1.1 > Diverse componenti del sistema climatico reagiscono alle perturbazioni con velocità diverse. L’oceano profondo, per esempio, è una causa importante della risposta lenta del clima. L’area colorata sulla scala superiore rappresenta il breve lasso di tempo di una vita umana.

L’inerzia del clima

Come abbiamo imparato tutti a scuola, gli oceani del mondo sono uno degli elementi più importanti del sistema climatico globale. Ma cosa significa in realtà “clima”? La differenza tra tempo e clima può essere espressa in una sola frase: “Il clima è ciò che ci si aspetta; il tempo è ciò che si ottiene”. Questo rivela una differenza fondamentale tra il tempo e il clima. La ricerca meteorologica si occupa della formazione, del movimento e della previsione dei singoli elementi del tempo, come un particolare sistema di bassa pressione o un uragano. La ricerca sul clima, invece, si occupa della totalità più completa dei sistemi di bassa pressione e degli uragani, e si dedica ad affrontare questioni come il numero di tempeste o uragani di media latitudine che si verificheranno il prossimo anno, o se diventeranno più frequenti o intensi nei prossimi anni come risultato del riscaldamento globale. Quindi il termine “meteo” si riferisce a eventi a breve termine nell’atmosfera, mentre “clima” si riferisce a periodi di tempo più lunghi. Per descrivere il clima, di regola, si usa un arco di tempo di 30 anni come quadro di riferimento. Le persone percepiscono il cambiamento climatico principalmente come cambiamenti nelle variabili atmosferiche, per esempio, variazioni della temperatura o delle precipitazioni. In linea di principio, a causa della sua dinamica caotica, l’atmosfera stessa può generare molti cambiamenti climatici naturali. Un esempio di questo è l’oscillazione del Nord Atlantico (NAO), che influenza significativamente il clima su parti dell’Europa e del Nord America. Si tratta di una sorta di fluttuazione di pressione tra il minimo islandese e l’alto delle Azzorre che determina la forza dei venti invernali occidentali attraverso il Nord Atlantico. Se questi sono forti, il risultato è un tempo mite e piovoso in Europa occidentale; se sono deboli è secco e freddo. Questi tipi di oscillazioni naturali rendono difficile riconoscere i cambiamenti climatici antropogenici dovuti a un effetto serra potenziato.
L’atmosfera non è un sistema isolato. Interagisce con altri componenti del sistema Terra – gli oceani, per esempio. Ma è anche in contatto con la criosfera (ghiaccio e neve), la biosfera (animali e piante), la pedosfera (suolo) e la litosfera (rocce). Tutti questi elementi insieme compongono il sistema climatico, i cui singoli componenti e processi sono collegati e si influenzano a vicenda in modi diversi. 1.2 > Il sistema climatico, i suoi sottosistemi e i relativi processi e interazioni.

L’atmosfera non è un sistema isolato. Interagisce con altri componenti del sistema Terra – gli oceani, per esempio. Ma è anche in contatto con la criosfera (ghiaccio e neve), la biosfera (animali e piante), la pedosfera (suolo) e la litosfera (rocce). Tutti questi elementi insieme compongono il sistema climatico, i cui singoli componenti e processi sono collegati e si influenzano a vicenda in modi diversi.

Extra InfoLa difficoltà di rilevare i cambiamenti climatici antropogenici

Queste componenti reagiscono tutte al cambiamento a ritmi diversi. L’atmosfera si adatta alle condizioni della superficie terrestre, come la temperatura degli oceani o la copertura di ghiaccio, in poche ore o giorni. Inoltre, il tempo è variabile e può essere previsto solo con qualche giorno di anticipo. Infatti, è stato dimostrato che il limite teorico della prevedibilità del tempo è di circa 14 giorni. Le correnti nel mare profondo, tuttavia, richiedono diversi secoli per reagire pienamente al cambiamento delle condizioni limite come le variazioni dell’oscillazione del Nord Atlantico, che causano cambiamenti nella temperatura e nelle precipitazioni sulla superficie del mare e quindi guidano il movimento a profondità maggiori. Una grande massa di ghiaccio continentale come la calotta antartica, come risultato del cambiamento climatico, subisce presumibilmente un cambiamento nel corso di molti millenni, e senza misure controattive si scioglierà gradualmente su questa scala temporale. La prevedibilità del clima si basa sulle interazioni tra l’atmosfera e i sottosistemi climatici più inerti, in particolare gli oceani. All’interno di questo schema, i vari componenti del sistema climatico si muovono a velocità completamente diverse. I sistemi di bassa pressione possono andare alla deriva per centinaia di chilometri in pochi giorni. Le correnti oceaniche, invece, spesso strisciano a pochi metri al minuto. Inoltre, i singoli componenti possiedono diverse conduttività termiche e capacità di calore. L’acqua, per esempio, immagazzina grandi quantità di calore solare per lunghi periodi di tempo.
I cambiamenti climatici possono essere innescati in due modi diversi – da forze interne ed esterne. Le forze interne includono:

