L’incredibile riscaldamento globale
Ad alcuni sembra incredibile che l’attività umana possa provocare il riscaldamento di un intero pianeta. Senza bisogno di addentrarsi nelle complicate teorie che spiegano il fenomeno, è possibile rendersi conto che non è poi così incredibile come sembra.
Ci sono due cose a prima vista incredibili sul riscaldamento globale. La prima è che noi piccoli uomini possiamo emettere quantità davvero significative di CO2; la seconda è che questo possa causare l’aumento di temperatura di un intero pianeta. La scienza, o meglio, la natura dovrebbe averci abituato a cose istintivamente incredibili. Pensate alla tettonica a placche, ai buchi neri, al Big Bang, all’evoluzione delle specie, alla stessa nascita della vita sulla terra. Sono tutte cose troppo distanti dalla nostra realtà sensoriale per poterle comprendere istintivamente. Abbiamo quindi bisogno di sfruttare le conoscenze accumulate in oltre duemila anni di storia delle scienze.
Rispetto alle cose incredibili naturali, nel caso del riscaldamento globale si aggiunge l’aggravante che coinvolge azioni umane. Al già poco credibile fenomeno si aggiunge che l’uomo possa essere accostato alle grandi forze della natura. L’argomento della piccolezza delle azioni umane è spesso usato nel dibattito sul riscaldamento globale. E’ forse un eccesso di presunzione quello di chi è preoccupato per l’impatto delle attività umane sul clima? Vediamo.
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Le nostre emissioni
 Veniamo al primo punto, davvero le attività umane emettono quantità significative di CO2? Il grosso delle emissioni è dovuto all’utilizzo dei combustibili fossili. Si è iniziato con il carbone nell’800 cui si sono aggiunti petrolio e gas naturale nel corso del ‘900. Oggi siamo a oltre 30 miliardi di tonnellate (Gt) di CO2 l’anno. Anche se il numero è grande, in fondo è equivalente ad un “cubetto” d’acqua di poco più di 2 chilometri di lato. Rispetto alle dimensioni della terra o anche dell’atmosfera sembra trascurabile. Per altri versi però la quantità è impressionante, come si vede dai “black ballon” del sito sul risparmio energetico del New South Walles (Australia): se volessimo stoccarla con dei palloncini, ne verrebbe fuori un numero veramente enorme.
Prendiamo allora questa CO2 emessa e misceliamola in atmosfera anno per anno ipotizzando che resti tutta lì per sempre. Sono oltre 1000 Gt da confrontare con la massa dell’atmosfera di 5 milioni di Gt, cioè la CO2 che emettiamo rappresenta più di 200 parti per milione, un’inezia direi.
Durante gli ultimi 800000 anni la CO2 si è sempre mantenuta fra 180 e 300 ppmv. La nostra “inezia” è quindi paragonabile a quanto naturalmente si è trovato in atmosfera in questo lungo periodo. Oggi, grazie a noi, siamo a 390 ppmv, un salto paragonabile a quello fra un’era glaciale e una interglaciale.
Qualche lettore avrà forse notato che le nostre emissioni sono maggiori dell’incremento di CO2 osservato in atmosfera. Abbiamo infatti emesso per 200 ppmv ma l’aumento di CO2 dall’epoca pre-industriale ad oggi è stato “solo” di circa 100 ppmv. Giusto, sarebbe potuta andare peggio. Siamo invece stati fortunati, circa la metà di quanto emesso ci è stato tolto di mezzo dagli oceani e dalla biosfera terrestre (Canadell et al. 2007). E non pensiate che l’oceano sia contento di fare questo servizio. La CO2 disciolta in acqua e’ un acido e delle conseguenze abbiamo già parlato qualche tempo fa…
A questo punto non credo si possa ancora pensare che il nostro contributo sia stato trascurabile, per quanto riguarda la quantità di CO2 in atmosfera siamo stati altrettanto bravi degli equilibri fisico-chimici naturali.
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La nostra “inezia” puo’ riscaldare la terra?
Il fatto che la nostra “inezia” sia paragonabile a quella naturale potrebbe anche lasciarci indifferenti, in fondo sempre di parti per milione si tratta. Ma ragionare così è troppo semplicistico, saremmo portati a dire che la CO2 è inutile. Sappiamo tutti che non è così, anzi questa “inezia” di CO2 naturale è ciò che consente l’attività fotosintetica, che in ultima analisi sostiene tutte le forme di vita sul pianeta. In pratica, è uno dei pilastri che fa del nostro un pianeta “vivo” anzichè uno “morto”.
