Basso tempo di residenza in atmosfera (< 2 settimane) Complessivamente hanno un forcing radiativo negativo
AEROSOLS ANTROPOGENICI Complessivamente il forcing è negativo (> albedo)
LAND USE CHANGE Complessivamente il forcing è negativo (> albedo)
RISCALDAMENTO GLOBALE RECENTE
RISCALDAMENTO GLOBALE RECENTE Il tasso di riscaldamento è stato maggiore negli ultimi 30 anni, interessando maggiormente le zone economicamente più sviluppate
RISCALDAMENTO GLOBALE RECENTE Il tasso di riscaldamento è stato maggiore negli ultimi 30 anni, interessando maggiormente le zone economicamente più sviluppate
RISCALDAMENTO GLOBALE RECENTE Il tasso di riscaldamento è stato maggiore nel periodo invernale, specialmente in Europa e Nord America
RISCALDAMENTO GLOBALE RECENTE L emisfero Nord si sta scaldando di più dell emisfero Sud
> sviluppo economicoindustriale a Nord > presenza di terre emerse a Nord Circolazione termoalina (corrente del Golfo) > stabilità dei ghiacci polari dell Antartide
EFFETTI DEL RISCALDAMENTO GLOBALE TEMPERATURA SUPERFICIE OCEANI La diffusività della CO 2 in acqua è inversamente proporzionale a: temperatura salinità
QUANTITÀ DI CALORE IMMAGAZZINATA DAGLI OCEANI È la quantità di energia in una colonna d acqua (0-700 m dalla superficie)
LIVELLO DEL MARE L innalzamento del livello degli oceani è dovuto principalmente alla loro espansione termica
RISCALDAMENTO GLOBALE RECENTE 1979-2005 Il tasso di riscaldamento è maggiore e più localizzato in prossimità della superficie, per poi espandersi su scala più globale a livello della troposfera
GRADIENTE TERMICO VERTICALE
GRADIENTE TERMICO VERTICALE Aumento frequenza eventi estremi
TREND DI UMIDITÀ SPECIFICA (US= kg vapore / kg aria umida) La quantità di H 2 O nella bassa troposfera è maggiore rispetto al passato
EVENTI ESTREMI
FREQUENZA DI GIORNI CON FREDDO ECCEZIONALE
FREQUENZA DEI GIORNI CON T < 0 C
FREQUENZA DI GIORNI CON CALDO ECCEZIONALE
FREQUENZA ONDATE DI CALORE (> 5 GIORNI CON T = T MEDIA +5 C)
PRECIPITAZIONI Anomalie sono espresse rispetto al periodo di riferimento 1981-2000 Non si può distinguere un trend significativo a scala globale È aumentata la varianza: > frequenza di eventi estremi
PRECIPITAZIONI
EVENTI ESTREMI Negli ultimi 50 anni c è stato un aumento delle precipitazioni eccezionali
URAGANI La frequenza di uragani e tempeste tropicali nell Atlantico è aumentata negli ultimi anni
TORNADO Il numero di tornado negli Stati Uniti è aumentato negli ultimi 50 anni Gli eventi meteorologici estremi sembrano avere una frequenza sempre maggiore in molte parti del mondo