• Cambiamenti in un singolo componente del clima, per esempio, una corrente oceanica anomala;
• Cambiamenti nelle interazioni tra diversi componenti del clima, per esempio, tra l’oceano e l’atmosfera.

In confronto a questi, i meccanismi esterni a prima vista sembrano non avere nulla a che fare con il sistema climatico. Questi includono:

• La deriva molto lenta dei continenti, che sposta le masse terrestri in diverse zone climatiche nel corso di milioni di anni;
• Il cambiamento dell’intensità della radiazione emessa dal sole. L’energia di radiazione del sole fluttua nel tempo e cambia le temperature sulla Terra;
• Le eruzioni vulcaniche, che iniettano cenere e composti di zolfo nell’atmosfera, influenzano il bilancio di radiazione della Terra e quindi il clima.

L’anidride carbonica e l’effetto serraL’atmosfera si sta arricchendo di anidride carbonica (CO2), o per essere più precisi, di anidride carbonica e altri gas traccia rilevanti per il clima. Inizialmente permettono il passaggio della radiazione ad onde corte in arrivo dal sole. Questa energia si trasforma in calore sulla superficie terrestre e viene poi emessa di nuovo come radiazione a onde lunghe. I gas nell’atmosfera, come i vetri di una serra, impediscono a questa radiazione a onde lunghe di sfuggire nello spazio, e la superficie terrestre si riscalda.

Come gli esseri umani stanno cambiando il clima

L’impatto umano sul clima è notevolmente aumentato negli ultimi cento anni. Rilasciamo nell’atmosfera grandi quantità di gas traccia rilevanti per il clima. Questo cambia l’equilibrio delle radiazioni nell’atmosfera e porta al riscaldamento globale.
Oltre all’anidride carbonica, questi gas traccia includono il metano, il protossido di azoto (gas esilarante), i fluorocarburi alogenati, gli idrocarburi perfluorati e l’esafluoruro di zolfo. Ma l’anidride carbonica (CO2) è particolarmente importante per il sistema climatico della Terra perché la produzione mondiale è così enorme. Viene rilasciata principalmente attraverso la combustione di combustibili fossili (petrolio, gas naturale e carbone) nelle centrali elettriche, nei motori dei veicoli o nei sistemi di riscaldamento domestico. I suoi livelli atmosferici sono aumentati fino a quasi 390 parti per milione (ppm) oggi rispetto al valore pre-industriale di 280 ppm. Con questo aumento è aumentata anche la temperatura durante il ventesimo secolo. Anche i cambiamenti guidati internamente negli oceani, come i cambiamenti nella Corrente del Golfo, avvengono in un lasso di tempo di decenni o pochi secoli. Questi hanno un’influenza decisiva sul clima e sulla concentrazione di gas serra nell’atmosfera perché sono fortemente coinvolti nei cicli di massa globali come il ciclo del carbonio. Per esempio, il CO2 si dissolve facilmente in acqua. Tuttavia, gli oceani hanno assorbito circa la metà di tutta l’anidride carbonica prodotta dalla combustione di combustibili fossili dall’inizio della rivoluzione industriale, che ha chiaramente dominato le variazioni naturali. Se il clima cambierà in futuro, e di quanto, può quindi essere dedotto anche dagli oceani. Il clima cambierà molto lentamente in futuro perché gli oceani con i loro immensi volumi d’acqua reagiscono molto gradualmente ai cambiamenti. Pertanto, molte ma non tutte le conseguenze del cambiamento climatico innescato dall’attività umana diventeranno solo gradualmente evidenti. Alcune di queste conseguenze potrebbero addirittura essere irreversibili quando si superano certe soglie. Ad un certo punto non sarà più possibile, per esempio, fermare il completo scioglimento della calotta glaciale della Groenlandia e il conseguente aumento di sette metri del livello del mare. La posizione della soglia, tuttavia, non è nota con precisione. Ma una cosa è certa: Anche se l’emissione di anidride carbonica fosse stabilizzata ai livelli attuali, non porterebbe ad una stabilizzazione della concentrazione di anidride carbonica nell’atmosfera, perché l’anidride carbonica è estremamente longeva e i pozzi di assorbimento dell’anidride carbonica, principalmente gli oceani, non la assorbono così rapidamente come noi la produciamo.

