Che cosa sappiamo del clima? Le prove dei cambiamenti climatici Understand article

Tradotto da Massimo Presti. Nel primo di due articoli, il ricercatore Rasmus Benestad del Norwegian Meteorological Institute esamina gli elementi a prova del cambiamento climatico.

In recent years, climate change has become a considerable international political issue, involving the Kyoto Protocol and discussions at high-level meetings such as the G8 summits. The recent fourth assessment report (AR4) of the

Negli ultimi anni, i cambiamenti climatici sono divenuti un problema politico internazionale, coinvolgendo il Protocollo di Kyoto e discussioni in riunioni ad alto livello come i vertici del G8. La recente relazione della quarta valutazione (AR4) dell’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) afferma che il riscaldamento globale registrato negli ultimi decenni è molto probabilmente causato da attività umane (con oltre il 90% di probabilità).

La comunità scientifica internazionale è chiamata ad azioni volte a mitigare il riscaldamento globale causato dalle emissioni di gas ad effetto serra come la CO₂; l’IPCC e l’ex vicepresidente americano Al Gore hanno condiviso il premio Nobel 2007 per la diffusione delle conoscenze sui cambiamenti climatici indotti dall’uomo, c’è stato un Premio Oscar per il documentario di Al Gore “Una scomoda verità”, e la Stern Review Report cita i cambiamenti climatici come una sfida importante per il mondo.
Allo stesso tempo, i media hanno fornito rapporti che danno l’impressione che l’ipotesi scientifica di una origine antropica (artificiale) per riscaldamento globale sia controversa, e dibattiti ora vanno da questioni scientifiche concernenti i cambiamenti climatici a domande su come affrontare il cambiamento climatico. Quindi, che cosa sappiamo davvero del clima? Qui possiamo esaminare le prove e gli argomenti riguardanti il ​​clima e i cambiamenti climatici.

La storia della ricerca sul clima

E ‘utile inserire il concetto di cambiamento climatico in un contesto storico, dal momento che è stato un argomento di discussione già in passato. Nel tardo 19 ° secolo, gli studiosi avevano già iniziato a discutere se il clima locale fosse stato influenzato dalla deforestazione, o se le macchie solari avessero influessi sul tempo atmosferico. Alla fine del 19 ° secolo è stato fondato l’osservatorio Monte Haldde nel nord della Norvegia – in parte basato sulla convinzione che Aurora Borealis, o Northern Lights, possono influenzare il tempo.

Alcuni studiosi credevano che il clima seguisse certi cicli, e guardando al passato, si potessero definire modelli da usarsi per predire il futuro. Nello stesso periodo, ci furono anche ricercatori che studiavano gli effetti degli aumenti delle concentrazioni atmosferiche di CO₂. Essi pensavano che le variazioni nella concentrazione di CO₂avrebbero aiutato a spiegare le variazioni di temperatura associate alle ere glaciali, in quanto gli effetti delle variazioni dell’orbita terrestre intorno al Sole erano considerate troppo deboli. ‘La scoperta del Global Warming’^w1 è un ottimo sito web su questi aspetti storici.

Come facciamo a sapere che ci sono ere glaciali, in primo luogo? La teoria dei periodi glaciali e interglaciali è stato ispirato dai primi reperti geologici e altre prove geologiche. I geologi si chiedevano che cosa avesse scolpito le valli nelle catene montuose, o causato erosione delle rocce o le morene glaciali, e si espressero con un’unica plausibile spiegazione: il ghiaccio. C’erano anche prove paleontologiche, come ad esempio residui di vegetazione e di animali associati a climi più caldi, che suggerivano che il clima fosse stato più caldo, e fossili che indicavano che i livelli del mare erano diversi dai livelli attuali.

Più recentemente, prove chimiche sono giunte da carote di ghiaccio dell’Antartide e della Groenlandia (vedi grafico sotto). Bolle d’aria intrappolate nel ghiaccio, a una profondità che rappresenta il momento in cui lo strato di ghiaccio si è formato, forniscono indizi circa le temperature e le concentrazioni di gas atmosferici in tracce.

