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martedì 29 dicembre 2015

Tutto quello che avreste voluto sapere sui cambiamenti climatici 4


Anidride carbonica e effetto serra.

Fig 1. Flussi globali di calore sulla superfice terrestre.

Nell'aria che stiamo respirando in questo momento l'anidride carbonica rappresenta solo lo 0,04 per cento, a fronte del 78% dell'azoto e il 21% di ossigeno.

Nonostante la sua piccola quantità, la presenza di anidride carbonica è di vitale importanza per noi e per tutti gli esseri viventi con i quali condividiamo il pianeta Terra.

L'anidride carbonica ha la caratteristica di essere trasparente alle radiazioni solari, mentre assorbe le radiazioni infrarosse emesse dai corpi caldi, in questo caso terre emerse e mari riscaldati dal Sole.

A seguito dell'assorbimento di radiazioni infrarosse, l'atmosfera che contiene anidride carbonica si riscalda e, a sua volta, emette radiazioni infrarosse che in parte sono disperse nello spazio, in parte riflesse verso la Terra.

E' il cosidetto "effetto serra", dal nome delle strutture in vetro utilizzate per coltivazioni calde, in ambienti protetti.

Un fenomeno che è facile sperimentare quando si entra in un'automobile che d'inverno è stata parcheggiata per qualche tempo sotto il Sole.
In questa situazione, anche con rigide temperature esterne, l'abitacolo è sempre più caldo, grazie ai raggi solari che sono penetrati nell'abitacolo attraverso parabrezza e finestrini, trasparenti alla luce, ma opachi nei confronti delle radiazioni infrarosse emesse dagli oggetti riscaldati  all'interno dell'abitacolo.
In questo caso è la lastra di vetro che provoca l'effetto serra.

Pertanto un'atmosfera che contiene anidride carbonica, a parità di esposizione a radiazioni solari, risulta essere più calda di una atmosfera senza questo gas.

La proprietà di assorbire radiazioni infrarosse è posseduta anche dall'acqua, sotto forma di vapore e da altri gas presenti in atmosfera a concentrazione minore quali il metano e l'ozono tutti  classificati come gas clima alteranti.

Tra i gas clima alteranti, l'anidride carbonica è quella che ci preoccupa di più in quanto, una volta entrata nell'atmosfera, ci resta molto a lungo, in quanto chimicamente è molto stabile.

Questo significa che le attuali alterazioni nella composizione chimica dell'atmosfera sono destinate a rimanere a lungo anche dopo che avremo smesso di emettere anidride carbonica fossile in atmosfera.

Questa caratteristica dei gas clima alteranti, denominato effetto serra, riduce la dispersione del calore nello spazio e fa si che la temperatura della Terra sia mediamente intorno a 15 gradi centigradi.

Senza i gas con effetto serra la temperatura media della Terra scenderebbe sotto zero e con l'acqua in forma di ghiaccio la vita sulla Terra non sarebbe più possibile.

Per chi vuole approfondire l'argomento rinviamo la lettura (in inglese) di questo sito da cui è tratta la Figura 1 che schematizza i flussi di energia che la superfice e l'atmosfera  terrestre scambiano  tra il Sole e lo spazio.

A sinistra, in giallo, sono rappresentati i flussi dell'energia solare: dei 342 watt di potenza che mediamente piovono su un metro quadrato di superfice, la Terra ne assorbe 165 watt/m2.

Questo flusso di energia riscalda la terra, l'aria e i mari ed è alla base dei fenomeni climatici (vento,  correnti marine, evaporazione acqua, nuvole, pioggia...)   

Sul lato destro della Figura 1, in rosa i flussi di energia sotto forma di radiazioni infrarosse: un metro quadrato di superfice calda emette 390 watt che, assorbiti dai gas con effetto serra, sono in gran parte ( 334 watt/m2)  riflessi verso la Terra e riassorbiti.

L'effetto medio di questi scambi energetici, grazie ai gas serra è il fatto che la Terra sia, come abbiamo già detto, sostanzialmente un pianeta caldo, ma non troppo.

Il problema è che, come abbiamo visto, da 150 anni a questa parte, la  concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera è in continuo e costante aumento e questo significa che è aumentata, in proporzione la quantità di radiazioni infrarosse che l'anidride carbonica riflette verso la Terra.

Questo fenomeno è stato ampiamente documentato .

In sintesi: test di laboratorio hanno mostrato che la CO2 assorbe le radiazioni infrarosse, misure satellitari confermano che con il passare del tempo meno radiazioni infrarosse si disperdono dalla Terra verso lo spazio, misure effettuate a terra evidenziano un aumento delle radiazioni infrarosse riflesse verso la Terra in corrispondenza delle lunghezze d'onda delle radiazioni infrarosse emesse dalla CO2.

E ovviamente tutto questo ha provocato l'accumulo di calore degli ultimi 40 anni negli oceani, nell'atmosfera e del suolo, come mostrato dalla Figura 2.

Fig 2. Quantità di calore accumulato, a partire dal 1950, negli oceani, nel suolo, nell'atmosfera.

Inevitabile conseguenza di tutto questo l'aumento della temperatura media del nostro Pianeta.


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