La situazione è diversa per i gas traccia a vita breve come il metano (CH4). Se le emissioni di metano fossero stabilizzate al livello attuale, anche la concentrazione di metano nell’atmosfera si stabilizzerebbe, perché il metano diminuisce nell’atmosfera più o meno alla stessa velocità con cui viene emesso. Per mantenere la concentrazione di anidride carbonica a un dato livello, le emissioni devono essere ridotte a una frazione delle quantità attuali. 1.4 > Anche se è possibile ridurre significativamente l’emissione di gas a effetto serra, e di CO2 in particolare, entro la fine di questo secolo, l’impatto sarà comunque notevole. Il CO2 ha una lunga vita e rimane nell’atmosfera per molti secoli. Per questo motivo, la temperatura sulla Terra continuerà ad aumentare di qualche decimo di grado per un secolo o più. Poiché il calore penetra molto lentamente nelle profondità dell’oceano, anche l’acqua si espande lentamente e il livello del mare continuerà a salire gradualmente per un lungo periodo di tempo. Anche lo scioglimento delle grandi lastre di ghiaccio continentali in Antartide e Groenlandia è un processo molto graduale. L’acqua di fusione di queste si riverserà nell’oceano per secoli o addirittura millenni, causando un continuo aumento del livello del mare. La figura illustra il principio di stabilizzazione a livelli arbitrari di CO2 tra 450 e 1000 parti per milione (ppm), e quindi non mostra alcuna unità sull’asse di risposta

Una catastrofe incombente

Lungo dopo la stabilizzazione dei livelli di anidride carbonica, il clima continuerà ancora a cambiare a causa della sua inerzia. I modelli climatici indicano che la temperatura dell’aria vicino alla superficie aumenterà per almeno un centinaio di anni. Il livello del mare continuerà a salire per diversi secoli perché l’acqua del mare si espande lentamente a causa del graduale riscaldamento delle profondità marine, e perché gli strati di ghiaccio continentali nell’Artico e nell’Antartico reagiranno probabilmente molto lentamente al riscaldamento dell’atmosfera, e i ghiacciai continueranno a sciogliersi per molti millenni. Ci vorrà quindi molto tempo prima che il livello del mare raggiunga un nuovo equilibrio. Ma gli scienziati ritengono anche possibile che, se il riscaldamento è forte, la calotta glaciale della Groenlandia potrebbe sciogliersi completamente entro questo millennio e scomparire nell’oceano. Lo strato di ghiaccio potrebbe effettivamente rompersi e pezzi giganti cadere in mare. Le enormi quantità di acqua dolce potrebbero causare un cambiamento critico nella circolazione oceanica, per esempio nella Corrente del Golfo. In uno scenario estremo, il livello del mare potrebbe aumentare di più di un metro al secolo, regionalmente anche di più.
L’inerzia del sistema climatico e il pericolo che la tendenza sia irreversibile dovrebbero essere ragioni sufficienti per un’azione lungimirante. Si dovrebbe sempre tenere a mente che gli impatti del cambiamento climatico che sono misurabili oggi non riflettono ancora l’estensione totale del cambiamento climatico già causato dall’uomo in passato. L’umanità comincerà a sentirli nettamente solo tra qualche decennio, ma deve agire subito.1.5 > Per portare l’attenzione sulla minaccia del riscaldamento globale, il governo della Repubblica delle Maldive ha tenuto un incontro sul fondo del mare nell’autunno 2009, poco prima del vertice di Copenhagen.