La nostra comprensione delle ere glaciali si basa su due pilastri: la teoria di Milankovitch, che spiega come il calendario delle ere glaciali sia legato a cambiamenti dell’orbita terrestre intorno al Sole, e la spiegazione Arrhenius su come le variazioni dei livelli di CO₂ possano influenzare la temperatura media globale.

Le discussioni continuano, ma col senno di poi, gli studiosi del passato hanno sbagliato o no, sul clima?

Fatti riguardanti il​nostro clima

Le variazioni naturali ci dicono che il nostro clima è sensibile ai cambiamenti delle condizioni esterne, come l’energia che la Terra riceve dal Sole. Sappiamo anche che la temperatura superficiale media della Terra dovrebbe essere più bassa di quello che è, se consideriamo solo l’equilibrio tra l’energia ricevuta dal sole e il calore che sfugge nello spazio.

C’è già cioè un effetto serra naturale che mantiene la superficie della Terra ~ 30 °C più calda di quanto il bilancio energetico suggerirebbe. Come facciamo a saperlo? Questo concetto si basa principalmente su leggi della fisica (che hanno avuto successo in tutte le altre circostanze), che affermano che il nostro pianeta riceve energia solo dal sole sotto forma di luce, misurato con la costante solare di circa 1370 W/m². Se il pianeta non si riscalda o raffredda nel tempo, quindi l’assorbimento di energia dal Sole deve essere in equilibrio con la quantità di energia che la Terra perde verso l’Universo.

Questa perdita di energia segue una legge ben consolidata fisica (legge di Stefan-Boltzmann), che è stata confermata da esperimenti di laboratorio e afferma che la perdita di calore (radiazione di corpo nero) è dipendente dalla temperatura. E ‘altresì importante prendere in considerazione la percentuale di luce riflessa dal pianeta (da nubi e ghiaccio, per esempio).

Il bilancio energetico può essere utilizzato per prevedere la temperatura in superficie di altri pianeti nel nostro Sistema Solare, e la verifica da parte di misurazioni empiriche costituisce quindi una prova scientifica. L’intensità della luce solare è facilmente calcolata a partire dalla costante solare e la distanza di un pianeta dal sole.

In generale, la temperatura della superficie dei pianeti diminuisce con l’aumento della distanza dal Sole, come previsto da un bilancio energetico radiativo. Ma alcuni pianeti – come la Terra – hanno temperature superficiali superiori a quelli previsti dal modello del puro bilancio energetico. Questi sono i pianeti con un’atmosfera che contiene gas ad effetto serra (GHG, green-house gases). Ad esempio, la superficie di Venere, che ha un atmosfera contenente gas a effetto serra, è la più calda di quella di Mercurio, che è più vicino al Sole, ma non ha atmosfera contenente gas serra.

Esperimenti di laboratorio confermano le proprietà di gas a effetto serra, CO₂. Gas a effetto serra come la CO₂ha una proprietà importante: sono trasparenti nella luce visibile, ma opachi alla luce infrarossa (radiazione termica).

L’effetto serra può essere inteso anche dal punto di vista della fisica quantistica, dove vengono assorbiti fotoni aumentando la rotazione o la vibrazione di alcune molecole.

Quando le molecole successivamente perdono l’energia ricevuta dai fotoni, irradiano verso terra circa la metà dell’energia. Quando questa radiazione viene aggiunto alla luce del sole, con un efetto effetto netto di riscaldamento della superficie.

In sintesi, la teoria che sta dietro l’effetto serra è solida e basata su due prove empiriche e su fisica teorica. È stato inoltre stabilito da varie linee di evidenza che il clima della Terra ha subito variazioni nel passato. Queste variazioni possono essere spiegate in termini di cambiamenti nei fattori che influenzano l’equilibrio energetico della Terra.

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