A ben pensarci, non dovremmo essere sorpresi che capiti che minuscole quantità di qualcosa non possano essere trascurate. Sappiamo che qualche milligrammo o anche meno di alcune sostanze possono uccidere o curare una malattia; rispetto alla massa di una persona si tratta, appunto di qualche ppm. Ciò che conta, dovrebbe essere ormai chiaro, non è la quantità in se ma la reazione del sistema in cui questa sostanza viene immessa.
Oltre ad essere una componente essenziale per la vita sulla terra, la CO2 ha un’altra caratteristica essenziale, assorbe la radiazione infrarossa (IR) e si comporta da gas serra. Non è l’unico gas della nostra atmosfera con questa caratteristica, ovviamente, anche il vapor d’acqua assorbe l’IR ed è molto più abbondante della CO2. Ma il vapor d’acqua non gradisce le basse temperature e condensa rapidamente trasformandosi in goccioline; quando fa freddo ne resta davvero poco. Viceversa, quando la temperatura aumenta evapora più acqua dagli oceani e dal terreno umido. Tornando alla CO2, oltre a non condensare, è possibile variarne la concentrazione indipendentemente dalla temperatura, cosa impossibile con il vapor acqueo che verrebbe sempre rapidamente riequilibrato dagli oceani e dalle precipitazioni. Alcuni meccanismi di riequilibrio esistono anche per la CO2, ma sono terribilmente lenti e relativamente poco efficienti, insignificanti nella scala di tempo del problema che stiamo affrontando. Per questo una buona metà della “nostra” CO2 è ancora lì sulla nostra testa.
Sul fatto che un aumento della concentrazione di CO2 tenda a riscaldare il pianeta non ci sono dubbi. Ma come notato prima bisogna capire quanto sensibile è il sistema a queste variazioni.
La temperatura di un qualunque oggetto varia se c’è una differenza fra il flusso di calore in ingresso o prodotto al suo interno e quello verso l’ambiente esterno; in altre parole il flusso netto deve essere diverso da zero. La CO2 altera il flusso di calore in uscita assorbendo parte della radiazione IR emessa dalla terra. Quanto? Dalla fisica dell’assorbimento e dalla struttura della nostra atmosfera si può calcolare, ma non è immediato; una buona approssimazione è data dalla relazione:
F=5,35*ln(C/Co) W/m2
dove C è la concentrazione di CO2 e Co è una arbitraria concentrazione di riferimento, in pratica quella pre-rivoluzione industriale (280 ppmv). Ad oggi quindi, con una C=390 ppmv, abbiamo uno sbilanciamento pari a 1.8 W/m2.
Un’altra inezia, qualcuno ha mai notato un riscaldamento della stanza quando è illuminata da una tenue  lampadina da 40 W? Eppure, dal sole arrivano sulla superficie della terra solo 340 W/m2 e questo produce una variazione di temperatura di quasi 300 gradi, dallo zero assoluto ai confortevoli 15 °C medi attuali. Il nostro clima appare quindi parecchio sensibile alle variazioni di energia.
E’ chiaro che i numeri (e soprattutto la fisica!) così come esposti qui sono troppo grossolani per essere presi alla lettera, ma non sono distanti dalla realtà. Studi dettagliati utilizzando le escursioni di temperatura durante i cicli glaciali, le eruzioni vulcaniche, l’attuale riscaldamento, modelli teorici, etc., hanno mostrato che il nostro pianeta si riscalda di circa 0.75 °C per ogni W/m2 di sbilanciamento del flusso (Hansen et al. 2005). L’obiettivo che mi ero proposto era semplicemente di dare un’idea grossolana di quanto conti questa “inezia” di CO2 che emettiamo e la variazione di energia ad essa associata.
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Dobbiamo rassegnarci all’incredibile, incredibile forse quanto intere placche continentali che vanno a passeggio per il pianeta: non possiamo ignorare la CO2 che emettiamo e lo sbilanciamento del flusso di energia che produce. Anche a non volersi fidare delle proiezioni dei sofisticati modelli oggi utilizzati, resta che stiamo riscaldando il pianeta e che è fin troppo facile prevedere che continuerà a farlo finché continueremo a far aumentare la concentrazione di CO2. Scommettere su eventuali fenomeni non compresi o non prevedibili che possano, non dico fermare, ma almeno limitare la tendenza che abbiamo imposto al nostro clima sarebbe un azzardo e la posta in gioco troppo alta.
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