Questa è la prima di una “Spiegazione” in due parti sui concetti scientifici alla base del concetto di effetto serra e del cambiamento climatico globale.
Quando si parla di riscaldamento globale o di effetto serra, il principale concetto scientifico sottostante che descrive il processo è la forzatura radiativa. E nonostante tutte le recenti controversie sulle e-mail trapelate e le accuse di riferimenti di scarsa qualità nell’ultimo rapporto del Comitato Intergovernativo sui Cambiamenti Climatici, il concetto di base di forzatura radiativa è quello su cui gli scienziati – qualunque sia la loro opinione sul riscaldamento globale o sull’IPCC – sembrano essere tutti d’accordo. I disaccordi entrano in gioco nel determinare il valore effettivo di quel numero.
Il concetto di forzatura radiativa è abbastanza semplice. L’energia fluisce costantemente nell’atmosfera sotto forma di luce solare che splende sempre su metà della superficie terrestre. Una parte di questa luce solare (circa il 30%) viene riflessa nello spazio e il resto viene assorbito dal pianeta. E come ogni oggetto caldo in un ambiente freddo – e lo spazio è un luogo molto freddo – una parte dell’energia viene sempre irradiata nello spazio come luce infrarossa invisibile. Sottraiamo l’energia che esce dall’energia che entra, e se il numero è diverso da zero, ci deve essere un certo riscaldamento (o raffreddamento, se il numero è negativo) in corso.
È come se avessimo un bollitore pieno d’acqua, che è a temperatura ambiente. Ciò significa che tutto è in equilibrio, e nulla cambierà se non come piccole variazioni casuali. Ma accendete un fuoco sotto quel bollitore, e improvvisamente ci sarà più energia che fluisce nell’acqua che si irradia, e l’acqua comincerà a diventare più calda.
In breve, il forcing radiativo è una misura diretta della quantità di energia che il bilancio energetico della Terra è fuori equilibrio.
Per il sistema climatico della Terra, si scopre che il livello in cui questo squilibrio può essere misurato più significativamente è il confine tra la troposfera (il livello più basso dell’atmosfera) e la stratosfera (lo strato superiore molto sottile). Per tutti gli scopi pratici, per quanto riguarda il tempo e il clima, questo confine segna la parte superiore dell’atmosfera.
Mentre il concetto è semplice, l’analisi necessaria per capire il valore effettivo di questo numero per la Terra in questo momento è molto più complicata e difficile. Molti fattori diversi hanno un effetto su questo atto di bilanciamento, e ognuno ha il proprio livello di incertezza e le proprie difficoltà ad essere misurato con precisione. E i singoli contributi alla forzatura radiativa non possono essere semplicemente sommati per ottenere il totale, perché alcuni dei fattori si sovrappongono – per esempio, alcuni diversi gas serra assorbono ed emettono le stesse lunghezze d’onda infrarosse della radiazione, quindi il loro effetto di riscaldamento combinato è inferiore alla somma dei loro effetti individuali.
Nel suo rapporto più recente del 2007, l’IPCC ha prodotto la stima più completa finora della forzatura radiativa complessiva che colpisce la Terra oggi. Ronald Prinn, il professore TEPCO di scienze dell’atmosfera e direttore del Center for Global Change Science del MIT, è stato uno degli autori principali di quel capitolo del quarto rapporto di valutazione dell’IPCC. Il forcing radiativo “era molto piccolo in passato, quando le temperature medie globali non stavano aumentando o diminuendo sostanzialmente”, spiega. Per comodità, la maggior parte dei ricercatori sceglie un anno “base” prima dell’inizio dell’industrializzazione del mondo – di solito 1750 o 1850 – come punto zero, e calcola il forcing radiativo in relazione a quella base. L’IPCC usa il 1750 come anno base e sono i cambiamenti nei vari agenti di forzatura radiativa da allora che vengono contati.
Quindi la forzatura radiativa, misurata in watt per metro quadrato di superficie, è una misura diretta dell’impatto che le recenti attività umane – compresi non solo i gas serra aggiunti all’aria, ma anche l’impatto della deforestazione, che cambia la riflettività della superficie – stanno avendo sul cambiamento del clima del pianeta. Tuttavia, questo numero include anche tutti gli effetti naturali che possono essere cambiati durante quel periodo, come i cambiamenti nella produzione del sole (che ha prodotto un leggero effetto di riscaldamento) e le particelle vomitate nell’atmosfera dai vulcani (che generalmente producono un effetto di raffreddamento molto breve, o forzante negativo).
Anche se tutti i fattori che influenzano il forzante radiativo hanno incertezze associate a loro, un fattore influenza in modo schiacciante l’incertezza: gli effetti degli aerosol (piccole particelle sospese in aria) nell’atmosfera. Questo perché questi effetti sono molto complessi e spesso contraddittori. Per esempio, gli aerosol luminosi (come i solfati dalla combustione del carbone) sono un meccanismo di raffreddamento, mentre gli aerosol scuri (come il carbonio nero dagli scarichi dei diesel) portano al riscaldamento. Inoltre, l’aggiunta di aerosol di solfato alle nuvole porta a goccioline più piccole ma più abbondanti che aumentano la riflettività delle nuvole, raffreddando così il pianeta.
“Le barre di errore nel forcing dei gas serra sono molto piccole”, dice Prinn. “La più grande incertezza nella definizione del forcing radiativo viene dagli aerosol”
Quindi, dati tutti questi fattori e la loro gamma di errori, qual è la risposta? L’attuale livello di forzatura radiativa, secondo l’IPCC AR4, è di 1,6 watt per metro quadrato (con una gamma di incertezza da 0,6 a 2,4). Questo potrebbe non sembrare molto, dice Prinn, fino a quando non si considera la superficie totale della Terra e lo si moltiplica, il che dà un effetto di riscaldamento totale di circa 800 terawatt – più di 50 volte il tasso medio di consumo energetico del mondo, che è attualmente di circa 15 terawatt.
La seconda parte di questa serie esaminerà il concetto di sensibilità climatica, che determina quanto la temperatura del pianeta cambierà a causa di un dato forcing radiativo.